DE3501480C2 - Niederspannungs-Leistungsschalter mit in einer gesonderten Kammer angeordnetem Schaltschloß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Niederspannungs-Leistungs­ schalter kompakter Bauart mit einem Gehäuse aus Isolierstoff mit mehreren parallelen Kammern in denen Strombahnen und ein Schaltschloß mit einer Schaltwelle untergebracht sind, wobei das Schalt­ schloß in einer gesonderten Kammer angeordnet ist und einem Träger zur Lagerung der Bestandteile des Schaltschlosses.

Ein Niederspannungs-Leistungsschalter dieser Art ist durch die IT-Firmendruckschrift CAT 2-1 TN 2419 (11/1968) der Firma Sace, Bergamo (Italien) bekannt geworden. Bei einem solchen Schalter sind die Kammern der Strombahnen, abge­ sehen von der sie verbindenden Schaltwelle, frei von Komponenten des Schaltschlosses, was günstig für die Be­ messung der kontaktgebenden Elemente ist und sich vor­ teilhaft auf die Erreichung eines hohen Schaltvermögens auswirkt. Es entsteht jedoch ein erhöhter Aufwand für den Einbau des seitlichen Schaltschlosses und seine Kupplung mit den Auslöseorganen des Schalters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in einer gesonderten Kammer anzuordnendes Schaltschloß so auszu­ führen, daß es sich als Baueinheit in ein Schaltgerät einsetzen läßt.

Diese Aufgabe wird bei einem Niederspannungs-Leistungs­ schalter der eingangs genannten Art durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale d, e und f gelöst.

Die Trennung der Schaltwelle in eine Polschaltwelle und eine schaltschloßseitige Antriebswelle gestattet es, das Schaltschloß und den Kontaktapparat des Schalters unab­ hängig von einander zu montieren. Die vorgesehenen Kupplungsteile ermöglichen dabei nicht nur den an­ schließenden Einbau des Schaltschlosses als Einheit, sondern führen auch zu einem gewissen Ausgleich von Fluchtungsfehlern und Toleranzen, so daß Störungen in der Funktion des Schalters durch ungleiche Eigenschaften der Lager der Schaltwelle im Bereich des Schaltschlosses und der Strombahnen vermieden werden. Die Kupplung der Wellen kann beispielsweise so erfolgen, wie dies aus der GB 2 119 172 ersichtlich ist. Hierbei greift die eine Welle mit einem Schlitz über ein abgeflachtes Ende der anderen Welle. Der U-förmige Träger gewährleistet eine gleichermaßen gut montierbare, einfach zu prüfende und bequem in das Schaltgerät einzufügende Bauform des Schaltschlosses.

Zur Befestigung des Schaltschlosses in dem Gehäuse des Schalters empfiehlt es sich, an dem Mittelteil des U-förmigen Trägers Durchbrüche für Befestigungsmittel vorzusehen. Die Befestigungsmittel können dann von der Grundfläche des Schaltgerätes her eingesetzt werden, d. h. in der selben Richtung, in der üblicherweise auch weitere Komponenten des Schalters befestigt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein besonders einfach herbeizuführender Eingriff der schaltschloß­ seitigen Antriebswelle und der Polschaltwelle durch eine solche Ausbildung der Kupplungsteile zu erreichen, daß diese bei einer Verschiebung der Antriebswelle und der Polschaltwelle mit parallelen Längsachsen in der Aus­ schaltstellung in Eingriff gelangen. Hierzu können insbesondere die Stirnseiten der schaltschloßseitigen Antriebswelle und der Polschaltwelle mit Kupplungsteilen nach der Art von Nut und Feder versehen sein, wobei die Längserstreckung dieser Kupplungsteile in der Ausschalt­ stellung der Bewegungsrichtung des Trägers beim Einbau des Schaltschlosses in das Gehäuse entspricht. Hiermit ist ohne weiteres ein Toleranzausgleich in Richtung der Längsachse der Wellen gegeben. Erfahrungsgemäß gelingt darüberhinaus bei geeigneter Bemessung der Kupplungsteile der Ausgleich geringer Winkelfehler.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch eine zu dem Schaltschloß gehörende Auslösewelle mit unabhängig von dem Träger des Schaltschlosses montierten Auslösern beim Einbau des Schaltschlosses in das Gehäuse mit den Auslösern selbsttätig in Eingriff zu bringen sein. Hierfür eignen sich Kupplungsteile, die prinzipiell ähnlich den an der Schaltwelle vorgesehenen Kupplungs­ teilen ausgebildet sind.

