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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Der elektrische Schalter weist ein zumindest zweiteiliges Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil, einem mit dem ersten Gehäuseteil verbundenen zweiten Gehäuseteil und mindestens eine Polkassette auf, die vom zweiteiligen Gehäuse umgeben und im zweiten Gehäuseteil vormontiert ist.
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Auf dem Markt erhältlich sind elektrische Schalter, die ein zweiteiliges Gehäuse aufweisen mit einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil. Das erste Gehäuseteil bildet ein Gehäuseoberteil des Gehäuses und das zweite Gehäuseteil ein Gehäuseunterteil. Typischerweise bestehen die beiden Gehäuseteile aus Kunststoff und sind miteinander verbunden.
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Das erste Gehäuseteil, also das Gehäuseoberteil, weist typischerweise einen Anschlussabschnitt auf, auf den ein Adapter zum Anschluss eines Motorantriebs befestigt werden kann. Zur Befestigung des Adapters können beispielsweise Schrauben in das erste Gehäuseteil eingeschraubt werden, womit der Adapter auf dem ersten Gehäuseteil befestigt wird. Der Motorantrieb wird nachfolgend an dem Adapter befestigt. Alternativ kann der Motorantrieb auch direkt am Gehäuseoberteil ohne Verwendung eines Adapters befestigt werden. Soll bei dem vorbekannten Schalter kein Motorantrieb eingesetzt werden, so kann stattdessen eine Gerätefrontabdeckung anstelle des Motorantriebs auf dem Gehäuseoberteil aufgesetzt werden.
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Ein Motorantrieb kann gemäß der
DE 10 2010 035 571 mittels Schrauben am ersten Gehäuseteil befestigt werden. Dafür wird der Motorantrieb beispielsweise in einem ersten, dem ersten Gehäuseteil zugewandten Bereich eingehakt und mittels der Schraubverbindung in einem zweiten Bereich des dem ersten Gehäuseteil zugewandten Teils des Motorantriebs befestigt. Somit gibt es insgesamt zwei Befestigungsbereiche des Motorantriebs: einen ersten zum Einhaken und einen zweiten zum Verschraubung.
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Aufgrund der Schockwirkung beim Schalten des elektrischen Schalters und aufgrund von Vibrationen muss dem Kraftfluss im Schaltgerät eine besondere Aufmerksamkeit zukommen. Zusätzlich stellt die Umgebungstemperatur und die Eigenerwärmung des Schalters im Betrieb eine weitere Materialbelastung dar.
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In der
US 2003 / 0 071 702 A1 wird ein Ausrichtungssystem für einen Leistungsschalter offenbart, der ein Phasenkassettenkonzept verwendet. Eine Abdeckplatte ist an mindestens einer von mehreren einpoligen Einheiten angebracht, auf denen ein Leistungsschalter-Betriebsmechanismus angeordnet ist. Die Abdeckplatte ist so konfiguriert, dass ein auf der Abdeckung angeordneter Aktuator auf den Leistungsschalterbetätigungsmechanismus ausgerichtet ist. Der Aktuator löst eine Verriegelung des Betriebsmechanismus aus, wodurch der gesamte Stromkreis ausgelöst wird.
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Die
US 6 806 800 B1 offenbart eine Anordnung zum Verbinden eines Motorantriebsmechanismus mit Seitenrahmen eines Leistungsschalterbetriebsmechanismus. Die Anordnung umfasst eine Platte, die zwischen den Seitenrahmen des Betätigungsmechanismus und einem an der Platte befestigten Halterungsabschnitt verbunden ist und in den Motorbetätigungsmechanismus eingreift. Der Halterungsabschnitt koppelt und richtet den Motorantriebsmechanismus und den Leistungsschalterbetriebsmechanismus aus.
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In der
DE 38 39 269 A1 wird ein Niederspannungsleistungsschalter mit Polkammern offenbart, in denen jeweils das Kontaktsystem, die nach außen führenden Anschlussstücke, die Betätigungselemente und die auf der Schaltwelle sitzenden Schaltwellenschellen einer Polbahn aufgenommen sind.
