DE10344318B3 - Elektrischer Schalter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter (1) mit einem bewegbaren Kontakt (6), der über einen Antriebsstrang (8, 9, 14) entgegen der Kraft einer Kontaktkraft-Feder (7) aus einer AUS-Position in eine EIN-Position überführbar ist, und mit einer Verklinkungseinrichtung (17) zum Verklinken des in seine EIN-Position überführten bewegbaren Kontaktes (6), bei dem die Verklinkungseinrichtung (17) einen Anschlag (24) und einen an dem Anschlag abstützbaren Klinkenhebel (23) aufweist, die mit einander zugeordneten Verklinkungsflächen (27, 28) versehen sind. DOLLAR A Um bei einem derartigen Schalter die Freigabe der Verklinkungseinrichtung (17) sicher zu gestalten, ist vorgesehen, dass der Anschlag (24) zum Aufheben der Überdeckung der Verklinkungsflächen (27, 28) unter dem Einfluss der elektrodynamischen Kraft eines fehlerhaft hohen Stromes entgegen der Kraft zumindest einer Rückstell-Feder (41) aus einer Verklinkungs-Position schwenkend verschiebbar ist.
Description
- Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter, die mit einem bewegbaren Kontakt versehen sind und ist bei der konstruktiven Gestaltung eines Klinkenmechanismus zum Verklinken des bewegbaren Kontaktes anzuwenden.
- Bei einem bekannten derartigen elektrischen Schalter, bei dem der bewegbare Kontakt über einen Antriebsstrang entgegen der Kraft einer Kontaktkraft-Feder aus einer Aus-Position in eine Ein-Position überführbar ist und bei dem eine Verklinkungseinrichtung zum Verklinken des in seine Ein-Position überführten bewegbaren Kontaktes vorgesehen ist, weist die Verklinkungseinrichtung einen Anschlag und einen an dem Anschlag abstützbaren Klinkenhebel auf. Dabei sind der Anschlag und der Klinkenhebel mit einander zugeordneten Verklinkungsflächen versehen (
EP 0 466 287 B1 ). – Zum Aufheben der Überdeckung der Verklinkungsflächen ist der Anschlag hierbei unter dem Einfluss der elektrodynamischen Kraft eines fehlerhaft hohen Stromes (insbesondere eines Kurzschlussstromes) entgegen der Kraft zumindest einer Rückstell-Feder aus einer Verklinkungs-Position geradlinig verschiebbar. Der Anschlag, der als Halbwelle ausgebildet ist, wird entlang eines Langloches geführt, das in einem Tragwerk des Schalters ausgebildet ist. Die zumindest eine Rückstell-Feder ist als Blattfeder ausgebildet, auf der die Halbwelle aufliegt. Bei einem fehlerhaft hohen Strom wirkt die elektrodynamische Kraft des Stromes über den Antriebsstrang und einen Kopplungsstrang auf den am Anschlag abgestützten Klinkenhebel. Dabei verbiegt sich die Blattfeder derart, dass die Halbwelle unter Verringerung der Überdeckung der Verklinkungsflächen aus ihrer Verklinkungs- Position geradlinig verschoben wird, bis die Überdeckung der Verklinkungsflächen vollständig aufgehoben ist und die Halbwelle den Klinkenhebel freigibt. Das Reiben oder ein Verkanten der Halbwelle in dem Langloch kann dabei jedoch zum Blockieren der Halbwelle und damit zum Blockieren des bewegbaren Kontaktes in seiner EIN-Position führen. - Ausgehend von einem elektrischen Schalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 (
EP 0 466 287 B1 ) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Freigabe der Verklinkungseinrichtung insbesondere bei fehlerhaft hohen Strömen sicherer zu gestalten. - Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Anschlag zum Aufheben der Überdeckung der Verklinkungsflächen unter dem Einfluss der elektrodynamischen Kraft eines fehlerhaft hohen Stromes entgegen der Kraft zumindest einer Rückstell-Feder aus einer Verklinkungsposition schwenkend verschiebbar ist. – Bei einer derartigen Ausgestaltung des elektrischen Schalters wird der Anschlag sicher aus seiner Verklinkungs-Position herausgeführt, da die Verklinkungsflächen weniger aneinander reiben sondern vielmehr aneinander abrollen. Ein Blockieren des Anschlages ist dabei ausgeschlossen.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung des neuen elektrischen Schalters sieht vor, dass ein erster Träger und ein zweiter Träger vorgesehen sind, die jeweils ein Widerlager der zumindest einen Rückstell-Feder bilden, wobei der Anschlag an dem ersten Träger drehbar gelagert ist und wobei der erste Träger an dem zweiten Träger schwenkbar gehalten ist. – Bei einer derartigen Gestaltung können der Anschlag, der erste und der zweite Träger sowie die zumindest eine Rückstell-Feder als separate Montageeinheit außerhalb des Schalters vormontiert werden. Diese separate Montageeinheit kann in bereits bekannte elektrische Schalter leicht integriert werden, wenn diese als Strombegrenzer eingesetzt werden sollen.