Ferner läßt sich auf überraschend einfache Weise die Anzahl der Strombahnen eines Schalters dadurch vergrößern, daß die schaltschloßseitige Antriebswelle an beiden Enden mit einem Kupplungsteil für eine Polschaltwelle versehen ist. In diesem Fall kann an das freie Ende der Antriebs­ welle die Polschaltwelle eines gesonderten Schaltpoles angekuppelt werden, um beispielsweise ein normales dreipoliges Schaltgerät in ein vierpoliges Schaltgerät zu verwandeln.

Auf einfache Weise ist eine solche Ergänzung eines normalen dreipoligen Schaltgerätes durch einen vierten Pol dadurch vorzunehmen, daß das Gehäuse des Schalters an seiner den Polbahnen abgewandten Seite des Schaltschlosses einen entfernbaren Bereich als Zugang zu der schaltschloß­ seitigen Antriebswelle aufweist.

Die schaltschloßseitige Antriebswelle hat die Aufgabe, die in bekannter Weise beispielsweise durch eine Übertotpunkt­ feder und Kniehebel bereitgestellte Antriebskraft als Drehbewegung an die Polschaltwelle weiter zu leiten. Hierzu bedarf es einer guten Abstützung der Antriebswelle an dem Träger des Schaltschlosses, während gleichzeitig ein Kupplungselement in einer für den Eingriff mit der Polschaltwelle günstigen Lage vorhanden sein soll. An sich sind diese Forderungen durch eine Antriebswelle mit aus­ reichend großem Durchmesser zu erfüllen, jedoch haben dann die Lageröffnungen des Trägers einen entsprechend großen Durchmesser, was aus verschiedenen Gründen nicht erwünscht ist. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist demgegenüber vorgesehen, daß der Träger des Schalt­ schlosses einen freistehenden Lappen mit einer Lager­ öffnung aufweist und daß die Antriebswelle einen zentralen Wellenkörper mit einem abragenden, zur Ein­ leitung einer Antriebskraft dienenden Schenkel sowie einen brückenartigen, zum Umgreifen des freien Endes des Lappens des Trägers vorgesehenen Ansatz als Verbindung des Wellenkörpers mit einem als Kupplungsteil dienenden Steg aufweist. Als Lagerung der Antriebswelle ist bei dieser Ausgestaltung ein einfacher zylindrischer Stift aus­ reichend, der in die Lageröffnung des freistehenden Lappens eingreift. Die Lagerungseigenschaften und die Herstellbarkeit einer solchen Anordnung ist günstig. Ferner erhält der zur Kupplung dienende Steg eine Stellung an der Außenseite des Trägers, wo der Eingriff mit einem entsprechenden Gegenstück der Polschaltwelle keine Probleme bereitet. Eine solche Antriebswelle ist ein­ stückig aus Metall oder Kunststoff herstellbar.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein perspektivisches Prinzipbild eines Schalters nach der Erfindung.

In den Fig. 2 und 3 ist ein U-förmiger Träger eines Schaltschlosses in zwei Ansichten dargestellt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine schaltschloßseitige Antriebswelle in zwei Ansichten.

Eine Polschaltwelle ist in der Fig. 6 dargestellt.

