-
Die
Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einem in einem Isolierstoffgehäuse
aufgenommenen, doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem, welches
zwei Festkontakte zum Anschließen an jeweils eine Strombahn
sowie eine um eine Drehachse des Drehkontaktsystems drehbare Kontaktbrücke
mit einem mit den Festkontakten zusammenwirkenden Paar von beweglichen
Schaltkontakten aufweist. Das Drehkontaktsystem ist derart ausgebildet,
dass sich die Kontaktbrücke bei einem Überstrom-
oder Kurzschlussstrom selbsttätig in Richtung Ausschaltstellung
dreht. Die Kontaktbrücke ist axial zwischen zwei insbesondere
spiegelbildlich aufgebauten, durch Mitnehmer fest miteinander verbundenen
Nockenplatten um die Drehachse gelagert. Das Drehkontaktsystem weist
mindestens ein Paar von zwischen den Nockenplatten und der Kontaktbrücke
symmetrisch auf beiden Seiten der Drehachse angeordnete Zugfedern
zur Aufbringung einer Kontaktkraft auf. Letztere weisen jeweils
ein an der Kontaktbrücke gelagertes Ende sowie einen an
einer radial außenliegenden Rastkontur der Nockenplatten
zumindest teilweise gleitend verschiebbar gelagerten Federbolzen
auf. Im Überstrom- oder Kurzschlussfall verrasten die Federbolzen
entlang der Rastkontur mit einer Rastnocke, um ein Wiederschließen
der Kontaktbrücke zu verhindern. Mit „axial” sind
Richtungen parallel zur Drehachse und mit „radial” Richtungen
zur Drehachse und von ihr weg bezeichnet.
-
Weiterhin
betrifft die Erfindung eine mehrpolige, insbesondere eine dreipolige,
Schaltgeräteanordnung mit zumindest zwei derartigen Schaltgeräten.
-
Die
Erfindung bezieht sich insbesondere auf Schaltgeräte im
Niederspannungsbereich. Mit „Niederspannung” sind
typischerweise Spannungen von bis ca. 1000 Volt gemeint. Unter entsprechender
konstruktiver Auslegung der Schalttrennstrecken können derartige
Schaltgeräte auch für Schaltspannungen über
1000 V ausgelegt sein, wie z. B. bis 6,3 kV. Weiterhin sind derartige
Schaltgeräte insbesondere zur Unterbrechung von Strombahnen
in einem Überstromfall oder in einem Kurzschlussfall ausgebildet. Sie
können einpolig oder mehrpolig, insbesondere dreipolig,
ausgeführt sein.
-
Die
betrachteten Leistungsschaltgeräte können z. B.
sogenannte MCCB-Schaltgeräte (für Molded Case
Circuit Breaker) sein. Bei einem derartigen Schaltgerät
wird der zu unterbrechende Strom unterbrochen, bevor dieser seinen
Maximalwert erreicht, indem die Schaltkontakte des MCCB durch elektromagnetische
Abstoßung benachbarter Leiter auseinandergezogen werden
und so der Strom unterbrochen wird. Der maximale Strom kann im ein-
bis dreistelligen kA-Bereich liegen. Alternativ oder zusätzlich können
die Schaltkontakte z. B. mittels eines vorzugsweise elektromagnetisch
betätigbaren Aktors betätigt werden. Der Aktor
kann z. B. durch eine Überstromerfassungseinheit angesteuert
werden.
-
Aus
der US-Patentanmeldung US 2006/0077022 A1 ist ein Drehkontaktsystem
mit einer schwimmend zwischen zwei Schaltwellensegmenthälften
angeordneten Drehkontaktbrücke bekannt. Zwischen den zwei
Schaltwellensegmenthälften und der Drehkontaktbrücke
sind zwei spiegelbildlich aufgebaute Nockenplatten angeordnet, die über zwei
Mitnehmer fest miteinander verbunden sind und die Drehkontaktbrücke
axial umschließen. Die Drehkontaktbrücke ist über
jeweils ein Paar Zugfedern auf beiden axialen Seiten der Drehkontaktbrücke
zwischen den bei den Nockenplatten vorgespannt gelagert. Die Zugfedern
sind symmetrisch auf beiden Seiten der Drehachse der Kontaktbrücke
angeordnet. Sie weisen jeweils ein an der Drehkontaktbrücke
gelagertes Ende sowie einen an einem radialen Außenrand
der Nockenplatte gleitend verschiebbar in einer ersten Rastnocke
gelagerten Federbolzen auf. Die Nockenplatte weist ein Paar von
symmetrisch zur Drehachse ausgelegte Konturen derart auf, dass der jeweilige
Federbolzen in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall aus
der ersten Rastnocke entrastet, entlang der Kontur gleitet und mit
einer zweiten Rastnocke verrastet, um ein Wiederschließen
der Drehkontaktbrücke zu verhindern.