- Eine kräftefreie Montage der separaten Montageeinheit ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung des neuen elektrischen Schalters dadurch sichergestellt, dass der erste und der zweite Träger bei gespanntem Zustand der zumindest einen Rückstell-Feder in Kraftrichtung der zumindest einen Rückstell-Feder relativ zueinander blockierbar sind. – Zum Blockieren der beiden Träger dient mit Vorteil ein Blockierstück, das die relative Schwenkung der beiden Träger unter der Kraft der zumindest einen Rückstell-Feder begrenzt.
- Das unter dem Einfluss der elektrodynamischen Kraft eines fehlerhaft hohen Stromes durch Schwenken des Anschlages bewirkte Aufheben der Überdeckung der Verklinkungsflächen ist insbesondere zusätzlich zu einem unter dem Einfluss eines Auslösestranges (
32 ) durch Drehen des Anschlages (24 ) bewirkten Aufheben der Überdeckung der Verklinkungsflächen vorgesehen, um einen elektrischen Schalter insbesondere einen Niederspannungs-Leistungsschalter, der auf übliche Weise durch elektronische Auslöser oder manuell betätigt wird, wahlweise auch als Strombegrenzer einsetzen zu können. - Um beim Einschalten des elektrischen Schalters, also beim Überführen des bewegbaren Kontaktes in seine Ein-Position, eine vorzeitige Freigabe der Verklinkungseinrichtung durch über den Antriebsstrang wirkende Kraftspitzen zu verhindern, ist bei dem aus der Druckschrift
EP 0 466 287 B1 bekannten Schalter eine Stützkontur vorgesehen, die den Anschlag zu Be ginn des Einschaltvorganges in seiner Verklinkungs-Position blockiert. - Hiervon abweichend sieht die Erfindung vor, die Stützkontur an einer Schaltwelle auszubilden, wie sie häufig im Antriebsstrang eines elektrischen Schalters, insbesondere eines Niederspannungs-Leistungsschalters, zu finden ist. – Die Ausbildung der Stützkontur an der Schaltwelle, die in bekannter Weise sehr positionsgenau gelagert ist, stellt sicher, dass der Anschlag zu Beginn des Einschaltvorganges ohne Spiel von der anliegenden Stützkontur in seiner Verklinkungs-Position gehalten ist. Vorteilhaft ist es, wenn auch der erste Träger eine Stützkontur aufweist, die mit der Stützkontur der Schaltwelle zusammenwirkt. Dabei kann zumindest eine der beiden Stützkonturen federnd ausgebildet sein, um beispielsweise auch bei Abnutzung der Stützkonturen sicherzustellen, dass der Anschlag zu Beginn des Einschaltvorganges ohne Spiel in seiner Verklinkungs-Position gehalten ist.
