DE3708807C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Schalter mit elektro-dynamisch öffnenden Kontaktanordnungen sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. So werden gemäß DE-PS 10 79 176 zwei parallele Zugfedern zwischen einem quer durch den beweglichen Kontakt ange­ ordneten Bolzen und einem Festpunkt in der Nähe des Drehpunktes so ange­ ordnet, daß sich im eingeschalteten Zustand eine Kraftkomponente ergibt, die den Kontaktdruck erzeugt, deren Kraftkomponentenrichtung sich jedoch umkehrt, wenn eine Öffnung des beweglichen Kontaktes durch eine elektro­ dynamische Krafteinwirkung erfolgt.

Ähnliche Lösungen zeigen die GB-PS 15 64 412 sowie die US-PS 45 40 961. Bei der letztgenannten Anordnung erfolgt jedoch keine Verlagerung der Kraftkomponente in Offenhaltestellung, sondern diese wird durch Reibung bewirkt. In der EP-OS 01 48 111 ist eine Zug- oder Druckfederanordnung gezeigt, die einen verschiebbaren Angriffspunkt innerhalb einer begrenzten Gleitführung besitzt.

Bei diesen bekannten Federanordnungen muß die Feder sehr nahe am Drehpunkt des beweglichen Kontaktarmes angeordnet sein und damit im Verhältnis zum Kontaktdruck sehr hohe Kräfte erzeugen oder bei entfernterer Anordnung sehr große Verschwenkwege bzw. Verformungen hinnehmen. Bei mehr­ poligen Schaltern, bei denen die beweglichen Kontakte in einer gemeinsamen Schaltwelle gelagert sind, muß auch der ortsfeste Einhängepunkt der Feder in diese Schaltwelle verlegt werden.

In der DE-OS 29 40 682 ist ein Leistungsschalter gezeigt, bei dem ein federbelasteter Verriegelungsstift gegen eine Sperrfläche des hinteren Endes eines beweglichen Kontaktarmes gespannt wird und somit ein links­ drehendes Moment auf den Kontaktarm erzeugt. Der Verriegelungsstift ist zusammen mit dem Schaltmechanismus in einen Rahmen eingebaut und die an den Stift angreifenden Zugfedern sind mit dem kippbaren Konaktträger ver­ bunden. In Offenstellung des Kontaktarmes liegt keine Einwirkung des Ver­ riegelungsstiftes auf den Kontaktarm vor. Beim Schließen und beim Öffnungs­ vorgang des Schalters wirkt der Verriegelungsstift nur mit linksdrehenden Momenten auf den Kontaktarm ein.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schalter der vorgenannten Art so zu verbessern, daß die Federkräfte in jeder Betriebsstellung des Schalters unterstützend wirken und daß die Federanordnung, bestehend aus Verriegelungshebel, Feder und Federhalter, als getrennt montierbare Baueinheit ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch die besondere Anordnung und Ausbildung des Über­ tragungshebels und des Endabschnittes des beweglichen Kontaktarmes ist der besondere Vorteil verbunden, daß sich der bewegliche Kontaktarm bei Ein­ wirkung von elektro-dynamischen Kräften bis zu seinem Anschlag frei bewegen kann und nach einem bestimmten Öffnungsweg eine Umkehr der Kraftkomponente in Offenhalterichtung erfolgt. Weiterhin kann die kontaktdruckerzeugende Feder auch bei einer Lagerung des beweglichen Kontaktarmes in einer gemein­ samen Schaltwelle ortsfest im Schaltgerät angeordnet sein. Dadurch wirken bei einer dynamischen Öffnung des Schalters Kräfte auf die Schaltwelle ein, die die Ausschaltung der Schaltwelle beschleunigen. Dieser Vorteil ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die dynamischen Kräfte den Kontaktarm noch nicht so weit geöffnet haben, daß eine Umkehr des Dehnmomentes er­ folgt ist. Die Feder und der Übertragungshebel können als Baueinheit vor­ montiert und vor dem Einbau des Kontaktsystems in das Schaltergehäuse ein­ gesetzt werden. Schließlich wird der Kontaktdruck weitgehend unabhängig vom Kontaktabbrand.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung in den möglichen Betriebsstellungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schalters im eingeschalteten Zustand,