-
Aus
der deutschen Übersetzung
DE 693 04 374 T2 des europäischen
Patents
EP 0 560 697
B1 ist ein Niederspannungs-Leistungsschalter in einem Isolierstoffgehäuse
bekannt, der eine Drehkontaktbrücke, ein mit der genannten
Kontaktbrücke zusammenwirkendes Paar feststehender Kontakte,
Stromzuführungsleiter zur Einspeisung der genannten feststehenden
Kontakte, die so ausgeführt sind, dass sie, die Kontaktbrücke
in Richtung einer Abstoß-Ausschaltstellung zurückstoßende,
elektrodynamische Kräfte erzeugen, wenn sie von einem Kurzschlussstrom
durchflossen werden, ein Schaltwelle mit einer quer verlaufenden
Aussparung zur spielbehafteten Lagerung der beidseitig aus der Schaltwelle
hervorstehenden Kontaktbrücke sowie mindestens ein Paar von
zwischen der Schaltwelle und der Kontaktbrücke angeordnete
Zugfedern umfasst. Die Zugfedern dienen dazu, in der Einschaltstellung
des Leistungsschalters einen von der Kontaktbrücke auf
die feststehenden Kontakte ausgeübten Kontaktdruck zu gewährleisten
und gleichzeitig eine Drehung der Kontaktbrücke unter Einwirkung
der genannten elektromagnetischen Kräfte in Richtung der
Abstoß-Ausschaltstellung zu ermöglichen. Die Federn
sind symmetrisch auf beiden Seiten der Drehachse der Kontaktbrücke
angeordnet, wobei sie jeweils ein an der Kontaktbrücke
gelagertes Ende aufwei sen. Es ist ein entgegengesetztes Ende der
Federn auf einer gleitend verschiebbar in einer Rastkerbe der Schaltwelle angeordneten
Stange gelagert. Die Kontaktbrücke weist ein Paar von symmetrisch
zur Drehachse angeordnete Steuerkurven auf, die jeweils so ausgelegt sind,
dass sie im Endabschnitt des Abstoßungshubs der Kontaktbrücke
mit einer der Stangen zusammenwirken, um die Bewegung der Kontaktbrücke
abzubremsen.
-
Aus
der US-Patentanmeldung US 2005/0231308 A1 ist ein Drehkontaktsystem
für ein Schaltgerät bekannt, bei welchem eine
Drehkontaktbrücke spielbehaftet um eine virtuelle Drehachse zwischen
zwei Schaltwellensegmenthälften drehbar angeordnet ist.
Zur Aufbringung einer Kontaktfederkraft sind zu beiden axialen Seiten
der Drehkontaktbrücke ein Paar von Zugfedern angeordnet.
Ein jeweiliges Längsende ist mit der Drehkontaktbrücke und
das jeweilige andere Längsende mit einem an einem radialen
Ende der Schaltwellensegmenthälften axial verlaufenden
Federaufnahmebolzen aufgenommen. Nach einer dortigen Ausführungsform
ist an der axialen Außenseite der jeweiligen Schaltwellensegmenthälfte
eine querverlaufende Aussparung vorhanden, in welcher jeweils eine
Zugfeder angeordnet ist. Die Längsenden der Zugfedern sind
jeweils in einem axial verlaufenden Federbolzen eingehängt,
wobei die beiden Federbolzen entlang einer radial außenliegenden
Rastkontur der beiden Schaltwellensegmenthälften gleitet
und dabei die Zugfederkraft auf die beiden Kontaktarme der Drehkontaktbrücke zur
Aufbringung der Kontaktfederkraft aufbringen.
-
Ausgehend
von dem zuerst genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der
Erfindung, ein Schaltgerät anzugeben, welches einen einfacheren
Aufbau aufweist.
-
Schließlich
ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine geeignete mehrpolige Schaltgeräteanordnung
mit mindestens zwei derartigen Schaltgeräten anzugeben.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird mit einem Schaltgerät mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
des Schaltgerätes sind in den abhängigen Ansprüchen
2 bis 10 genannt. Im Anspruch 11 ist eine mehrpolige Schaltgeräteanordnung
mit zumindest zwei derartigen Schaltgeräten angegeben.
-
Erfindungsgemäß sind
jeweils eine Nockenplatte und die zugehörigen Zugfedern
räumlich durch eine im Isolierstoffgehäuse angeordnete
Trennwand von der Kontaktbrücke getrennt. Vorzugsweise
ist die Trennwand an das Isolierstoffgehäuse angeformt und
wie das Isolierstoffgehäuse aus einem elektrisch nichtleitenden
Werkstoff, wie z. B. einem Kunststoff, hergestellt. Das Isolierstoffgehäuse
ist typischerweise in einem Spitzgussverfahren hergestellt.
-
Durch
die räumliche Trennung wird vorteilhaft erreicht, dass
kaum metallische Verschleißpartikel sowie während
der Lichtbogenbildung beim Öffnen der Schaltkontakte entstehende
Rußpartikel zur Nockenplatte und zu den Zugfedern gelangen
können. Eine Verschmutzung sowie eine dadurch mögliche
nachteilige Funktionsbeeinträchtigung des federbehafteten
Drehkontaktmechanismus werden dadurch weitestgehend vermieden.
-
Nach
einer Ausführungsform sind in der jeweiligen Trennwand
zwei sich radial gegenüberliegende, gebogene Langlöcher
zur axialen Durchführung der beiden Mitnehmer sowie der
beiden Federbolzen vorhanden. Vorzugsweise weisen die Langlöcher
ein gleiches radiales Innenmaß auf, welches geringfügig
größer ist als die maximalen Außenabmessungen
der Mitnehmer in radi aler Richtung. Insbesondere sind die Mitnehmer
als Bolzen mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgeführt.
