DE102011000837A1 - Switching device for use in switching cabinet for selective connection of electrical contact of electrical device with busbar or contact spring, has housing including opening for producing connection between contact and contact element - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zur wahlweisen Verbindung von mindestens einem elektrischen Kontakt einer elektrischen Einrichtung mit einer Stromsammelschiene oder einem an einer Stromsammelschiene befestigten Stromschienenkontakt, insbesondere in Form einer Kontaktfeder.The present invention relates to a switching device for selectively connecting at least one electrical contact of an electrical device to a busbar or a busbar contact attached to a busbar, in particular in the form of a contact spring.
Gattungsgemäße Schaltvorrichtungen sind z. B. aus
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung bereitzustellen, die einfach in ihrem Aufbau ist.The object of the present invention is to provide a switching device which is simple in construction.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung der Schaltvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 ergibt sich durch die Merkmale der Unteransprüche.This object is achieved with a switching device with the features of
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, ein Gehäuse zu verwenden, indem ein Schiebelement zwischen der Ein- und der Aus-Position hin und her bewegt wird, wobei in dem Schiebeelement die zur elektrischen Verbindung notwendigen Kontaktelemente einliegen. Der Energiefluss erfolgt über die einliegenden Kontaktelemente quer zur Verschieberichtung des Schiebeelements und durch dieses hindurch. Das Gehäuse weist hierzu Öffnungen auf, in die die Kontakte der elektrischen Einrichtung sowie insbesondere als Kontaktfedern ausgebildete Kontakte der Stromschienen eingreifen.The invention is based on the idea to use a housing by a sliding element between the on and the off position is moved back and forth, wherein in the sliding element, the necessary for electrical connection contact elements einliegen. The energy flow takes place via the inset contact elements transversely to the direction of displacement of the sliding element and through it. For this purpose, the housing has openings into which the contacts of the electrical device and, in particular, contacts of the busbars formed as contact springs engage.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in der Aus-Position der Berührungsschutz vorteilhaft durch das Schiebeelement selbst gebildet, in dem die fensterartigen Durchgriffsöffnungen durch eine oder mehrere Wandungsabschnitte des Schiebeelements verdeckt oder vollständig verschlossen werden. Wird in der Aus-Position die elektrische Einrichtung von der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung wegbewegt, so sind die fensterartigen Öffnungen des Gehäuses der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung durch das Schiebeelement verschlossen, so dass ein versehentliches Berühren der mit den Stromschienen verbundenen Kontaktfedern ausgeschlossen ist.In a particularly preferred embodiment, the contact protection is advantageously formed in the off position by the sliding element itself, in which the window-like access openings are covered by one or more wall sections of the sliding element or completely closed. If in the off position, the electrical device is moved away from the switching device according to the invention, the window-like openings of the housing of the switching device according to the invention are closed by the sliding element, so that accidental contact with the contact rails connected to the bus bars is excluded.
Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, gesonderte Shutter im Bereich der Fensteröffnungen des Gehäuses der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung vorzusehen, die z. B. von der das Schiebeelement antreibenden Vorrichtung mit bewegt werden.Of course, it is also possible to provide separate shutter in the window openings of the housing of the switching device according to the invention, the z. B. by the sliding element driving device to be moved.
Das Schiebeelement kann manuell oder motorisch angetrieben werden. So kann z. B. ein Spindelantrieb das Schiebeelement translatorisch hin und her zwischen der Ein- und der Aus-Position verstellen. Ferner kann ein Sicherungsmechanismus eingebaut sein, der nur dann ein Verstellen des Schiebeelementes von der Aus- in die Ein-Position erlaubt, wenn die elektrische Einrichtung mit ihrem mindestens einen elektrischen Kontakt in eine bestimmte Position verstellt worden ist, in der der mindestens eine elektrische Kontakt der Einrichtung in das bzw. die zugeordneten Fenster der Schaltvorrichtung eingreift.The sliding element can be driven manually or by motor. So z. B. a spindle drive, the sliding element translationally back and forth between the on and off position. Furthermore, a securing mechanism can be installed, which only allows an adjustment of the sliding element from the off to the on position, when the electrical device has been adjusted with its at least one electrical contact in a certain position in which the at least one electrical contact the device engages in the or the associated window of the switching device.
