DE10108858B4

DE10108858B4 - Schaltkontaktanordnung

Info

Publication number: DE10108858B4
Application number: DE10108858A
Authority: DE
Inventors: Michael Bach; Detlev Schmidt; Michael Sebekow; Günter SEIDLER-STAHL; Ingo Thiede; Sezai Tuerkmen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: JP2004522260A; JP4173006B2; WO2002065494A1; EP1360709B1; EP1360709A1; CN1288683C; DE10108858A1; HK1060209A1; US6879227B2; CN1484843A; DE50212223D1; US20040066257A1

Abstract

Schaltkontaktanordnung mit einem Kontaktträger (1) und einem an dem Kontaktträger (1) um einen Drehpunkt (11) gelenkig bewegbaren Kontakthebel (2) sowie mit einer als Blattfeder ausgebildeten Kontaktkraftfeder (8) zum Anpressen des Kontakthebels (2) an einen Gegenkontakt, (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftfeder (8) wippenartig schwenkbar angeordnet ist, derart, dass die Enden (14) der Kontaktkraftfeder (8) am Kontakthebel (2) anliegen und ein Schwenklager (10) der Kontaktkraftfeder (8) zwischen dem Drehpunkt (11) des Kontakthebels (2) und seinem kontaktgebenden Endteil (18) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanordnung mit einem Kontaktträger und einem an dem Kontaktträger um einen Drehpunkt gelenkig bewegbaren Kontakthebel sowie mit einer als Blattfeder ausgebildeten Kontaktkraftfeder zum Anpressen des Kontakthebels an einen Gegenkontakt.
Eine Schaltkontaktanordnung dieser Art ist als Bestandteil eines Niederspannungs-Leistungsschalters durch die US-Patentschrift 5,517,164 bekannt geworden.
Die auf die Schaltkontakte von Leistungsschaltern wirkende Kontaktkraft wird dadurch aufgebracht, dass die erwähnten Kontaktkraftfedern während des Einschaltens gespannt werden. Dies geschieht durch eine zu dem Leistungsschalter gehörende Antriebsvorrichtung, deren Schaltweg über die vorgesehene Lebensdauer des Leistungsschalters im wesentlichen konstant ist. Demgegenüber vergrößert sich durch Abbrand der Schaltkontakte der Weg der Kontakthebel, wodurch die Kontaktkraft entsprechend dem Abbrand abnimmt. Soll sichergestellt sein, dass auch gegen Ende der Lebensdauer einer Schaltkontaktanordnung eine ausreichende Kontaktkraft erzielt wird, so kann eine entsprechende Bemessung der Kontaktkraftfedern zu einer unerwünscht hohen Kontaktkraft im Neuzustand der Schaltkontaktanordnung führen. Dies hat einen entsprechend hohen Energiebedarf der Antriebsvorrichtung zur Folge.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter anzugeben, bei dem die Kontaktkraft weniger stark vom Abbrand der Kontakte abhängt.
Durch die Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Schaltkontaktanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kontaktkraftfeder wippenartig schwenkbar angeordnet ist, derart, dass die Enden der Kontaktkraftfeder am Kontakthebel anliegen und ein Schwenklager der Kontaktkraftfeder zwischen dem Drehpunkt des Kontakthebels und seinem kontaktgebenden Endteil angeordnet ist.
Die Kontaktkraft der erfindungsgemäßen Schaltkontaktanordnung folgt nicht der bekannten Charakteristik einer Schrauben-Druckfeder oder einer einarmigen Blattfeder nach der genannten US 5,517,164 . Vielmehr ist die Abhängigkeit vom Kontaktabbrand weitgehend reduziert und kann durch optimierte Auslegung der Geometrie weitgehend beseitigt werden. Die Festlegung der Kontaktkraft erfolgt im wesentlichen durch geeignete Wahl der Vorspannung. Damit entfällt auch die Notwendigkeit der Überdimensionierung der Kontaktkraftfeder und der Antriebsvorrichtung, was die Lebensdauer des Leistungsschalters günstig beeinflusst.
Vorzugsweise ist das Schwenklager der Kontaktkraftfeder ohne feste Verbindung mit dem Kontaktträger in Abhängigkeit von der jeweiligen Federkraft entlang einer am Kontaktträger befindlichen Gleitfläche beweglich ist. Durch die nicht ortsgebundene Lagerung verändert sich der Lagerpunkt der Blattfederanordnung in Abhängigkeit von der Position des Kontakthebels.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Schwenklager der Kontaktkraftfeder durch einen an der im wesentlichen ebenen Gleitfläche am Kontaktträger anliegenden Knick der Kontaktkraftfeder gebildet ist.