Ferner sind die Mitnehmer dazu vorgesehen, das Schaltgerät insbesondere
manuell ein- und auszuschalten, indem die Mitnehmer bei einer Drehbetätigung
der Nockenplatte über eine Schaltwelle tangential an den beiden
Kontaktarmen der Kontaktbrücke angreifen. Mit „tangential” sind
hier Richtungen um die Drehachse herum bezeichnet.
-
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die beiden gebogenen Langlöcher
zugleich zur radialen Fixierung und zur tangential begrenzten Führung
des Drehkontaktsystems ausgeführt sind. Mit anderen Worten
ist das Drehkontaktsystem bis auf eine axiale Fixierung im Isolierstoffgehäuse
drehbar gelagert. Die axiale Fixierung kann z. B. durch eine weitere,
an einer axialen Außenseite der jeweiligen Nockenplatte angrenzende
Gehäusewand des Isolierstoffgehäuses erreicht
werden. Durch die tangentiale Begrenzung ist zudem vorteilhaft eine
Begrenzung der Drehbewegung der miteinander verbundenen Nockenplatten
um die Drehachse möglich.
-
Einer
weiteren Ausführungsform zufolge ist ein jeweiliges zweites
Längsende der Zugfedern fest mit dem von der Kontaktbrücke
abgetrennten Bereich des Isolierstoffgehäuses verbunden.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Zugfedern um Zylinder- oder
Schraubenfedern, an deren beiden Längsenden ein halbkreisförmiger
Federhaken ausgebildet ist. Dadurch können das erste Längsende
der Zugfedern an den axial verlaufenden Federbolzen und das zweite
Längsende an einen axial verlaufenden und fest im Isolierstoffgehäuse
eingebrachten Federstift eingehängt werden.
-
Alternativ
zur vorherigen Ausführungsform können jeweils
ein zweites Längsende von zwei sich axial gegenüberliegenden
Zug federn über einen gemeinsamen, axial verlaufenden Kontaktarmzapfen verbunden
sein. Ferner sind in der jeweiligen Trennwand zwei weitere, sich
radial gegenüberliegende, gebogene Langlöcher
zur axialen Durchführung der Kontaktarmzapfen vorhanden.
Die beiden Kontaktarmzapfen sind vorzugsweise in jeweils einer in
der Kontaktbrücke sich radial gegenüberliegende Öffnung
mit kreisförmigem Querschnitt eingepasst, wobei der jeweilige
Kontaktarmzapfen in gleichem Maße axial aus der Kontaktbrücke
herausragt. Im Vergleich zur vorherigen Lösung sind hier
jedoch zwei weitere Langlöcher erforderlich, sodass eine
zusätzliche Verbindung zwischen der Kontaktbrücke und
dem davon räumlich abgetrennten Bereich im Isolierstoffgehäuse
entsteht.
-
Nach
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das
Isolierstoffgehäuse ein vorzugsweise einteiliges Außengehäuse
und ein zweitteilig ausgeführtes, schalenförmiges
Innengehäuse mit einer ersten und zweiten Innengehäusehälfte
auf. Die beiden Trennwände sind insbesondere Teil der jeweiligen
Innengehäusehälften. Die Gehäuseteile
sind derart ausgeformt, dass zwischen der jeweiligen Trennwand und
dem Außengehäuse jeweils eine von der Kontaktbrücke
getrennte Aufnahmekammer zur Unterbringung der jeweiligen Nockenplatte
und der Zugfedern entsteht. Vorzugsweise sind sämtliche Gehäuseteile
mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens hergestellt.
-
Der
besondere Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass eine
bis auf die beiden Langlöcher und gegebenenfalls bis auf
die beiden weiteren Langlöcher hermetisch gegenüber
der Außenwelt und der Kontaktbrücke abgetrennte,
geschützte Aufnahmekammer entsteht. Hierzu wird die Kontaktbrücke
axial zwischen den beiden spiegelbildlich ausgeführten
Innenschalen eingelegt und nach Durchführung der Mitnehmer
und Federbolzen sowie nach Befestigung der Nockenplatten zu dem
Drehkontaktsystem ergänzt. Im Anschluss wird das gesamte
Innengehäuse samt den axial außenliegenden Nockenplatten
in das Außengehäuse eingesetzt. Im Anschluss werden zwischen
Trennwand und einer Außengehäusewand die beiden
Federstifte eingesetzt und die Zugfedern eingehängt.
-
Für
den Fall, dass die jeweiligen zweiten Längsenden an den
Kontaktarmzapfen eingehängt werden, kann das Drehkontaktsystem
samt zwischenliegendem Innengehäuse und Zugfedern vollständig
montiert werden und dann im Anschluss in das Außengehäuse
eingesetzt werden.
-
Einer
weiteren Ausführungsform zufolge sind die beiden Innengehäusehälften
im Bereich der Schaltkontakte axial zu einer Schaltkammer erweitert.
In beiden Schaltkammern ist jeweils ein Lichtbogenlöschpaket
aufgenommen. Dadurch vereinfacht sich die Montage des erfindungsgemäßen
Schaltgerätes.