Es ist selbstverständlich ebenso möglich, dass die elektrischen Kontakte einer elektrischen Einrichtung lediglich vor den fensterartigen Öffnungen des Gehäuses der Schaltvorrichtung angeordnet sind und nicht oder nur teilweise in diese eingreifen. In diesem Fall muss sichergestellt werden, dass die Kontaktelemente der Schaltvorrichtung dennoch mit den Kontakten der elektrischen Einrichtung in der EIN-Position kontaktieren. Hierzu müssen sie entsprechend weit in den Fensterbereich hinein- bzw. hindurchbewegt werden und beim Verstellen des Schiebeelementes von der EIN- in die AUS-Position wieder zurückbewegt werden, so dass sie vollständig im Gehäuse der Schaltvorrichtung zum einliegen kommen. Dies kann z. B. über Führungsflächen erfolgen, die am Kontaktelement und/oder dem Schiebeelement angeordnet sind. Im einfachsten Fall kann die Stirnseite oder eine Seitenwand des Kontaktelementes die Führungsfläche bilden, z. B. mittels einer Anschrägung der Kontaktfläche oder der Seitenwand.It is of course also possible that the electrical contacts of an electrical device are arranged only in front of the window-like openings of the housing of the switching device and not or only partially engage in this. In this case, it must be ensured that the contact elements of the switching device still contact the contacts of the electrical device in the ON position. For this purpose, they must be correspondingly far into the window area moved in and out and be moved back when adjusting the sliding element of the ON to the OFF position, so that they come to rest completely in the housing of the switching device. This can be z. B. via guide surfaces, which are arranged on the contact element and / or the sliding element. In the simplest case, the end face or a side wall of the contact element may form the guide surface, for. B. by means of a bevel of the contact surface or the side wall.
Damit stets ein sicherer Kontakt zwischen den Kontaktelementen der Schaltvorrichtung und den Kontakten der elektrischen Einrichtung in der Ein-Position sichergestellt ist, wird ein Formschluss beim Verstellen von der Aus- in die Ein-Position zwischen der Schaltvorrichtung und der elektrischen Einrichtung hergestellt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird zwischen der Schaltvorrichtung und den elektrischen Kontakten der elektrischen Einrichtung ein Formschloss erzeugt. So kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform an dem Schiebeelement mindestens eine Haltvorrichtung je elektrischen Kontakt der elektrischen Einrichtung angeordnet oder angeformt sein, die einen Formschloss mit dem elektrischen Kontakt der elektrischen Einrichtung herstellt. Der elektrische Kontakt der elektrischen Einrichtung kann dazu z. B. kragenförmige Vorsprünge aufweisen, die von der Haltevorrichtung in der Ein-Position hintergriffen werden. Dadurch wird in Richtung der Andruckkraft des Kontaktelementes auf den elektrischen Kontakt der elektrischen Einrichtung ein Formschloss gebildet, der ein Abheben des Kontaktelementes von dem elektrischen Kontakt der elektrischen Einrichtung sicher verhindert. Sofern der elektrische Kontakt der elektrischen Einrichtung im Querschnitt T-förmig ausgebildet ist, können auch zwei Haltvorrichtungen je elektrischen Kontakt am Schiebeelement angeordnet sein, die den elektrischen Kontakt beidseitig umgreifen. Durch eine derartige Ausgestaltung wird der Kontakt der elektrischen Einrichtung noch sicherer gehalten, wobei gleichzeitig die angreifenden Biegemomente minimiert sind.In order to always secure contact between the contact elements of the switching device and the contacts of the electrical device is ensured in the on position, a positive connection is made when moving from the off to the on position between the switching device and the electrical device. In a particularly preferred embodiment, a mold lock is generated between the switching device and the electrical contacts of the electrical device. Thus, in a particularly preferred embodiment, at least one holding device per electrical contact of the electrical device can be arranged or formed on the sliding element, which produces a molded lock with the electrical contact of the electrical device. The electrical contact of the electrical device can be z. B. have collar-shaped projections which are engaged behind by the holding device in the on position. As a result, in the direction of the pressing force of the contact element on the electrical contact of the electrical device formed a mold lock, which reliably prevents lifting of the contact element of the electrical contact of the electrical device. If the electrical contact of the electrical device is T-shaped in cross-section, two holding devices per electrical contact may be arranged on the sliding element, which engage around the electrical contact on both sides. By such a configuration, the contact of the electrical device is held even safer, while the attacking bending moments are minimized.