Um trotz des relativ zum Kontaktträger verschiebbaren Schwenklagers der Kontaktkraftfeder eine definierte Kraftwirkung sicherzustellen, empfiehlt es sich, die relative Bewegung der Kontaktkraftfeder zum Kontakthebel einzuschränken oder auf einen bestimmten Punkt zu beziehen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass als Widerlager der Kontaktkraftfeder ein am Kontaktträger sitzender Gleitbutzen vorgesehen ist. Gleichfalls als gut geeignet erweist es sich, wenn zur Bildung eines Widerlagers der Kontaktkraftfeder ein Ende derselben abgebogen ist und zur Aufnahme des abgebogenen Endes am Kontakthebel eine Ausnehmung angeordnet ist.
Wie einleitend erwähnt, gehört es zum Anliegen der Erfindung, den Energiebedarf zur Betätigung der Schaltkontaktanordnung eines Leistungsschalters gering zu halten. Hierzu kann dadurch beigetragen werden, dass am Kontaktträger und am Kontakthebel versetzt einander gegenüberstehende Vorsprünge vorgesehen sind in einer derartigen Anordnung, dass die Federkraft beim Einschalten der Schaltkontaktanordnung gegen Ende der Einschaltbewegung ansteigt. Dies hat zur Folge, dass die von einer Antriebsvorrichtung zu liefernde Antriebskraft bei der Berührung der Kontakthebel mit ihrem Gegenkontakt weniger steil ansteigt und bereits vorhandene kinetische Energie genutzt werden kann, die benötigte Spannung der Kontaktkraftfedern im eingeschalteten Zustand der Schaltkontaktanordnung zu erreichen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Schaltkontaktanordnung ist besonders für Leistungsschalter mit hohem Nennstrom geeignet, die in jedem Pol mehrere Kontakthebel aufweisen. Die Herstellung und die Montage der entsprechenden Anzahl von Kontaktkraftfedern können dadurch vereinfacht werden, dass die Kontaktkraftfedern aller Kontakthebel Bestandteil einer einteiligen Blattfeder sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
1 zeigt eine Schaltkontaktanordnung mit mehreren Kontakthebeln teilweise in einem Schnitt II-II in 2.
2 zeigt die Schaltkontaktanordnung gemäß der 1 mit Blick auf die parallelen Kontakthebel.
3 ist eine in vergrößertem Maßstab gezeigte Einzelheit der Schaltkontaktanordnung gemäß den 1 und 2.
Die 4, 5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel in Darstellungen, die den 1, 2 und 3 entsprechen.
7 zeigt eine Blattfeder, die Kontaktkraftfedern für mehrere Kontakthebel aufweist, in einer perspektivischen Darstellung.
Der in den 1, 2 und 3 dargestellte Schaltkontaktanordnung umfasst einen Kontaktträger 1, der in einem nicht dargestellten Schwenklager mittels Lagerzapfen 12 gelagert ist. Kontakthebel 2 sind mit dem Kontaktträger 1 gelenkig um einen Drehpunkt 11 verbunden. Die Kontakthebel 2 besitzen einen kontaktgebenden Endteil 18 und sind am gegenüberliegenden Ende durch lediglich angedeutete biegsame Leiter 13 elektrisch leitend mit einer unteren Anschlussschiene 4 verbunden. Zwischen dem Kontaktträger 1 und den Kontakthebeln 2 befinden sich wippenartig gelagerte Kontaktkraftfedern 8, die dafür sorgen, dass die kontaktgebenden Endteile 18 der Kontakthebel 2 im eingeschalteten Zustand der Schaltkontaktanordnung mit ausreichender Kontaktkraft an einem Gegenkontakt 5 anliegen, der ein Lichtbogenhorn 3 trägt. In bekannter Weise kann der Gegenkontakt 5 durch ein Ende einer parallel zur unteren Anschlussschiene 4 angeordnete obere Anschlussschiene gebildet sein.
In der 1 ist ferner schematisch eine an sich bekannte Antriebsvorrichtung 6 gezeigt, die mittels einer Hebelkette 7 auf den Kontaktträger 1 wirkt und diesen in die Ein- bzw. Ausschaltstellung bringt. Zusammen mit nicht gezeigten Schutz- und Steuereinrichtungen bilden die genannten Baugruppen einen Niederspannungs-Leistungsschalter 22, wie durch einen strichpunktierten Rahmen angedeutet ist.