-
Nach
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die
eingangsseitige und ausgangsseitige Strombahn sowie die Kontaktbrücke
in einer „Überkreuztechnik”, das heißt
in einer sogenannten „Overcross-Technik”, ausgeführt.
Dabei sind die betreffenden, kreuzenden Strombahnteile in einem
von den Trennwänden abgetrennten Bereich des Gehäuses
entlang geführt. Der besondere Vorteil bei dieser Anordnung
ist, dass im Vergleich zu den U-förmig gebogenen Festkontakten
ein erheblich höheres Drehmoment zum schnellen Verdrehen
der Kontaktbrücke in Richtung Ausschaltstellung in einem Überstrom- oder
Kurzschlussfall erzielbar ist. Durch die Verlegung der kreuzenden
Stromschienen „hinter” der Trennwand ist eine
erforderliche elektrische Trennung der Stromschienen auf gleichem
Potential bereits vorteilhaft vorhanden.
-
Weiterhin
kann das Schaltgerät mehrpolig, insbesondere dreipolig,
ausgeführt sein. Es kann zudem je Pol zwei oder mehrere
Paare von parallel geschalteten Kontaktbrücken mit jeweils
zwei Kontaktarmen aufweisen.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine mehrpolige, insbesondere
durch eine dreipolige Schaltgerätanordnung, gelöst,
welche zumindest zwei axial nebeneinander angeordnete derartige
Schaltgeräte aufweist. Die Schaltgeräte weisen
jeweils eine Schaltwelle zur Drehbetätigung des jeweiligen
Drehkontaktsystems auf, wobei die Schaltwellen miteinander fluchtend
angeordnet sind und wobei die Schaltwellen zur Bildung einer gemeinsamen
Schaltwelle über zumindest ein Kupplungselement zum gemeinsamen
Ein- und Ausschalten der Schaltgeräteanordnung miteinander
verbunden sind. Alternativ zur fluchtend mit der Drehachse angeordneten
Schaltwelle kann die Schaltwelle zwei axial verlaufende, im gleichen
radialen Abstand zur Drehachse angeordnete, gegenüberliegende
Schaltwellenstäbe aufweisen. Eine derartige Ausführung
ist z. B. aus dem eingangs genannten europäischen Patent
EP 0 560 697 B1 bekannt.
-
Die
Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung
werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher
beschrieben. Es zeigen
-
1 die
erfindungsgemäße Weiterentwicklung eines Schaltgerätes
am Beispiel eines aus dem Stand der Technik bekannten Drehkontaktsystems 1,
-
2 einen
Aufriss eines erfindungsgemäßen, konstruktiv vereinfacht
dargestellten Schaltgerätes nach einer ersten Ausführungsform,
-
3 einen
Aufriss eines erfindungsgemäßen, konstruktiv vereinfacht
dargestellten Schaltgerätes nach einer zweiten Ausführungsform,
-
4 ein
beispielhaft nach dem Überkreuzprinzip ausgeführtes
Drehkontaktsystem nach dem Stand der Technik mit nicht eingesetzter
Drehkontaktbrücke,
-
5 einen
Aufriss eines erfindungsgemäßen, konstruktiv vereinfacht
dargestellten Schaltgerätes nach einer dritten Ausführungsform
in einer Einschaltstellung,
-
6 einen
Schnitt durch das Schaltgerät gemäß 5 entlang
der dort eingetragenen Schnittlinie VI-VI,
-
7 einen
Schnitt durch das Schaltgerät gemäß 5 entlang
der dort eingetragenen Schnittlinie VII-VII,
-
8 das
Schaltgerät gemäß 7 in einer Ausgelöst-Stellung
und
-
9 das
Schaltgerät gemäß 7 in einer Ausschaltstellung.
-
1 zeigt
die erfindungsgemäße Weiterentwicklung eines Schaltgerätes
am Beispiel eines aus dem Stand der Technik bekannten Drehkontaktsystems 1.
Letzteres entspricht im Wesentlichen bis auf die gemäß der
Erfindung nun nicht mehr erforderlichen Schaltwellensegmenthälften
zunächst dem aus der 5 der eingangs
genannten Patentanmeldung US 2006/0077022 A1 bekannten Drehkontaktsystem 1.
-
Bei
dem gezeigten Drehkontaktsystem 1 handelt es sich um ein
doppelt unterbrechendes Drehkontaktsystem 1 mit einer um
eine Drehachse A schwimmend, das heißt spielbehaftet um
eine virtuelle Drehachse A, drehbar gelagerten Kontaktbrücke 3. Mit
dem Bezugszeichen 2 sind ein Paar von Schaltkontakten mit
jeweils einem beweglichen Schaltkontakt 21 sowie mit jeweils
einem Festkontakt 22 bezeichnet. Mit 23 sind Kontaktstücke der
Schaltkontakte 2 bezeichnet. Die gezeigten Festkontakte 22 sind
zum Anschließen mit jeweils einer Strombahn 4 verbunden.
