DE3721069A1 - Mehrpoliger niederspannungs-selbstschalter mit handeinschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Niederspannungs-Selbst­ schalter mit Handeinschaltung, dessen bewegliche Kontakelemente federnd nachgiebig an einem gemeinsamen, um eine gehäusefeste Achse verschwenkbaren Kontaktträger angeordnet sind, der von einem Betätigungsglied über einen auslösbaren Schloßmechanismus gegen die Kraft mindestens einer Ausschaltfeder in Schließrichtung verschwenkbar ist.

Bei derartigen Schaltern tritt ein besonderes Problem beim Ein­ schalten auf. Wird der Kontaktträger gleichzeitig mit dem Betäti­ gungsglied und dadurch verhältnismäßig langsam in Schließrichtung der Schalterkontakte bewegt, wirken sich auch noch so geringe Unter­ schiede in den Kontaktabständen der einzelnen Schalterpole zeit­ lich spürbar aus und führen zum ungleichzeitigen Schließen der Schalterkontakte, was in vielen Fällen unerwünscht ist. Wird hin­ gegen der Kontaktträger ähnlich wie bei Nockenschaltern bei der Einschaltbewegung des Betätigungsgliedes zunächst festgehalten und stattdessen eine Einschaltfeder gespannt, deren Energie erst am Ende der Einschaltbewegung auf den Kontaktträger freigegen wird, besteht die Gefahr eines beträchtlichen Prellens der Kontakte mit allen nachteiligen Folgen, insbesondere erhöhtem Kontaktabbrand durch die beim Prellen entstehenden Lichtbögen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein praktisch gleichzeitiges Schließen der Schalterkontakte unter weitgehender Ver­ meidung des Kontaktprellens gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die folgenden Merk­ male gelöst:

• a) an dem Kontaktträger ist im Abstand zu dessen Schwenkachse um eine dazu parallele Achse eine doppelarmige Schwinge angelenkt, an deren einem Arm die Ausschaltfeder und an deren anderem Arm der Schloßmechanismus angreift;
• b) der Kontaktträger und die Schwinge sind mit zusammenwir­ kenden Anschlägen versehen, die von der Ausschaltfeder gegen die Wirkung des Schloßmechanismus in Eingriffs­ richtung belastet sind;
• c) der Kontaktträger ist beim Einschalten vor dem Berühren der Kontaktelemente von einer Sperreinrichtung abfangbar, die bei der Fortsetzung der Einschaltbewegung des Be­ tätigungsgliedes zunächst ein Abheben der Anschläge unter zusätzlicher Spannung der Ausschaltfeder bewirkt und schließlich gegen Ende der Einschaltbewegung vom Betätigungsglied lösbar ist, so daß die Ausschaltfeder unter teilweiser Endspannung den Kontaktträger sprung­ haft in die Schließstellung der Kontaktelemente bringt.

Der erfindungsgemäße Niederspannungs-Selbstschalter überwindet somit die eingangs aufgezeigten Probleme beim Einschalten da­ durch, daß der Kontaktträger mit den beweglichen Kontaktelemen­ ten zunächst in Übereinstimmung mit der Bewegung des Betätigungs­ gliedes auf die feststehenden Kontaktelemente zu bis kurz vor deren Berührung bewegt wird, woraufhin er vorübergehend fest­ gehalten und währenddessen die zuvor bereits gespannte Ausschalt­ feder zusätzlich gespannt wird, um nach erneuter Freigabe des Kontaktträgers diesen mit den Schalterkontakten nunmehr in einer kurzen schnellen Bewegung in die Einschaltstellung zu bringen. Bei dieser restlichen Einschaltbewegung des Kontaktträgers ist die Geschwindigkeit der beweglichen Kontaktelemente beim Auf­ treffen auf die festen Kontaktelemente verhältnismäßig gering, und es tritt demzufolge auch praktisch kein Kontaktprellen auf. Von besonderem Vorteil ist außerdem, daß durch die Verwendung der Ausschaltfeder als vorübergehender Energiespeicher für die restliche Einschaltbewegung der beweglichen Kontaktelemente eine besondere Einschaltfeder entfällt und von der Ausschaltfeder beim Schließen der Kontakte auch der im Laufe des Betriebs sich einstellende Kontaktabbrand ausgeglichen wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Sperrein­ richtung von einem eine Sperrklinke an einem Arm tragenden Win­ kelhebel gebildet, dessen zweiter Arm von einem mit dem Betäti­ gungsglied verbundenen oder gekuppelten Mitnehmer erfaßbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er­ läutert, in welcher in den Fig. 1 bis 6 ein Ausführungsbeispiel für den Schaltmechanismus eines erfindungsgemäß ausgebildeten Niederspannungs-Selbstschalters in sechs verschiedenen Stellungen schematisch dargestellt ist.