Fig. 2 einen Schalter mit durch dynamische Kräfte geöffneten Kontaktstücken im eingeschalteten Zustand und

Fig. 3 den Schalter im ausgeschalteten Zustand.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Kontaktsystem besteht aus einem U-förmig ausgebildeten Festkontaktstück 1, welches in einer Kammer eines Ge­ häuses 2 befestigt ist sowie aus einem beweglichen Kontaktarm 3, der dreh­ bar auf einer Achse 4 in einer Schaltwelle 5 gelagert ist. Die Schalt­ welle 5 ist drehbar in der Drehachse 6 des Gehäuses angeordnet und wird von einem nicht dargestellten Antriebsmechanismus von der Schaltstellung "ausgeschaltet" siehe Fig. 3 in die Schaltstellung "eingeschaltet" nach Fig. 1 gedreht. Zur Erzeugung des Kontaktdruckes ist eine Baueinheit 7 vorgesehen. Diese besteht aus einem im Gehäuse 2 befestigten Federhalter 8, einem um eine Achse 9 am Federhalter 8 drehbar gelagerten Übertragungs­ hebel 10 sowie einer Feder 11, die im Ausführungsbeispiel als Druckfeder wirkt. Der in der Schaltwelle 5 gelagerte Endabschnitt des beweglichen Kontakt­ armes 3 besitzt eine besonders geformte Kontur, die eine ausgeprägte Ecke 12 mit kleinem Radius aufweist, an die in Richtung zur Achse 4 eine Ausnehmung 13 angrenzt. Zur anderen Seite schließt sich eine kreisbogen­ förmige Verrundung 14 an, deren Mittelpunkt 15 unterhalb des Drehpunktes des beweglichen Kontaktarmes liegt. Der Übertragungshebel 10 ist an seinem freien Ende mit einem abgewinkelten Bereich 16 versehen. Zwischen seiner Lagerung 9 und dem abgewinkelten Bereich 16 ist eine ebene mitlere Anlagefläche 17 vor­ gesehen. Der Drehpunkt 9 des Übertragungshebels 10 liegt in der Nähe der Verlängerung des Drehpunktes 4 des beweglichen Kontaktarmes und des Anlage­ punktes 18 des Übertragungshebels 10 bei eingeschalteten Kontaktstücken.

Durch die Ausbildung des Endabschnittes des beweglichen Kontaktarmes 3 und des Übertragungshebels 10 wird die erfindungsgemäße Funktion des Kontaktsystems gewährleistet.

Im eingeschalteten Zustand nach Fig. 1 erzeugt die Druckfeder 11 über die Anlagefläche 17 des Übertragungshebels 10 auf die Ecke 12 des Kontaktarmes eine Kraft in Richtung des Pfeiles 19 und somit einen Kontaktdruck an der Kontaktstelle 20. Bei Abbrand der Kontaktstücke folgt der Übertragungshebel 10 dem beweglichen Kontaktarm 3. Die abnehmende Federkraft wird durch eine Ver­ größerung der Komponente in Richtung des Pfeiles 19 weitgehend kompen­ siert, so daß sich ein in etwa abbrandunbeeinflußter Kontaktdruck ergibt. Die Ausnehmung 13 wird dabei so groß gewählt, daß die Nase zwischen dem abgewinkelten Bereich 16 und der ebenen Anlagefläche 17 hier nicht zur Anlage kommt.