In der Fig. 1 sind im Zusammenhang mit der Erfindung wesentliche Teile eines Niederspannungs-Leistungsschalters kompakter Bauart perspektivisch dargestellt. Dabei sind Vereinfachungen vorgenommen, um die prinzipiellen Merkmale hervorzuheben. Die größte der gezeigten Komponenten ist als Grundkörper des Schalters ein Gehäuse 1 aus Isolier­ stoff, das vier nebeneinander angeordnete Kammern auf­ weist. Von diesen sind die drei nebeneinander liegenden Kammern 2 zur Aufnahme des Kontaktapparates jeweils einer Strombahn vorgesehen. Diese Teile sind nicht dargestellt, jedoch ist ihr Verlauf anhand der angedeuteten Anschluß­ leitungen 3 auf der Vorderseite des Gehäuses 1 bzw. 4 auf dessen Rückseite ersichtlich. Die in Fig. 1 links neben den Kammern 2 gezeigte Kammer 5 dient zur Aufnahme des Schaltschlosses 6, das als Baueinheit oberhalb der Kammer 5 dargestellt ist. Zur Vereinfachung ist das Schaltschloß 6 als quaderförmiger Block gezeigt, während eine nach praktischen Gesichtspunkten gestaltete Baueinheit ein hiervon abweichendes Aussehen haben kann, wie anhand der weiteren Figuren noch gezeigt wird. Das Schaltschloß 6 weist einen U-förmigen Träger 7 mit einem Mittelteil 8 auf.

In dem Gehäuse 1 ist eine Polschaltwelle 9 drehbar gelagert, die in nicht näher dargestellter Weise mit beweglichen Schaltstücken versehen ist, die ihrerseits mit gleichfalls nicht gezeigten feststehenden Schaltstücken zusammenwirken. Es kann sich hierbei um einarmige oder zweiarmige Kontakthebel handeln, wie sie in der Technik der Schaltgeräte allgemein bekannt sind. Beispiele hierfür sind unter anderem der DE-OS 21 57 927 und der DE 28 17 668 C2 zu entnehmen. An ihrer der Kammer 5 des Gehäusekörpers 1 zugewandten Stirnseite ist die Polschaltwelle 9 mit einer Nut 10 versehen.

In diese kann der stirnseitige Steg 11 einer Antriebswelle 12 des Schaltschlosses 6 eingreifen. Hierzu ist die Lage der Teile derart gewählt, daß die Nut 10 und der Steg 11 senk­ recht zur Grundfläche 13 des Gehäuses 1 ausgerichtet sind, wenn die Polschaltwelle 9 und die Antriebswelle 12 eine Lage entsprechend der Ausschaltstellung des Schalters einnehmen. Der Steg 11 gelangt dann in Eingriff mit der Nut 10, wenn das Schaltschloß 6 in Richtung des Pfeiles 14 in die Kammer 5 des Gehäuses 1 eingeführt wird. In dieser Stellung wird das Schaltschloß 6 durch geeignete Befestigungsmittel mit dem Gehäuse 1 verbunden. Hierzu sind in der Bodenfläche 15 des Schaltschlosses 6 eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen für Befestigungsmittel, beispielsweise Gewindelöcher 16 vorgesehen, in die Schrauben eingreifen können, die von der Bodenfläche 13 des Gehäuses 1 eingeführt werden.

Das Schaltschloß 6 weist ferner eine Auslösewelle 17 auf, deren Längsachse etwa parallel zu der Längsachse der Antriebs­ welle 12 und somit auch zu der Bodenfläche 13 des Gehäuses 1 verläuft. Das freie Ende der Auslösewelle 17 ist in ähn­ licher Weise mit einer Nut 20 versehen, wie dies zuvor im Zusammenhang mit der Polschaltwelle 9 erläutert wurde. Die Auslösewelle 17 wirkt mit einem Auslöserblock 21 zusammen, dessen Auslösewelle 22 parallel zur Grundfläche 13 des Gehäuses 1 verläuft, wenn der Auslöserblock in dem Schaltge­ rät montiert ist, beispielsweise auf dem Gehäuse 1 auflie­ gend. Durch einen stirnseitigen Steg 23 der Auslösewelle 22 des Auslöserblockes 21 wird auch hier eine Kupplung mit der Auslösewelle 17 des Schaltschlosses 6 herbeigeführt.