Die Kontaktkraftfedern 8 der einzelnen Kontakthebel 2 können zwar einzelne, als Blattfeder ausgebildete Teile sein, sind aber Bestandteil einer zusammenhängenden, d. h. einteiligen Blattfeder. Wie näher den 1 und 3 zu entnehmen ist, besitzen die Kontaktkraftfedern 8 einen etwa mittig angeordneten Knick 20, der zusammen mit einer am Kontaktträger 1 ausgebildeten Gleitfläche 19 ein Schwenklager 10 bildet. Wesentlich für die gewünschte Funktion der Schaltkontaktanordnung ist die Lage des Schwenklagers 10 zwischen dem Drehpunkt 11 des Kontakthebels 2 und einem oberen Endschenkel 14 der Kontaktkraftfeder 8. Dieser Endschenkel 14 liegt am kontaktgebenden Endteil 18 des Kontakthebels 2 an, während ein etwa gleich geformter Endschenkel 14 am gegenüberliegenden Ende der Kontaktkraftfeder 8 an dem Kontakthebel 2 etwa dort anliegt, wo sich der Drehpunkt 11 befindet. Diese Anordnung hat die Eigenschaft, dass die Kontaktkraft zwischen dem kontaktgebenden Endteil 18 und dem Gegenkontakt 5 weitgehend unab hängig von der relativen Position der Kontakthebel 2 zu dem Kontaktträger 1 ist. Dementsprechend ist der Einfluss des Abbrand der zusammenwirkenden Kontaktstellen auf die Größe der Kontaktkraft gering.
Um sicher zu stellen, dass die benötigte Kontaktkraft entsteht, ist bei gegebenen Abmessungen und Eigenschaften der zusammenwirkenden Teile die Position des oberen abgewinkelten Endteiles 14 der Kontaktkraftfeder 8 wesentlich. Hierzu ist ein am Kontaktträger 2 angebrachter Gleitbutzen 9 vorgesehen. Das Schwenklager 10 der Blattfederanordnung 8 ist ohne feste Verbindung mit dem Kontaktträger 1 entlang der Gleitfläche 19 frei beweglich und in Abhängigkeit von der Spannung der Kontaktkraftfeder 8 lediglich begrenzt durch den als Widerlager dienenden Gleitbutzen 9.
Es ist noch zu erwähnen, dass sich die dargestellte Anordnung der wippenartigen Kontaktkraftfeder 8 in dem Raum zwischen der den Kontakten abge5wandten Seite des Kontakthebels 2 und dem Kontaktträger 1 befindet und hierdurch gegen Einflüsse von Schaltlichtbögen geschützt ist.
Die in den 4 bis 7 dargestellte weitere Ausführungsform einer Schaltkontaktanordnung mit einer Vielzahl von Kontakthebeln 2 (Vielfachkontaktsystem) weicht in den im folgenden beschriebenen Merkmalen von denen des in den 1 bis 3 dargestellten Beispieles ab. Hinsichtlich der übrigen Ausgestaltung wird auf die Beschreibung der Ausführungsform nach den 1 bis 3 verwiesen.
Während bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Gleitbutzen 9 als Mittel zur Positionierung der wippenartigen Kontaktkraftfeder 8 dient, ist bei der in den 4 bis 7 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung der obere Endschenkel 14 in Richtung des Kontakthebels abgewinkelt. Die Kontakthebel 2 sind mit einer Ausnehmung 15 versehen, in welche der Endschenkel 14 eingreift. Hierdurch sind die Kontaktkraftfedern 8 gegenüber den zugeordneten Kontakthebeln ausrichtet. Wie auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1, 2 und 3 wird die gewünschte Kontaktkraft durch den Einbau der Kontaktkraftfedern 8 in die Schaltkontaktanordnung mit einer bestimmten Vorspannung erreicht.
Die Ausbildung mehrerer Kontaktkraftfedern 8 als einteilige Blattfeder 23 ist näher aus den 5 und 7 ersichtlich. Dabei lässt die 5 erkennen, dass die Blattfeder 23 hinter den Kontakthebeln liegt. Die Montage ist einfach und kann beispielsweise so erfolgen, dass die Blattfeder 23 nach dem Zusammenfügen von Kontaktträger 1 und Kontakthebeln 2 in den Zwischenraum hineingedrückt wird, bis die abgewinkelten Endteile 14 in die Ausnehmungen 25 einrasten.
Zur Verringerung des Energiebedarfs beim Einschalten eines Leistungsschalters kann es erwünscht sein, dass die Kontaktkraft erst kurz vor der Endstellung der Kontakthebel beim Einschalten auf einen gewünschten Wert erhöht wird. Zur Erreichung dieses Ziels sind, wie deutlich in den 4 und 6 erkennbar, am Kontaktträger 1 und am Kontakthebel 2 Vorsprünge 16 bzw. 17 vorgesehen, die zueinander versetzt gegenüberstehen und derart angeordnet sind, dass die Federkraft gegen Ende der Einschaltbewegung erhöht wird.