Wirken in dieser Schaltstellung auf den beweglichen Kontaktarm infolge eines sehr hohen Stromes dynamische Kräfte ein, so kann sich der Kontaktarm unbe­ hindert von der Baueinheit 7 in die Offenstellung gemäß Fig. 2 bewegen. Dabei wird die Anlage von der Ecke 12 auf die Verrundung 14 am beweglichen Kon­ taktarm 3 und von der Anlagefläche 17 auf die Nase des Übertragungs­ hebels 10 wechseln. Zugleich verlagert sich die auf den beweglichen Kontaktarm 3 wirkende Kraftkomponente in Richtung des Pfeiles 21 und ergibt ein Dreh­ moment in Öffnungsrichtung auf den beweglichen Kontaktarm. Außerdem wird hier­ durch ein relativ großes Drehmoment in Öffnungsrichtung auf die Schalt­ welle 5 mit ihrer Drehachse 6 erzeugt. Da gleichzeitig mit der dynamischen Öffnung des beweglichen Kontaktarmes über einen nicht dargestellten Auslöser eine Entklinkung des Schaltschlosses erfolgt, wird hierdurch die Ausschalt­ geschwindigkeit vergrößert und ein Wiedereinschalten durch ein eventuelles Prellen des Kontaktarmes verhindert.

Im ausgeschalteten Zustand nach Fig. 3 folgt der Übertragungshebel 10 dem beweg­ lichen Kontaktarm 3. In dieser Stellung liegt die Nase an der Ecke 12 an, wodurch sich eine Kraftkomponente in Richtung des Pfeiles 22 ergibt, die zwischen den beiden Drehpunkten 4 und 9 verläuft. Diese Kraftkomponente erzeugt ein Drehmoment auf den beweglichen Kontaktarm, so daß dieser gegen eine Kante 23 in der Schaltwelle gedreht wird. Dieses Drehmoment wirkt unterstützend auf die Schaltwelle 5 ein, um den Schalter in der Ausschalt­ stellung zu halten.

Claims (8)

1. Elektrischer Leistungsschalter mit einem zwecks Strombegrenzung elektro­ dynamisch öffnenden Kontaktsystem mit einem über eine Schaltwelle in die Ein- und Ausschaltstellung geführten be­ weglichen Kontaktarm, wobei ein durch eine Feder belastetes Element mit einem Ende des beweglichen Kontaktarmes derart zusammen­ wirkt, daß in Einschaltstellung ein Drehmoment in Einschaltrichtung erreicht wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das durch eine Feder (11) belastete Element als Übertragungshebel (10) ausgebildet und um eine Achse (9) in einer ortsfesten Baueinheit (7) schwenkbar gelagert ist, in der auch die Feder (11) angeordnet ist, und daß das in der Schaltwelle (5) gelagerte, mit dem Übertragungshebel (10) zusammenwirkende Ende des beweglichen Kontakt­ armes (3) eine Verrundung (14) und daran anschließend eine verrundete Ecke (12) aufweist, die sich in Einschaltstellung auf dem Übertragungshebel (10) abstützt.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Über­ tragungshebel (10) an seinem einen Ende U-förmig ausgebildet und an seinem anderen Ende gegen die Feder (11) abgewinkelt ist.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ecke (12) des Kontaktarmes (3) in der Einschaltstellung auf einer mittleren ebenen Anlagefläche (17) des Übertragungshebels (10) abstützt und somit ein Drehmoment in Einschaltstellung erzeugt.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Ecke (12) in Richtung der Drehachse (4) des Kontaktarmes (3) anschließende Teil des Kontaktarmes eine Ausnehmung (13) aufweist.

5. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der dynamischen Offenstellung die Verrundung (14) des Kontakt­ armes (3) auf dem abgewinkelten Bereich (16) des Übertragungshebels (10) aufliegt und ein Drehmoment in Offenstellung erzeugt.

6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ rundung (14) des Endabschnittes mit einem Radius erfolgt, dessen Mittel­ punkt 15 knapp unterhalb der Drehachse (4) des Kontaktarmes (3) liegt.

7. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausschaltstellung des Schalters die Ecke (12) des Kontaktarmes (3) auf dem abgewinkelten Bereich (16) des Übertragungshebels (10) aufliegt und die der Ecke (12) gegenüberliegende Kante (23) sich in der Schaltwelle (5) abstützt.

8. Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Übertragungshebel (10) belastende Feder (11) als Druck-, Zug- oder Dreh­ feder ausgebildet ist.