- Um Fertigkosten zu sparen, besteht der erste Träger in bevorzugter Ausgestaltung aus zwei identisch ausgebildeten Teilstücken.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Schalters mit einem Schaltschloss, -
2 bis4 das Schaltschloss mit einer ersten und einer zweiten Verklinkungseinrichtung bei verschiedenen Schaltstellungen des elektrischen Schalters gemäß der1 und -
5 und6 eine der zweiten Verklinkungseinrichtung gemäß der2 bis4 zugeordnete separate Montageeinheit. - Die
1 zeigt einen elektrischen Schalter1 in Form eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit einem Schaltkontaktsystem eines ersten Schaltpols und einer zugeordneten Lichtbogen-Löschkammer2 . Das mittlere Schaltkontaktsystem besteht aus einer feststehenden Schaltkontaktanordnung3 und einer beweglichen Schaltkontaktanordnung4 . Die bewegliche Schaltkontaktanordnung4 weist dabei einen schwenkbaren Kontaktträger5 und mehrere bewegbare Kontakte6 in Form von Kontakthebeln auf. Die bewegbaren Kontakte6 sind parallel zueinander schwenkbar und mittels Kontaktkraft-Federn7 unter Vorspannung federnd an dem Kontaktträger5 abgestützt. Die bewegliche Schaltkontaktanordnung4 ist in bekannter Weise über eine in der1 nur schematisch angedeutete erste Hebelanordnung8 eines Antriebsstranges mit einer Schaltwelle9 des Antriebsstranges gekoppelt. Die Schaltwelle9 des Antriebsstranges dient gleichzeitig zum Antrieb nicht weiter dargestellter, parallel zu dem gezeigten Schaltkontaktsystem angeordneter weiterer Schaltkontaktsysteme benachbarter Schaltpole. Sie ist mittels einer Antriebsvorrichtung10 aus einer Aus-Position, bei der das Schaltkontaktsystem offen ist, in eine Ein-Position, bei der das Schaltkontaktsystem geschlossen ist, zu überführen. Beim Überführen der Schaltwelle9 in ihre Ein-Position werden die Kontaktkraft-Federn7 weiter gespannt, so dass ihre Kraft in die zur Aus-Position weisende Schwenkrichtung11 der Schaltwelle9 wirkt. Die Antriebsvorrichtung10 weist einen mit einer Speicher-Feder12 versehenen Antrieb13 , einen den Antrieb13 mit der Schaltwelle9 koppelnde zweite Hebelanordnung14 des Antriebsstranges und ein Schaltschloss15 auf. Das Schaltschloss15 weist in bekannter Weise zwei Verklinkungseinrichtungen auf. - Gemäß der
2 dient eine erste 16 der Verklinkungseinrichtungen zum Verklinken der gespannten Speicher-Feder12 und die zweite17 der Verklinkungseinrichtungen zum Verklinken des in seiner Ein-Position befindlichen bewegbaren Kontaktes6 . - Als erste Verklinkungseinrichtung
16 ist eine Verklinkungseinrichtung vorgesehen, wie sie schon aus der DruckschriftDE 101 20 783 C1 bekannt ist. Auf eine nähere Erläuterung bezüglich der Ankopplung der ersten Verklinkungseinrichtung16 an die zweite Hebelanordnung14 des Antriebsstrang sowie bezüglich ihres Bewegungsablaufes kann daher an dieser Stelle verzichtet werden. Die lösbare Verklinkung ist hierbei durch Abstützen eines ersten Klinkenhebels18 an einem als Halbwelle ausgebildeten ersten Anschlag19 realisiert. - Die zweite Verklinkungseinrichtung
17 ist in nicht weiter dargestellter Weise über einen an ein Kniegelenk der zweiten Hebelanordnung14 ansgelenkten Kopplungsstrang an den Antriebsstrang gekoppelt. Sie weist einen zweiten Klinkenhebel23 sowie einen dem Klinkenhebel23 zugeordneten, als Halbwelle ausgebildeten zweiten Anschlag24 auf. In der Aus-Position des bewegbaren Kontaktes6 , die in der2 durch die gestrichelt dargestellte Stellung einiger der Teile des Antriebsstranges und der zweiten Verklinkungseinrichtung dargestellt ist, ist die zweite Verklinkungseinrichtung17 über eine an dem zweiten Klinkenhebel23 angreifende Rückhol-Feder25 in Überhub derart hinter dem zweiten Anschlag gehalten, dass die Verklinkungsflächen27 ,28 des zweiten Klinkenhebels23 und des zweiten Anschlages24 zueinander beabstandet sind. Der Abstand beträgt dabei etwa 1,5 mm. Dieser Abstand ist erforderlich, um den zweiten Anschlag24 der zweiten Verklinkungseinrichtung17 unter der Kraft einer ihr zugeordneten ersten Rückstell-Feder29 (vgl.5 und6 ) im Uhrzeigersinn um seine Drehachse30 in seine in der2 gezeigte Verklinkungs-Position zu drehen. - Bei geschlossenem Schaltkontaktsystem liegt der zweite Klinkenhebel
23 an dem zweiten Anschlag24 derart an, dass sich die einander zugeordneter Verklinkungsflächen27 ,28 überdecken. - Gemäß der