In der Aus-Position sind die Kontaktelemente innerhalb des Gehäuses der Schaltvorrichtung angeordnet, wobei die Gehäusewandungen die Kontaktelemente sicher in Position halten.In the off position, the contact elements are arranged within the housing of the switching device, wherein the housing walls securely hold the contact elements in position.
Um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen Kontaktelement und Kontakt der elektrischen Einrichtung einerseits sowie zwischen der mit der Stromschiene verbundenen Kontaktfeder und dem Kontaktelement andererseits zu erzielen, sind je elektrischem Kontakt der elektrischen Einrichtung mehrere Kontaktelemente im Schiebeelement der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung angeordnet. Damit jedes dieser Kontaktelemente mit einer entsprechenden Andruckkraft gegen den Kontakt der elektrischen Einrichtung kraftbeaufschlagt wird, sind die mit den Stromschienen verbundenen Kontaktfedern möglichst derart ausgebildet, dass sie für jedes dieser nebeneinander angeordneten Kontaktelemente eine eigene Feder bilden. Hierzu kann die Kontaktfeder aus einem gebogenen Federstahl gebildet sein, der einen im Querschnitt U-förmigen Bereich aufweist, wobei der U-förmige Bereich mehrfach geschlitzt ist und somit mehrere Kontaktzungen bildet, die jeweils eine Feder für das entsprechende Kontaktelement bilden. Durch den U-förmig ausgebildeten Bereich ist sichergestellt, dass auch bei großen elektrischen Strömen durch die entstehende Lorenzkraft ein hinreichend großer Anpressdruck von der Kontaktfeder auf das Kontaktelement wirkt, so dass das Kontaktelement sicher gegen den Kontakt der elektrischen Einrichtung gedrückt und ein schädliches Abheben verhindert wird.In order to achieve the largest possible contact area between the contact element and contact of the electrical device on the one hand and between the busbar connected to the contact spring and the contact element on the other hand, each electrical contact of the electrical device a plurality of contact elements in the sliding element of the switching device according to the invention are arranged. So that each of these contact elements is subjected to a force with a corresponding pressing force against the contact of the electrical device, the contact springs connected to the busbars are as far as possible such that they form a separate spring for each of these juxtaposed contact elements. For this purpose, the contact spring may be formed from a bent spring steel having a cross-sectionally U-shaped region, wherein the U-shaped portion is slotted multiple times and thus forms a plurality of contact tongues, each forming a spring for the corresponding contact element. The U-shaped area ensures that a sufficiently large contact pressure from the contact spring acts on the contact element even with large electrical currents due to the resulting Lorentz force, so that the contact element is pressed securely against the contact of the electrical device and a detrimental lifting is prevented ,
Das Schiebeelement ist vorteilhaft aus einem elektrisch nicht leitenden Material, in dem die Kontaktelemente in Durchgriffsöffnungen einliegen. Die Kontaktelemente sind dabei in Richtung der Durchgriffsöffnung entweder frei verschieblich oder lediglich in einem gewissen Bereich frei verschieblich angeordnet. Nach dem Einschieben des Schiebeelementes mit den darin angeordneten Kontaktelementen sind diese vorteilhaft verliersicher in dem Gehäuse und dem Schiebeelement gehalten. Dennoch sind sie zumindest in der Ein-Position in Stromflussrichtung zumindest in einem gewissen Bereich frei verschieblich, so dass gewisse Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können.The sliding element is advantageously made of an electrically non-conductive material in which the contact elements einliegen in through-openings. The contact elements are arranged either freely displaceable in the direction of the access opening or only freely displaceable within a certain range. After insertion of the sliding element with the contact elements arranged therein, these are advantageously held captive in the housing and the sliding element. Nevertheless, they are freely displaceable, at least in a certain range, at least in the on position in the current flow direction, so that certain manufacturing tolerances can be compensated.