In Fig. 1 ist links neben dem Gehäuse 1 ein weiteres kleine­ res Gehäuse 25 dargestellt, das eine einzelne Kammer 26 für eine weitere Strombahn entsprechend den in den Kammern 2 be­ findlichen Strombahnen aufweist. In dem Gehäuse 25 befindet sich gleichfalls eine Polschaltwelle 27, deren dem Schalt­ schloß 6 zugewandte Stirnseite mit einem Steg 30 versehen ist. Durch eine dem Steg 30 entsprechende, in der Fig. 1 jedoch nicht sichtbare Nut der Antriebswelle 12 ist die zusätzliche Strombahn an die Antriebswelle 12 kuppelbar, wenn das Gehäuse 25 an das Gehäuse 1 angefügt und mit diesem fest verbunden wird.

In der Fig. 1 nicht dargestellt sind ein Betätigungshand­ griff zur Verbindung mit einem Antriebshebel 31 des Schalt­ schlosses 6 sowie ein Gehäusedeckel, der die beschriebenen Teile nach oben abdeckt. Diese Teile können sinngemäß so ausgeführt sein, wie dies für Schaltgeräte der kompakten Bauart mit Isolierstoffgehäuse bekannt ist.

Wie anhand der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres zu erkennen ist, ist es für das Prinzip der Erfindung unwesent­ lich, ob die Polschaltwelle 9 und die Antriebswelle 12 mit der Nut 10 bzw. dem Steg 11 versehen ist, oder ob die umge­ kehrte Anordnung gewählt wird. Darüber hinaus ist auch die Form der Kupplungsteile beliebig abzuwandeln, sofern gewähr­ leistet ist, daß die Kupplungsteile miteinander in Eingriff gelangen, wenn das Schaltschloß 6 mit seiner Antriebs­ welle 12 und die Polschaltwelle 9 relativ zueinander parallel verschoben werden.

Die Möglichkeit solcher Abwandlungen betrifft gleichermaßen die Gestaltung der Auslösewellen 17 und 22 sowie die Polschaltwelle 27 des zusätzlichen Gehäuses 25.

Als eine wesentliche Komponente des Schaltschlosses 6 wird im folgenden zunächst ein U-förmiger Träger 35 anhand der Fig. 2 und 3 erläutert. Der Träger 35 weist zwei gleich­ lange, jedoch unterschiedlich geformte Schenkel 36 und 37 auf, die durch ein Mittelteil 40 miteinander verbunden sind. Aus der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die U-Form nicht durch­ gehend vorhanden ist, sondern in der Mitte durch einen Be­ reich unterbrochen ist, in dem sich zwei freistehende Lap­ pen 38 mit Lageröffnungen 41 für eine noch zu beschreibende Antriebswelle befinden. Ferner besitzen die Schenkel 36 und 37 aus der Ebene des Bleches herausgedrückte Widerlager 42 für den Antriebshebel 31, dessen obere Enden in der Fig. 1 schematisch angedeutet sind. Zur drehbaren Lagerung der Aus­ lösewelle 17 sind die Schenkel 36 und 37 mit weiteren Lager­ öffnungen 43 versehen. Für die weiteren Komponenten des Schaltschlosses, insbesondere einen Klinkenhebel und eine Zwischenklinke, ist der Träger 35 mit weiteren Lagerelemen­ ten 44 und 45 geeigneter Abmessungen und Lage versehen. Auf diese Weise vermag der Träger 35 sämtliche Teile des Schalt­ schlosses aufzunehmen, wobei diese Teile sowohl zwischen den Schenkeln als auch die Schenkel übergreifend angeordnet werden können.