3 weist der zweite Anschlag24 einen Mitnehmer31 (vgl. auch6 ) auf, der in bekannter Weise (DE 100 10 727 C2 ) über einen Auslösestrang32 (vgl.1 ) von Hand – mittels einer frontseitig am Schalter angeordneten Drucktaste33 – oder durch einen Elektromagneten 34 betätigbar ist, um den zweiten Anschlag24 entgegen der Kraft der ersten Rückstell-Feder29 um seine Drehachse30 zu drehen. Dabei verringert sich die Überdeckung der Verklinkungsflächen bis sie aufgehoben wird, wodurch der bewegbaren Kontakt zum Überführen in seine AUS-Position freigegeben ist. Neben diesem „normalen" Auslösevorgang ist ein strombegrenzender Auslösevorgang vorgesehen, um die Verklinkung insbesondere bei Kurzschlussströmen schneller zu lösen. Hierzu ist der zweite Anschlag24 mit seiner Drehachse30 an einem ersten Träger35 drehbar gelagert, wobei der erste Träger35 seinerseits um eine Schwenkachse36 schwenkbar ist. Diese Schwenkachse36 verläuft parallel und mit Abstand zu der Drehachse30 , so dass ein Schwenken des ersten Trägers35 ein Verschieben des zweiten Anschlages24 entlang einer kreisbogenförmigen Bewegungsbahn bewirkt. Die Schwenkachse36 des ersten Trägers ist an einem zweiten Träger38 gelagert, wobei der zweite Träger38 über einen Bolzen39 ortsfest an einem Tragwerk40 gehalten ist. Der erste35 und der zweite38 Träger bilden dabei jeweils ein Widerlager für zwei zweite Rückstell-Federn41 . - Da der zweite Träger
38 ortsfest an dem Tragwerk40 gehalten ist, wird der erste Träger35 unter der Kraft der zweiten Rückstell-Federn41 in einer Ruhe-Position gehalten, bei der sich der zweite Anschlag24 in seiner Verklinkungs-Position befindet. Bei fehlerhaft hohen Strömen, wirkt deren elektrodynamische Kraft auf den bewegbaren Kontakt6 und von diesem über den Antriebsstrang, den Kopplungsstrang und den zweiten Klinkenhebel23 auf den zweiten Anschlag24 . Ist das aus der Kraftkomponente F und dem Hebelarm1 resultierende Moment, das dabei auf den ersten Träger35 wirkt, größer als das Moment, das durch die zweiten Rückstell-Feder41 auf den ersten Träger35 wirkt, so schwenkt der erste Träger35 entgegen dem Uhrzeigersinn um seine Schwenkachse36 . Dabei verschiebt sich der zweite Anschlag24 schwenkend. - Gemäß der
4 – in der gestrichelt dargestellt noch einmal die Verklinkungs-Position der zweiten Verklinkungseinrichtung gezeigt ist – wird durch das schwenkende Verschieben des zweiten Anschlages24 die Überdeckung der Verklinkungsflächen27 ,28 insbesondere durch ein aneinander Abrollen soweit verringert, dass sie schließlich aufgehoben und dadurch der zweite Klinkenhebel23 von dem zweiten Anschlag24 freigegeben ist. Der erste Träger35 , der zweite Träger38 , der zweite Anschlag24 und die zweiten Rückstell-Federn41 bilden eine separate Montageeinheit, die einen vom normalen Auslösevorgang unabhängigen strombegrenzenden Auslösevorgang gewährleistet. Gemäß den5 und6 ist diese separate Montageeinheit außerhalb des elektrischen Schalters1 vormontierbar. Hierbei besteht der erste Träger35 aus zwei Teilstücken35a ,35a , um die Rückstell-Federn41 und den zweiten Anschlag24 aufnehmen zu können. Um die Kosten der Fertigung der Teilstücke zu senken, sind die beiden Teilstücke35a ,35a identisch ausgebildet (sogenannte Gleichstücke). Die Montageeinheit kann durch ein Blockierstück42 kräftefrei in den Schalter1 montiert werden. Dazu wird das Blockierstück42 nach dem Spannen der zweiten Rückstell-Federn41 so zwischen die beiden Träger35 ,38 geschoben, dass es die relative Schwenkung der beiden Träger begrenzt. Hierzu legen sich Anschlagflächen44 ,45 der beiden Träger unter der Kraft der zweiten Rückstell-Federn41 an gegenüberliegenden Seiten46 ,47 des Blockierstückes42 an. Bei eingeschobenem Blockierstück sind die zweiten Rückstell-Federn41 gespannt und die relative Schwenkung der beiden Träger35 ,38 blockiert. - Durch eine an der Schaltwelle
9 ausgebildete Stützkontur50 , die mit einer Stützkontur51 des ersten Trägers35 zusammenwirkt, wird zu Beginn eines Einschaltvorganges der erste Träger in seiner Ruhe-Stellung gehalten. Dies ist u. a. erforderlich, um eine vorzeitige Freigabe der zweiten Verklinkungseinrichtung17 während des Einschaltvorganges durch im Antriebsstrang wirkende Kraftspitzen zu verhindern. Zum Toleranzausgleich kann zumindest eine der beiden Stützkonturen50 ,51 federnd ausgelegt sein. Ein über den Auslösestrang eingeleiteter „normaler" Ausschaltvorgang während des Einschaltvorganges (Freiauslösung) ist weiterhin möglich, da der zweite Anschlag24 entgegen der Kraft der ersten Rückstell-Feder29 um seine Drehachse30 drehen kann. Der „normale" Auslösevorgang kann somit unabhängig von dem zu Beginn des Einschaltvorganges blockierten strombegrenzenden Auslösevorgang ablaufen.