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Die
DE 600 35 937 T2 offenbart ein Kompaktleistungsschaltergehäuse mit dreiteiligem Design, welches strukturelle Stabilität und Herstellungseffizienz verleiht. Die Konstruktion sieht eine separate obere Abdeckung, mittlere Abdeckung und Basis vor, wobei das Verhältnis der Höhe der mittleren Abdeckung der Wand zur Höhe der Basiswand so ist, dass die Spannungen auf die Basisseitenwände übertragen, wenn Druck ausgeübt wird, beispielsweise durch gasförmige Entladungen.
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In der
DE 102 54 259 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines aus Teilen gebildeten Gehäuses für ein elektrisches Schaltgerät offenbart, insbesondere für einen Fehlerstromschutzschalter, Leitungsschutzschalter oder Motorschutzschalter, die nach Einbau von Schaltgerätekomponenten wie z.B. Klemmen, magnetischem und thermischem Auslöser, Schaltwerk, Lichtbogenlöschkammer und dergleichen, miteinander starr verbunden werden bzw. sind, wobei das Gehäuse wenigstens teilweise aus Thermoplast und teilweise aus Duroplast mittels eines Mehrkomponentenspritzverfahrens hergestellt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter anzugeben, der eine gegenüber herkömmlichen Schaltern bessere Tragfähigkeit für Motorantriebe, insbesondere für schwere Motorantriebe aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Schalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schalters sind in Unteransprüchen angegeben.
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Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der elektrische Schalter ein zumindest zweiteiliges Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil, einem mit dem ersten Gehäuseteil verbundenen zweiten Gehäuseteil und mindestens eine Polkassette aufweist, die vom zweiteiligen Gehäuse umgeben und im zweiten Gehäuseteil vormontiert ist, wobei das erste Gehäuseteil mittels mindestens eines Befestigungsmittels mit der Polkassette verbunden ist. Die Polkassette kann mit Befestigungsmitteln im zweiten Gehäuseteil vormontiert sein, z.B. mit Schrauben.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schalters ist, dass das erste Gehäuseteil (Gehäuseoberteil) formschlüssig und kostengünstig stabilisiert wird. Zur Stabilisierung dient die Verbindung mit der Polkassette.
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Das Befestigungsmittel ist in einer Ausführungsform als Verschnappung zwischen dem ersten Gehäuseteil und der Polkassette ausgeführt.
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In einer alternativen Ausführungsform sind das erste Gehäuseteil und die Polkassette über eine Ultraschall-Kunststoff-Schweißverbindung miteinander verbunden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsmittel am Rand des Anschluss-Abschnittes zum Anschluss eines Motorantriebs angeordnet.
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Erstes Gehäuseteil und zweites Gehäuseteil können aus thermoplastischem Kunststoffmaterial gebildet sein. Die Polkassette kann aus duroplastischem Kunststoffmaterial ausgebildet sein. Dadurch ergibt sich eine kraftschlüssigere und sicherere Verbindung des Motorantriebs mit dem elektrischen Schalter.
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Das erste Gehäuseteil und die Polkassette können aus thermoplastischem Kunststoffmaterial gebildet und über eine Ultraschall-Kunststoff-Schweißverbindung verbunden sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, dabei zeigen beispielhaft:
- 1 Typischer elektrischer Schalter mit einem Motorantrieb;
- 2 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Befestigung zwischen erstem Gehäuseteil und Polkassette;
- 3 Seitenansicht einer Polkassette;
- 4 Seitenansicht eines zweiten Gehäuseteils;
- 5 Seitenansicht eines ersten Gehäuseteils;
- 6 Seitenansicht eines ersten Gehäuseteils mit alternativem Befestigungsmittel;
- 7 Seitenansicht einer Polkassette mit alternativem Befestigungsmittel.