Mit dem Bezugszeichen 41, 42 sind elektrische
Anschlüsse des Schaltgerätes bezeichnet. Im Beispiel
der 1 sind die Festkontakte 22 U-förmig ausgebildet,
sodass die Kontaktbrücke 3 in einem Überstrom-
oder Kurzschlussfall aufgrund dann wirkender elektromagnetischer
Kräfte selbsttätig in Richtung Ausschaltstellung
dreht. Weiterhin ist die Kontaktbrücke 3 axial
zwischen zwei insbesondere spiegelbildlich aufgebauten, durch Mitnehmer 53 fest miteinander
verbundenen Nockenplatten 5 um die Drehachse A gelagert.
Dabei konnte auch auf die zur axialen Befestigung der nicht mehr
erforderlichen Schaltwellensegmenthälften in den Nockenplatten 5 gemäß der 5 in
der US-Patentanmeldung vorgesehenen Aussparungen vorteilhaft verzichtet
werden. Weiterhin weist das Drehkontaktsystem 1 jeweils
ein Paar von zwischen den Nockenplatten 5 und der Kontaktbrücke 3 symmetrisch
auf beiden Seiten der Drehachse A angeordnete Zugfedern 6 auf.
Letztere dienen dazu, in der Einschaltstellung des Leistungsschalters
eine von der Kontaktbrücke 3 auf die feststehenden
Kontakte 22 ausgeübte Kontaktkraft F zu gewährleisten
und gleichzeitig eine Drehung der Kontaktbrücke 3 unter
Einwirkung der elektromagnetischen Kräfte in Richtung der
Ausschaltstellung zu ermöglichen.
-
Die
Zugfedern 6 weisen ferner jeweils ein an der Kontaktbrücke 3 gelagertes
Ende sowie einen an einer radial außenliegenden Rastkontur
K der Nockenplatten 5 gleitend verschiebbar gelagerten
Federbolzen 54 auf. Zur Krafteinleitung liegen im Beispiel
der 1 die beiden Federbolzen 54 in einer
an einer radialen Außenseite RK des Kontaktarms 3 eingebrachten
Raste R bzw. Kerbe an. Die beiden Federbolzen 54 entrasten
im Überstrom- oder Kurzschlussfall aus der links dargestellten
ersten Rastnocke, gleiten entlang dieser Rastkontur K und verrasten
mit einer zweiten, rechts dargestellten Rastnocke N, um ein Wiederschließen
der Kontaktbrücke 3 zu verhindern.
-
Weiterhin
ist mit dem Bezugszeichen 7 eine Schaltwelle bezeichnet,
welche mit einem nicht weiter dargestellten Betätigungselement
zur manuellen Drehbetätigung des Drehkontaktsystems 1 zum
Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes 10 vorgesehen ist.
Schließlich ist mit dem Bezugszeichen IN eine axiale Innenseite
der beiden Nockenplatten 5 und mit AK eine axiale Außenseite
der Kontaktbrücke 3 bezeichnet.
-
Erfindungsgemäß sind
jeweils eine Nockenplatte 5 und die zugehörigen
Zugfedern 6 räumlich durch eine im Isolierstoffgehäuse
des Schaltgerätes angeordnete Trennwand von der Kontaktbrücke 3 getrennt.
Diese erfindungsgemäße Weiterentwicklung ist zum
Einen durch die axial von den beiden Nockenplatten 5 wegzeigenden
Pfeile symbolisiert, welche ein axiales „Nachaußenverlagern” der
Nockenscheiben 5 samt Zugfedern 6 andeuten sollen.
Zum Anderen deuten zwei weitere, radial zur Drehachse A hin eingetragene
Pfeile das axiale Einfügen einer jeweiligen Trennwand zwischen
Kontaktbrücke 3 und der jeweiligen Nockenscheibe 5 und
den zugehörigen Zugfedern 6 an.
-
Schließlich
deuten zwei an einer axialen Außenseite AN der Nockenscheibe 5 eingetragene,
gestrichelte Linien an, dass die jeweils radial außenliegenden
Teile der Nockenscheibe 5 entfallen können, da
eine erste Rastnocke, wie beim Stand der Technik, bei der vorliegenden
erfindungsgemäßen Weiterentwicklung des Schaltgerätes
nicht mehr benötigt wird.
-
2 zeigt
einen Aufriss eines erfindungsgemäßen, konstruktiv
vereinfacht dargestellten Schaltgerätes 10 nach
einer ersten Ausführungsform.
-
Wie
die 2 zeigt, ist nun die Kontaktbrücke 3 mit
ihren beiden Kontaktarmen 31, 32 und den jeweils
radial außenliegenden beweglichen Kontakten 21 zu
beiden axialen Seiten hin durch eine Trennwand 14 räumlich
von den beiden Nockenplatten 5 und den zugehörigen
Zugfedern 6 getrennt. Die Trennwände 14 sind
beispielhaft an dem Isolierstoffgehäuse 11 des
vorliegenden Schaltgerätes 10 mit angeformt, sodass
jeweils eine vom Kontaktarm 3 räumlich abgetrennte
Aufnahmekammer FK für eine Nockenplatte 5 und
zwei Zugfedern 6 entsteht. Weiterhin ist das Isolierstoffgehäuse 11 gemäß der
Erfindung im Bereich der Schaltkontakte 2 axial zu einer Schaltkammer
SK erweitert. Dort sind zwei Lichtbogenlöschpakete 8 zum
Löschen der beim Öffnen der Schaltkontakte 2 auftretenden
Lichtbögen aufgenommen.