Die in den Öffnungen 41 der Schenkel 36 und 37 zu lagernde Schaltwelle wird nun anhand der Fig. 4 und 5 erläutert. Wie diese Figuren zeigen, ist die Antriebswelle 50 ein einstückiges, jedoch entsprechend mehreren Funktionen gegliedertes Bauteil. Von einem zentralen Wellenkörper 51 ragen zwei Schenkel ab, die mit einem geringen Abstand parallel zueinander verlaufen und in dieselbe Richtung weisen, die jedoch eine unterschiedliche Länge besitzen. Der kürzere Schenkel 52 der Antriebswelle 50 dient zur Einlei­ tung einer Antriebskraft und ist zu diesem Zweck mit einer Öffnung 53 für einen Gelenkbolzen versehen, der beispiels­ weise mit einem Kniehebelsystem in Verbindung stehen kann. Der längere Schenkel 54 dient zur Betätigung eines Hilfs­ schalters, der somit in Abhängigkeit von der Schaltstellung Kontakte öffnet bzw. schließt. An den zentralen Wellenkörper 51 ist ein Steg 55 angeformt, der ein Kupplungsteil bildet. Wie man erkennt, überdeckt der Steg 55 eine Lagerbohrung 56, in die ein die Lageröffnungen 41 durchsetzender Lagerbolzen einzusetzen ist. Ein Ansatz 57 bildet gewissermaßen eine Brücke zwischen dem Wellenkörper 51 und dem Steg 55, so daß im zusammengefügten Zustand des Schaltschlosses 6 die Schenkel 52 und 54 der Antriebswelle 50 zwischen den Schenkeln 36 und 37 des Trägers 35 liegen, während der Steg 55 an der Außenseite des Trägers 35 zugänglich ist.

Der Ansatz 57 umgreift dabei das abgerundete freie Ende des einen Lappens 38. Durch die exzentrische Lage des Steges 55 bezüglich der Drehachse der Antriebswelle 50 ergibt sich ein verhältnismäßig großer Hebelarm und damit eine sichere Übertragung des Drehmomentes. Die Antriebswelle 50 nach den Fig. 4 und 5 läßt sich als einstückiges Teil aus Metall oder aus einem Kunststoff geeigneter Festigkeit herstellen. Die Antriebswelle 50 kann auch beidseitig mit einem Steg 55 versehen werden, um auf beiden Seiten Pol­ schaltwellen ankuppeln zu können.

Anhand der Fig. 6 wird ein Ausführungsbeispiel einer Pol­ schaltwelle erläutert, die in der Fig. 1 schematisch darge­ stellt und mit 9 bezeichnet ist. Die Polschaltwelle 60 ist ein Hohlkörper mit einer der Anzahl zu betätigender Schalt­ kontakte entsprechenden axialen Länge. Auf einem innenliegen­ den isolierten Achsstück 61 sind Doppelkontakthebel 62 schwenkbar gelagert, die an ihren Enden mit Schaltstückauf­ lagen 63 versehen sind. Diese Schaltstückauflagen wirken mit ortsfest in dem Gehäuse des Schalters angeordneten Gegen­ schaltstücken zusammen. Jedem der Doppelkontakthebel 62 sind zwei Drehfedern 64 derart zugeordnet, daß eine Vorspannung gegenüber der Schaltwelle 60 besteht. Wird die Schalt­ welle 60 betätigt, so werden die Doppelkontakthebel 62 bis zur Berührung ihrer Schaltstückauflagen 63 mit den nicht gezeigten Gegenschaltstücken mitgenommen. Bei weiterer Drehung der Schaltwelle 60 werden die Drehfedern 64 zur Aufbringung der erforderlichen Kontaktkraft gespannt. Zur Einleitung einer Drehbewegung zum Ein- und Ausschalten ist an dem einen Ende der Schaltwelle 60 eine Nut 65 angebracht, die mit dem stirnseitigen Steg 55 der Antriebswelle 50 (Fig. 4 und 5) in der Weise zusammenwirkt, wie dies prinzipiell anhand der Fig. 1 erläutert wurde.