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1 zeigt einen typischen elektrischen Schalter 10, bestehend aus einem zweiteiligen Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil 20 und einem zweiten Gehäuseteil 30. Das zweiteilige Gehäuse umgibt drei Polkassetten 40, 41, 42, von denen in der 1 nur die oben liegenden Anschlüsse sichtbar sind. Die Polkassetten 40, 41, 42 sind im zweiten Gehäuseteil 30 vormontiert. Das erste Gehäuseteil 20 hat einen Anschlussabschnitt zum Anschluss eines Motorantriebs 120. Das erste Gehäuseteil 20 (Gehäuseoberteil) ist typischerweise mit dem zweiten Gehäuseteil 30 (Gehäuseunterteil) über Schraubverbindungen verbunden. Wegen Platzmangels zu Unterbringung von Schraubverbindungen im Anschlussabschnitt des Motorantriebs können in diesem Abschnitt andere Befestigungsmittel als Schrauben zwischen erstem Gehäuseteil 20 und zweitem Gehäuseteil 30 verwendet werden.
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Eine Polkassette ist eine in einem Gehäuse gekapselte Anordnung zum Schalten eines Stromkreislaufes. Typischerweise umfasst eine Polkassette eine Kontaktmechanik aus Beweg- und Festkontakten sowie wenigstens eine Löschkammer zum Löschen eins Lichtbogen, der sich beim Schaltvorgang bildet.
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Der elektrische Schalter 10 kann ein Leitungsschutzschalter zum Schalten eines Stromkreises oder auch ein Leistungsschalter sein.
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Der Motorantrieb 120 dient zum Beispiel dem automatischen Ab- bzw. Einschalten des elektrischen Schalters. Typischerweise wird der Motorantrieb 120 an einem ersten Bereich 121 und an einem zweiten Bereich 122 mit dem ersten Gehäuseteil 20 verbunden. Dabei kann beispielsweise für die Verbindung im ersten Bereich 121 eine Einhängung verwendet werden, im zweiten Bereich 122 können Schrauben verwendet werden.
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Auf Grund von Vibrationen des Schaltvorganges beziehungsweise auf Grund des Schocks nach Schaltbetätigung kann die mechanische Verbindung von Motorantrieb 120 zum ersten Gehäuseteil 20 stark beansprucht werden. Ebenfalls führen Schwankungen in der Umgebungstemperatur und zusätzlich die Eigenerwärmung im Betrieb des Schalters zu einer weiteren Materialbelastung. In unterschiedlichen Einbaulagen der Kombination aus elektrischem Schalter 10 und Motorantrieb 120 kann es ebenfalls zu einer starken mechanischen Belastung kommen.
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Die mechanische Belastung des ersten Gehäuseteils 20 kann zu einem Abheben des ersten Gehäuseteils 20 vom zweiten Gehäuseteil 30 führen. Ebenfalls kann es zu einem Bruch des ersten Gehäuseteils 20 kommen.
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Der erfinderische elektrische Schalter 10 beispielsweise wie in 1 dargestellt aufgebaut und weist zusätzlich wie in 2 dargestellt eine Verbindung des ersten Gehäuseteils 20 mit der Polkassette 40 auf. Um eine Verbindung zwischen Polkassette 40 und erstem Gehäuseteil 20 zu ermöglichen, weist das zweite Gehäuseteil 30 an der der Polkassette 40 zugewandten Längsseite wenigstens eine in 2 nicht sichtbare Öffnung auf, über die eine an der Polkassette 40 ausgebildete Rastnase 61 zugänglich ist. Das erste Gehäuseteil 20 ist mit der Polkassette 40 über eine Verschnappung 60 einer am ersten Gehäuseteil 20 ausgebildeten Rastöffnung 62 mit der Rastnase 61 verbunden.
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Dadurch, dass das erste Gehäuseteil 20 mittels einer Verschnappung mit der Polkassette 40 verbunden ist, wird das erste Gehäuseteil 20 stabilisiert. Die Verschnappung 60 sorgt für eine formschlüssige und kostengünstige Stabilisierung von erstem Gehäuseteil 20. Speziell bei seitlichen Einbaulagen ist die Verschnappung 60 vorteilhaft und das erste Gehäuseteil 20 kann trotz hoher mechanischer Belastungen durch das Gewicht des Motorantriebs 120 aus thermoplastischen Werkstoffen gefertigt werden.