Claims (9)
- Elektrischer Schalter (
1 ) mit einem bewegbaren Kontakt (6 ), der über einen Antriebsstrang (8 ,9 ,14 ) entgegen der Kraft einer Kontaktkraft-Feder (7 ) aus einer AUS-Position in eine EIN-Position überführbar ist, und mit einer Verklinkungseinrichtung (17 ) zum Verklinken des in seine EIN-Position überführten bewegbaren Kontaktes (6 ), – bei dem die Verklinkungseinrichtung (17 ) einen Anschlag (24 ) und einen an dem Anschlag abstützbaren Klinkenhebel (23 ) aufweist, die mit einander zugeordneten Verklinkungsflächen (27 ,28 ) versehen sind, – wobei der Anschlag (24 ) zum Aufheben der Überdeckung der Verklinkungsflächen (27 ,28 ) unter dem Einfluss der elektrodynamischen Kraft eines fehlerhaft hohen Stromes entgegen der Kraft zumindest einer Rückstell-Feder (41 ) aus einer Verklinkungs-Position schwenkend verschiebbar ist. - Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Träger (
35 ) und ein zweiter Träger (38 ) vorgesehen sind, die jeweils ein Widerlager der zumindest einen Rückstell-Feder (41 ) bilden, – wobei der Anschlag (24 ) an dem ersten Träger (35 ) drehbar gelagert ist und – wobei der erste Träger (35 ) an dem zweiten Träger (38 ) schwenkbar gehalten ist. - Elektrischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Träger bei gespanntem Zustand der zumindest einen Rückstell-Feder (
41 ) in Kraftrichtung der zumindest einen Rückstell-Feder (41 ) relativ zueinander blo ckierbar sind. - Elektrischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Blockieren der beiden Träger (
35 ,38 ) ein Blockierstück (42 ) dient, das die relative Schwenkung der beiden Träger (35 ,38 ) unter der Kraft der zumindest einer Rückstell-Feder (41 ) begrenzt. - Elektrischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das unter dem Einfluss der elektrodynamischen Kraft eines fehlerhaft hohen Stromes durch Schwenken des Anschlages (
24 ) bewirkte Aufheben der Überdeckung der Verklinkungsflächen zusätzlich zu einem unter dem Einfluss eines Auslösestranges (32 ) durch Drehen des Anschlages (24 ) bewirkten Aufheben der Überdeckung der Verklinkungsflächen vorgesehen ist. - Elektrischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Antriebsstrang eine Schaltwelle (
9 ) und eine Stützkontur (50 ) aufweist, wobei die Stützkontur (50 ) beim Überführen des bewegbaren Kontaktes (6 ) in seine EIN-Position zum Blockieren des Anschlages (24 ) in seiner Verklinkungs-Position dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkontur (50 ) an der Schaltwelle (9 ) ausgebildet ist. - Elektrischer Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Schaltwelle (
9 ) ausgebildete Stützkontur (50 ) mit einer an dem ersten Träger (35 ) ausgebildeten Stützkontur (51 ) zusammenwirkt. - Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Stützkonturen (
50 ,51 ) federnd ist. - Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Träger (
35 ) aus zwei identisch ausgebildeten Teilstücken (35a ,35a ) besteht.
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