Wie ohne weiteres zu erkennen ist, ist eine sichere Kupplung der Antriebswelle mit der Polschaltwelle auch mit einer von den beschriebenen, nach der Art einer Nut und Federkupplung ausgeführten Beispielen abweichenden Bauform zu erreichen. Beispielsweise können mehrere Stege und Nuten ineinandergreifen oder die einander gegenüberstehenden Enden der zu kuppelnden Wellen können eine von dem Wellenteil abweichende Gestaltung erhalten, um beispiels­ weise durch eine Vergrößerung der Kupplungsflächen eine geringe spezifische Beanspruchung herbeizuführen.

Claims (8)

1. Niederspannungs-Leistungsschalter kompakter Bauart mit folgenden Merkmalen:

• a) ein Gehäuse (1) aus Isolierstoff mit mehreren parallelen Kammern (2, 5);
• b) in den Kammern (2, 5) sind Strombahnen und ein Schalt­ schloß (6) mit einer Antriebswelle (12) untergebracht, wobei das Schaltschloß (6) in einer gesonderten Kammer (5) angeordnet ist;
• c) ein Träger zur Lagerung der Bestandteile des Schalt­ schlosses (6); gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale:
• d) der Träger (7) ist als einstückiges U-förmiges Teil gestaltet;
• e) die Schaltwelle besteht aus einer die Strombahnen ver­ bindenden Polschaltwelle (9) und einer schaltschloßseitigen Antriebswelle (12);
• f) die Polschaltwelle (9) und die schaltschloßseitige An­ triebswelle (12) sind an ihren einander zugewandten Enden als formschlüssig zusammenwirkende Kupplungsteile (10, 11) ausgebildet.

2. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der U-förmige Träger (7) zur Verbindung mit dem Gehäuse (1) an seinem Mittelteil (8) mit Durchbrüchen (16) für Befestigungs­ mittel versehen ist.

3. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Kupplungsteile (10, 11) zur Bewirkung des Eingriffes bei einer Verschiebung der Antriebswelle (12) und der Pol­ schaltwelle (9) in der Ausschaltstellung mit parallelen Längsachsen.

4. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten der schaltschloßseitigen Antriebswelle (12) und der Polschaltwelle (9) mit Kupplungsteilen (10, 11) nach der Art von Nut und Feder versehen sind, wobei die Längserstreckung dieser Kupplungsteile in der Ausschalt­ stellung des Schaltgerätes der Bewegungsrichtung des Trägers (7) beim Einbau des Schaltschlosses (6) in das Gehäuse (1) entspricht.

5. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu dem Schaltschloß (6) gehörende Auslösewelle (17) mit unabhängig von dem Träger (7) des Schaltschlosses (6) montierten Auslösern (21) gleichfalls beim Einbau des Schaltschlosses (6) in das Gehäuse (1) mit den Auslösern (21) selbsttätig in Eingriff zu bringen ist.

6. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltschloßseitige Antriebswelle (12) an beiden Enden mit einem Kupplungsteil für eine Polschaltwelle (9, 27) versehen ist.

7. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) an seiner den Kammern (2) abgewandten Seite des Schaltschlosses (6) einen entfernbaren Bereich als Zugang zu der schaltschloßseitigen Antriebswelle (12) aufweist.

8. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (35) einen freistehenden Lappen (38) mit einer Lageröffnung (41) aufweist und daß die Antriebswelle (50) einen zentralen Wellenkörper (51) mit einem abragenden, zur Einleitung einer Antriebskraft dienenden Schenkel sowie einen brückenartigen, zum Umgreifen des freien Endes des Lappens (38) des Trägers (35) vorgesehenen Ansatz (57) als Verbindung des Wellenkörpers (51) mit einem als Kupplungsteil dienenden Steg (55) aufweist.