-
In
beiden Trennwänden 14 sind jeweils zwei sich radial
gegenüberliegende, gebogene Langlöcher LL zur
Durchführung der beiden Mitnehmer 53 sowie der
beiden Federbolzen 54 vorhanden. Dadurch wird eine Übertragung
einer Drehbetätigung über die Schaltwelle 7 auf
das gesamte Drehkontaktsystem 1 ermöglicht. Zudem
ermöglichen die beiden gebogenen Langlöcher LL
eine radiale Fixierung und eine tangential begrenzte Führung
des Drehkontaktsystems 1 bzw. der beiden Nockenplatten 5.
-
Zum
besseren Verständnis sind beide Zugfedernpaare axial auf
beiden Seiten zur Kontaktbrücke
3 axial nebeneinander
liegend dargestellt. Typischerweise befinden sich diese, wie auch
in den eingangs genannten Entgegenhaltung
US 2006/0077022 A1 und
EP 0 560 697 B1 offenbart,
an gleicher axialer Position. Es sind jeweils zwei axial gegenüberliegende
erste Längsenden der Zugfedern
6 in einem axial querverlaufenden
Federbolzen
54 eingehängt. Die beiden anderen
Längsenden sind in einem Federstift
55 eingehängt,
der jeweils fest und räumlich vom Kontaktarm
3 getrennt
in einem Festlager
15 aufgenommen ist.
-
Weiterhin
weisen beide gezeigten Nockenplatten 5 eine Rastkontur
K mit einem Anlaufstück AL sowie einer Rastnocke N auf.
Dabei laufen die beiden Federbolzen 54 in einem Überstrom-
oder Kurzschlussfall erst bei Erreichen einer gewissen Verdrehstellung,
das heißt kurz vor Erreichen der Ausgelöst-Stellung,
gegen die beiden Anlaufstücke AL an. Durch diese werden
die beiden Federbolzen 54 sanft radial nach außen
gelenkt. Beide Federbolzen 54 gleiten dann entlang dieser
Rastkontur K weiter. Erreichen die beiden Federbolzen 54 bei
weiterer Verdrehung ein Teilstück der Rastkontur K mit
nun negativer Steigung, so gleiten die beiden Federbolzen 54 im
Sinne eines Widerhakens unumkehrbar weiter bis zu den beiden Rastnocken
N. Die Kontaktbrücke 3 verbleibt danach gesichert
in dieser Verdrehposition. Im anderen Fall schließt sich
die Kontaktbrücke 3 wieder aufgrund der rückstellenden
Wirkung der Zugfedern 6.
-
Ein
Wiedereinschalten des Schaltgerätes 10 ist nur
durch ein manuelles Verdrehen der beiden Nockenplatten 5 über
die Schaltwelle 7 möglich. Hierzu greifen die
beiden axial verlaufenden Mitnehmer 53 tangential an den
beiden Kontaktarmen 31, 32 an. In entsprechender
Weise kann das Schaltgerät 10 über diese
beiden Mitnehmer 53 auch manuell ausgeschaltet werden.
-
3 zeigt
einen Aufriss eines erfindungsgemäßen, konstruktiv
vereinfacht dargestellten Schaltgerätes 10 nach
einer zweiten Ausführungsform.
-
Im
Vergleich zur vorherigen Ausführungsform gemäß 2 sind
die jeweiligen zweiten Längsenden der Zugfedern 6 an
einem zugehörigen Kontaktarmzapfen 33 eingehängt.
Letztere sind durch zwei sich radial gegenüberliegende
weitere Langlöcher LL2 hindurchgeführt und vorzugsweise
im jeweiligen Kontaktarm 31, 32 der Kontaktbrücke 3 befestigt.
-
4 zeigt
beispielhaft ein nach dem Überkreuzprinzip ausgeführtes
Drehkontaktsystem 1 nach dem Stand der Technik mit nicht
eingesetzter Drehkontaktbrücke.
-
Wie
die 4 zeigt fließt ein beispielhaft von links,
das heißt vom elektrischen Anschluss 41 kommender
Strom, zu einem in Bezug auf die Drehachse A auf einer rechten Seite
angeordneten Festkontakt 22. Der Strom würde dann über
die Drehkontaktbrücke in einer Einschaltstellung zum linken
oberen Festkontakt 22 weiter fließen und weiter
nach rechts zum zweiten elektrischen Anschluss 42 fließen.
Mit anderen Worten fließt der Strom in einer kompletten Schleife
um die Drehachse A herum, wobei die dadurch erzeugten elektromagnetischen
Kräfte eine besonders hohes Drehmoment zum besonders schnellen Öffnen
der Drehkontaktbrücke in einem Überstrom- oder
Kurzschlussfall ermöglichen. Mit 4L, 4R sind
Teile der Strombahnen 4 bezeichnet, die zum linken bzw.
zum rechten Anschluss 41, 42 gehören.
-
5 zeigt
einen Aufriss eines erfindungsgemäßen, konstruktiv
vereinfacht dargestellten Schaltgerätes 10 nach
einer dritten Ausführungsform in einer Einschaltstellung.
-
Das
gezeigte Isolierstoffgehäuse 11 weist in diesem
Fall ein einteiliges Außengehäuse 12 sowie ein
zweitteilig ausgeführtes, schalenförmiges Innengehäuse 13 auf.