1: Kontaktträger
2: Kontakthebel
3: Lichtbogenhorn am Gegenkontakt 5
4: untere Anschlussschiene
5: Gegenkontakt
6: Antriebsvorrichtung
7: Hebelkette
8: wippenartige Kontaktkraftfeder
9: Gleitbutzen
10: Schwenklager der Kontaktkraftfeder
11: Drehpunkt des Kontakthebels 2
12: Zapfen für Schwenklager
13: biegsame Strombänder
14: abgewinkelter Endschenkel der Kontaktkraftfeder 8
15: Ausnehmung am Kontakthebel 2
16: Vorsprung am Kontaktträger 1
17: Vorsprung am Kontakthebel 2
18: kontaktgebender Endteil des Kontakthebels 2
19: Gleitfläche am Kontaktträger 1
20: Knick der Kontaktkraftfeder 8
21: Schaltkontaktanordnung
22: Leistungsschalter
23: Blattfeder mit mehreren Kontaktkraftfedern 8

Claims

Schaltkontaktanordnung mit einem Kontaktträger (1) und einem an dem Kontaktträger (1) um einen Drehpunkt (11) gelenkig bewegbaren Kontakthebel (2) sowie mit einer als Blattfeder ausgebildeten Kontaktkraftfeder (8) zum Anpressen des Kontakthebels (2) an einen Gegenkontakt, (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftfeder (8) wippenartig schwenkbar angeordnet ist, derart, dass die Enden (14) der Kontaktkraftfeder (8) am Kontakthebel (2) anliegen und ein Schwenklager (10) der Kontaktkraftfeder (8) zwischen dem Drehpunkt (11) des Kontakthebels (2) und seinem kontaktgebenden Endteil (18) angeordnet ist.
Schaltkontaktanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenklager (10) der Kontaktkraftfeder (8) ohne feste Verbindung mit dem Kontaktträger (1) in Abhängigkeit von der jeweiligen Federkraft entlang einer am Kontaktträger (1) befindlichen Gleitfläche (19) beweglich ist.
Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenklager (10) der Kontaktkraftfeder (8) durch einen an der im wesentlichen ebenen Gleitfläche (19) am Kontaktträger (1) anliegenden Knick (20) der Kontaktkraftfeder (8) gebildet ist.
Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerlager der Kontaktkraftfeder (8) ein am Kontaktträger (2) sitzender Gleitbutzen (9) vorgesehen ist. (2 und 3)
Schaltkontaktanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines Widerlagers der Kontaktkraftfeder (8) ein Ende (14) derselben abgebogen ist und zur Aufnahme des abgebogenen Endes (14) am Kontakthebel (2) eine Ausnehmung (15) angeordnet ist. (4, 6, 7)
Schaltkontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass am Kontaktträger (1) und am Kontakthebel (2) versetzt einander gegenüberstehende Vorsprünge (16, 17) vorgesehen sind in einer derartigen Anordnung, dass die Federkraft beim Einschalten der Schaltkontaktanordnung gegen Ende der Einschaltbewegung ansteigt. (4 und 5)
Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausbildung der Schaltkontaktanordnung (20) als Vielfachkontaktanordnung die Kontaktkraftfedern (8) aller Kontakthebel (2) Bestandteil einer einteiligen Blattfeder (23) sind.