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3 zeigt eine Detailansicht der Polkassette 40. Die Polkassette 40 ist so ausgebildet, dass das erste Gehäuseteil 20 mit ihr über die Rastnase 61 verbunden werden kann.
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4 zeigt einen Ausschnitt des zweiten Gehäuseteils 30 mit der Öffnung 301 über die die Rastnase 61 der Polkassette 40 im vormontierten Zustand zugänglich ist. Im montierten Zustand ist das zweite Gehäuseteil 30 des zweiteiligen Gehäuses mit dem ersten Gehäuseteil 20 verbunden über die Schnappverbindung 60.
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5 zeigt das erste Gehäuseteil 20 mit einer Lasche 21 und der Rastöffnung 62, die sich innerhalb der Lasche 21 befindet. Das erste Gehäuseteil 20 kann über die Lasche 21 mit der Rastnase 61 der Polkassette 40 verschnappt werden.
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Eine alternative Ausbildung der Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseteil 20 und der Polkassette 40 ist in den 6 und 7 dargestellt. Gemäß 6 weist das erste Gehäuseteil 20 eine Lasche 21 mit einer Rastnase 61 auf. Rastnase 61 wird auch als Schnapphaken bezeichnet. Wie in 7 dargestellt, weist die Polkassette 40 eine Rastöffnung 62 auf.
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Die Rastnase 61 des ersten Gehäuseteils 20 wirkt mit der Rastöffnung 62 der Polkassette 40 zusammen und bildet mit dieser die Verschnappung 60 zwischen dem ersten Gehäuseteil 20 und der Polkassette 40.
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Die Verschnappung kann sich zwischen erstem Befestigungsbereich 121 und zweitem Befestigungsbereich 122 von Motorantrieb 120 zu erstem Gehäuseteil 20 befinden. Ebenfalls ist es möglich, dass die Verschnappung von erstem Gehäuseteil 20 mit der Polkassette 40, 41, 42 sich auf Höhe des ersten Befestigungsbereichs 121 beziehungsweise des zweiten Befestigungsbereichs 122 befindet.
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Selbstverständlich kann eine Verschnappung auch durch wenigstens zwei beabstandet angeordnete Rastöffnungen mit zwei entsprechend beabstandeten Rastnasen erfolgen, die an entsprechenden Laschen des ersten Gehäuseteils 20 und an der Polkassette 40 analog zu obigen Ausführungen ausgebildet sind. Vorteilhaft erfolgt eine Verschnappung mit einer oder mehreren Rastnasen auch mit der an die andere Seitenfläche des zweiten Gehäuseteils 30 angrenzenden Polkassette 42.
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Erstes Gehäuseteil 20 und Polkassette 40, 41, 42 können auch über eine Ultraschall-Kunststoff-Schweißverbindung miteinander verbunden sein. Nach Einlegen der Polkassetten 40, 41, 42 in das zweite Gehäuseteil 30 und Aufsetzen des ersten Gehäuseteils 20 können das erste Gehäuseteil 20 und die äußeren Polkassetten 40 und 42 mit dem Ultraschall-Kunststoff-Schweißverfahren verbunden werden. Bedingt durch den Ultraschall werden die in Kontakt stehenden Verbindungsflächen des ersten Gehäuseteils 20 und der äußeren Polkassette 40, 42 lokal erhitzt, und es kommt zu einem Verschweißen dieser Bauteile. Das erste Gehäuseteil 20 und die Polkassette 40 sind beim Kunststoff-Schweißverfahren aus thermoplastischem Kunststoffmaterial ausgebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform sind das erste Gehäuseteil 20 und die Polkassette 40 verklebt. Ebenfalls können das erste Gehäuseteil 20 und die Polkassette 40 mit Schrauben miteinander verbunden sein.
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Das erste Gehäuseteil 20 und das zweite Gehäuseteil 30 bestehen in einer Ausführungsform aus thermoplastischem Kunststoffmaterial. Die Polkassette 40, 41, 42 besteht in einer Ausführungsform aus duroplastischem Kunststoffmaterial.