Letzteres weist eine erste und zweite Innengehäusehälfte 13A, 13B auf.
Die beiden Hälften 13A, 13B sind insbesondere
spiegelbildlich aufgebaut. Die beiden Trennwände 14 sind
Teil der jeweiligen Innengehäusehälften 13A, 13B.
Weiterhin sind die Gehäuseteile 12, 13 derart
ausgeformt, dass zwischen der jeweiligen Trenn wand 14 und
dem Außengehäuse 12 jeweils eine von
der Kontaktbrücke 3 abgetrennte Aufnahmekammer
FK zur Unterbringung der jeweiligen Nockenplatte 5 und
der Zugfedern 6 entsteht.
-
Ferner
sind die beiden Innengehäusehälften 13A, 13B im
Bereich der Schaltkontakte 2 axial zu einer Schaltkammer
SK erweitert. Dort ist jeweils ein Lichtbogenlöschpaket 8 aufgenommen.
Die beiden Pakete 8 weisen eine nicht weiter bezeichnete
Ausnehmung auf, durch die sich der jeweilige bewegte Schaltkontakt 21 beim Öffnen
hindurchbewegen kann. Ganz im rechten und linken Teil der 5 sind mit
AO Ausblasöffnungen bezeichnet, durch die das beim Löschen
der Lichtbögen entstehende Plasma entweichen kann.
-
Weiterhin
sind die eingangsseitige und ausgangsseitige Strombahn 4 sowie
die Kontaktbrücke 3 in einer „Überkreuztechnik” ausgeführt.
Die betreffenden, kreuzenden Strombahnteile 4L, 4R sind
in einem von den Trennwänden 14 abgetrennten Bereich des
Gehäuses 11 entlang geführt. Die beiden „senkrecht” hoch
geführten und nach unten geführten kreuzenden
Strombahnen 4L, 4R gemäß 4 ist
in der vorliegenden 5 im Schnitt dargestellt und
in einer beispielhaften Anformung 16 an der jeweiligen Trennwand 14 und
räumlich getrennt von der Kontaktbrücke 3 mit
angeformt.
-
6 zeigt
einen Schnitt durch das Schaltgerät 10 gemäß 5 entlang
der eingetragenen Schnittlinie VI-VI. In dieser Darstellung sind
die beiden Langlöcher LL sowie die beiden hindurchgeführten
Mitnehmer 53 und Federbolzen 54 besonders gut erkennbar.
Die gestrichelte Darstellung der Kontaktbrücke 3 zeigt
dazu eine Drehstellung der Kontaktbrücke 3 in
einer verrasteten Ausgelöst-Stellung. Hierbei dient das
Gehäuse 11 des Schaltgerätes 10 zugleich
als mechanischer Anschlag für die Kontaktbrücke 3.
Mit X sind Isolierstücke bezeichnet, welche die potentialgleichen
Teile der Strombahnen 4, 4L, 4R voneinander
trennen.
-
7 zeigt
einen Schnitt durch das Schaltgerät 10 gemäß 5 entlang
der eingetragenen Schnittlinie VII-VII. In dieser Darstellung ist
besonders gut eine beispielhaft kreuzförmige Form der Nockenplatten 5 erkennbar.
Die gezeigten Nockenplatten 5 weisen zwei in etwa senkrecht
zueinander angeordnete, nicht weiter bezeichnete Kreuzschenkel auf.
Der erste Kreuzschenkel weist an seinen beiden sich radial gegenüberliegenden
Enden jeweils eine Rastkontur K mit einem Anlaufstück AL
und einer Rastnocke N auf. Der zweite Kreuzschenkel ist mit den
beiden axial verlaufenden Mitnehmern 53 in Form von Bolzen
ausgeführt. Im vorliegenden Beispiel ist ein zweiter Kreuzschenkel
nur einer 51 der beiden Nockenplatten 51, 52 mit
einer Schaltwelle 7 zur Einleitung eines Drehbetätigungsdrehmomentes zum
Ein- oder Ausschalten des Schaltgerätes 10 angebracht.
Ferner sind die ersten und zweiten Kreuzschenkel tangential derart
versetzt zueinander angeordnet, dass eine sichere Verrastung der
Mitnehmer 53 sowie eine sichere manuelle Ein- und Ausschaltung
des Schaltgerätes 10 über die Mitnehmer 53 gewährleistet
ist.
-
8 zeigt
das Schaltgerät gemäß 7 in einer
Ausgelöst-Stellung. In dieser Stellung ist erkennbar, wie
die beiden Federbolzen 54 in einem Überstrom-
oder Kurzschlussfall ab einer gewissen Drehstellung das jeweilige
Anlaufstück AL erreicht haben und darüber hinaus
zur Verrastung weiter in die Rastnocke N entlang geglitten sind.
Erkennbar ist auch, dass im Vergleich zur Einschaltstellung gemäß 7 die
beiden Zugfedern 6 im Sinne eines Parallelogramms parallel
näher zueinander liegen, sodass durch den nun effektiv
kleineren Hebel die über die Zugfedern 6 umgelenkte
wirkende Federkraft F deutlich geringer ist.