Die mit den Stromschienen verbundenen bzw. verbindbaren Kontaktfedern sind vorteilhaft mit dem Gehäuse der Schaltvorrichtung verbunden. Dabei kommt es lediglich darauf an, dass die Kontaktfedern parallel zur Andruckkraft, insbesondere formschlüssig, an dem Gehäuse der Schaltvorrichtung gehalten sind, so dass von dem Gehäuse der Schaltvorrichtung die Federkräfte der Kontaktfedern aufgenommen werden. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Schaltvorrichtung können die Kontaktfedern in Kühlkörpern angeordnet sein, welche mit dem Gehäuse der Schaltvorrichtung verbunden sind. Durch die Kühlkörper kann ebenfalls ein Formschloss parallel zur Andruckkraft erzeugt werden, wodurch gleichzeitig eine gute Wärmeabfuhr erzielt wird.The connected to the busbars or connectable contact springs are advantageously connected to the housing of the switching device. It is only important that the contact springs are held parallel to the pressing force, in particular form-fitting, on the housing of the switching device, so that the spring forces of the contact springs are received by the housing of the switching device. In a further possible embodiment of the switching device, the contact springs may be arranged in cooling bodies, which are connected to the housing of the switching device. By the heat sink, a mold lock can also be generated parallel to the pressing force, whereby at the same time a good heat dissipation is achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können das Gehäuse und/oder das Schiebeelement Kühlkanäle aufweisen über die eine Kühlung der Kontaktelemente, Kontakte der elektrischen Einrichtung und/oder der Kontaktfedern erfolgen kann. So ist es möglich lediglich einen Kühlkanal vorzusehen über den alle Kontaktelemente und/oder Kontaktfedern gekühlt werden. Um eine bessere elektrische Isolation der einzelnen Kontaktelemente und/oder Kontaktfedern zueinander zu erzielen, ist es jedoch sinnvoll, jedem Kontaktelement und jeder Kontaktfeder genau einen Kühlkanal zuzuordnen. Diese Kühlkanäle können durch Wandungen gebildet werden, welche gleichzeitig Verstärkungsrippen für das Schiebeelement bilden. Sofern je Kontakt der elektrischen Einrichtung mehrere Kontaktelemente im Schiebeelement angeordnet sind, so sind diese Kontaktelemente jeweils zusammen in einem Kühlkanal angeordnet.In a further advantageous embodiment, the housing and / or the sliding element may have cooling channels via which cooling of the contact elements, contacts of the electrical device and / or the contact springs can take place. Thus, it is possible to provide only one cooling channel via which all contact elements and / or contact springs are cooled. In order to achieve a better electrical insulation of the individual contact elements and / or contact springs to each other, however, it makes sense to assign each contact element and each contact spring exactly a cooling channel. These cooling channels can be formed by walls, which simultaneously form reinforcing ribs for the sliding element. If, per contact of the electrical device a plurality of contact elements are arranged in the sliding element, then these contact elements are each arranged together in a cooling channel.
Es ist selbstverständlich ebenso möglich, dass die Kontaktfedern in dem Gehäuse der Schaltvorrichtung integriert sind, wobei dann lediglich Kontaktfahnen aus dem Gehäuse der Schaltvorrichtung herausragen, die mit den Stromschienen verbunden werden können.It is of course also possible that the contact springs are integrated in the housing of the switching device, in which case only contact lugs protrude from the housing of the switching device, which can be connected to the busbars.
Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung näher erläutert.The switching device according to the invention will be explained in more detail with reference to drawings.
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