-
9 zeigt
das Schaltgerät 10 gemäß 7 in
einer Ausschaltstellung. In dieser Darstellung liegen die beiden
Mitnehmer 53 zum Ausschalten des Schaltgerätes 10 tangential
an den beiden Kontaktarmen 31, 32 der Kontaktbrücke 3 an.
-
Die
beispielhaft gezeigten Schaltgeräte 10 können
einpolig oder auch mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt
sein. Sie können je Pol auch zwei oder mehrere Paare von
parallel geschalteten Kontaktbrücken 3 mit jeweils
zwei Kontaktarmen 31, 32 aufweisen.
-
Schließlich
kann eine mehrpolige, insbesondere dreipolige, Schaltgerätanordnung
zumindest zwei erfindungsgemäße, axial nebeneinander
angeordnete Schaltgeräte 10 aufweisen. Letztere
weisen jeweils eine Schaltwelle 7 zur Drehbetätigung
des jeweiligen Drehkontaktsystems 1 auf, wobei die Schaltwellen 7 miteinander
fluchtend angeordnet sind und wobei die Schaltwellen 7 zur
Bildung einer gemeinsamen Schaltwelle über zumindest ein
Kupplungselement zum gemeinsamen Ein- und Ausschalten der Schaltgeräteanordnung
miteinander verbunden sind.
-
Obwohl
die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele
näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung
nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und
andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet
werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
-
Zusammenfassend
weist ein Schaltgerät 10 ein in einem Isolierstoffgehäuse 11 aufgenommenes, doppelt
unterbrechendes Drehkontaktsystem 1 mit zwei Festkontakten 22 sowie
eine um eine Drehachse A drehbare Kontaktbrücke 3 mit
zwei beweglichen Schaltkontakten 21 auf. Das Drehkontaktsystem 1 ist der art
ausgebildet, dass sich die Kontaktbrücke 3 bei einem Überstrom-
oder Kurzschlussstrom selbsttätig in Richtung Ausschaltstellung
dreht. Die Kontaktbrücke 3 ist zwischen zwei über
Mitnehmer 53 fest verbundenen Nockenplatten 5 drehbar
gelagert. Das Drehkontaktsystem 1 weist mindestens ein
Paar von zwischen den beiden Nockenplatten 5 und der Kontaktbrücke 3 symmetrisch
auf beiden Seiten der Drehachse A angeordnete Zugfedern 6 auf.
Die Zugfedern 6 weisen jeweils ein an der Kontaktbrücke 3 gelagertes
Ende sowie einen an einer radial außenliegenden Rastkontur
K der Nockenplatten 5 zumindest teilweise gleitend verschiebbar
gelagerten Federbolzen 54 auf. Im Überstrom- oder
Kurzschlussfall verrasten die Federbolzen 54 entlang der
Rastkontur K mit einer Rastnocke N, um ein Wiederschließen
der Kontaktbrücke 3 zu verhindern. Erfindungsgemäß sind
jeweils eine Nockenplatte 5 und die zugehörigen Zugfedern 6 räumlich
durch eine im Isolierstoffgehäuse 11 angeordnete
Trennwand 14 von der Kontaktbrücke 3 getrennt.
-
- 1
- Drehkontaktsystem
- 2
- Schaltkontakte
- 3
- Kontaktbrücke
- 4
- Strombahn,
Stromleiter, Phase
- 4L
- zur
linken Stromschiene gehörender Teil
- 4R
- zur
rechten Stromschiene gehörender Teil
- 5
- Nockenplatte,
Schwenkteil mit Rastkontur
- 6
- Zugfeder,
Zylinderfeder
- 7
- Schaltwelle
- 8
- Lichtbogenlöschpaket
- 10
- Schaltgerät,
Leistungsschalter
- 11
- Gehäuse,
Isolierstoffgehäuse
- 12
- Außengehäuse
- 13
- Innengehäuse,
Innengehäuseschalen
- 14
- Trennwand,
Gehäusetrennwand
- 15
- Festlager
- 16
- Anformung
- 21
- beweglicher
Schaltkontakt
- 22
- Festkontakt
- 23
- Kontaktstück
- 31,
32
- Kontaktarme
- 33
- Kontaktarmzapfen
- 51,
52
- erste,
zweite Nockenplatte
- 53
- Mitnehmer,
Mitnehmerbolzen
- 54
- Federbolzen
- 55
- Federstift
- A
- Drehachse,
virtuelle Drehachse
- AK
- axiale
Außenseite der Kontaktbrücke
- AL
- Anlauflaufstück
- AN
- axiale
Außenseite der Nockenplatte
- AO
- Ausblasöffnung
- F
- Kontaktkraft
- FK
- Aufnahmekammer
- IN
- axiale
Innenseite der Nockenplatte
- K
- Rastkontur
- LL
- Langloch
für Mitnehmer
- LL2
- weiteres
Langloch für Kontaktarmzapfen
- N
- Rastnocke
- R
- Raste,
Kerbe, Einbuchtung
- RK
- radiale
Außenseite der Kontaktbrücke
- SK
- Schaltkammer
- X
- Isolierstück
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 69304374
T2 [0006]
- - EP 0560697 B1 [0006, 0023, 0043]
- - US 2006/0077022 A1 [0043]