In den Zeichnungsfiguren sind mit 10 ein festes Kontaktelement und mit 12 ein bewegliches Kontaktelement bezeichnet, die zusammen einen Schalterkontakt 14 bilden. Je nach der Anzahl der von dem Niederspannungs-Selbstschalter abzuschaltenden Leiter befinden sich mehrere solche Schalterkontakte 14 in einer senkrecht zur Bildebene verlaufenden Reihe nebeneinander. Bei einem dreiphasigen Netz sind drei oder vier solche Schalterkontakte vorhanden, je nachdem, ob auch der Nulleiter über den Schalter geführt ist.

Die beweglichen Kontaktelemente 12 sind an Kontakthebeln 16 ange­ bracht, die an schneidenförmigen Vorsprüngen 18 eines gemeinsamen Kontaktträgers 20 schwenkbar gelagert und von Kontaktandruckfedern 22 gegen Anschläge 24 vorgespannt sind.

Der Kontaktträger 20 ist auf einer am (nicht dargestellten) Schaltergehäuse festen Achse 26 verschwenkbar gelagert und mit einem sich im Beispielsfall unter einem Winkel dazu erstreckenden Hebelarm 28 versehen, der ein Widerlager 30 für die Kontaktandruck­ federn 22 trägt.

An dem Hebelarm 28 ist eine doppelarmige Schwinge 32 um eine Achse 34 schwenkbar gelagert, die sich mit Abstand parallel zu der gehäusefesten Schwenkachse 26 des Kontaktträgers 20 erstreckt. Die Schwinge 32 hat einen ersten Arm 36, der hauptsächlich zur gehäusefesten Achse 26 hin gerichtet und über diese hinaus ver­ längert ist. Am Ende des Arms 36 greift eine als Zugfeder ausge­ bildete Ausschaltfeder 38 an, die am (nicht gezeigten) Schalter­ gehäuse abgespannt ist. Der im wesentlichen entgegengesetzt ge­ richtete zweite Arm 40 der Schwinge 32 trägt einen Lager- und Mitnehmerbolzen 42, der in eine Kulisse 43 am Kontaktträger 20 eingreift und eine begrenzte Relativbewegung zwischen der Schwinge 32 und dem Kontaktträger 20 gestattet. Der Mitnehmer­ bolzen 42 und die Kulisse 43 bilden in der einen Endstellung des Mitnehmerbolzens zusammenwirkende Anschläge, von denen der Hebelarm 28 des Kontaktträgers 20 unter der Wirkung der Aus­ schaltfeder 38 in Öffnungsrichtung der Schalterkontakte 14 er­ faßbar und mitnehmbar ist.

Am Lager- und Mitnehmerbolzen 42 greift eine Koppel 44 an, deren anderes Ende am oberen Ende 46 eines Klinkenhebels 48 schwenkbar angelenkt ist. Der Klinkenhebel 48 ist Teil eines Schloßmechnis­ mus und stützt sich im unausgelösten Zustand des Schalters mit seinem unteren Ende 50 gegen eine segmentförmige Schloßklinke 52 ab, die in an sich bekannter Weise bei der Auslösung des Nieder­ spannungs-Selbstschalters durch Kurzschluß, Überstrom oder Feh­ lerstrom in eine das untere Ende 50 des Klinkenhebels 48 frei­ gebende Stellung verdrehbar ist. Der Klinkenhebel 48 weist fer­ ner zwischen seinen Enden einen Lager- und Führungsbolzen 54 auf, mit welchem er in einer zur Abstützstelle des unteren Hebelendes 50 an der Schloßklinke 52 konzentrischen Kulisse 56 geführt ist.

An dem Lager- und Führungsbolzen 54 ist eine Koppel 58 angelenkt, deren anderes Ende an dem Arm 60 eines zweiarmigen Betätigungs­ hebels 62 angelenkt ist. Der Betätigungshebel 62 hat einen zwei­ ten Arm 64, der aus dem (nicht gezeigten) Schaltergehäuse heraus­ ragt und dort von einer Bedienungsperson zum Zwecke der Betäti­ gung des Schalters erfaßbar ist.

Oberhalb des Hebelarms 28 des Kontaktträgers 20 ist ein Winkel­ hebel 66 am Gehäuse gelagert, der von einer am Gehäuse abgespannten Zugfeder 68 gegen einen gehäusefesten Anschlag 70 gedrückt wird. Eine an dem einen Arm 72 des Winkelhebels 66 angeordnete Sperrklinke 74 ragt in dieser Anschlagstellung in die strich­ punktiert angedeutete Bewegungsbahn des Hebelarms 28 und fängt diesen, wie weiter unten noch genauer erläutert werden wird, beim Einschalten zu einem Zeitpunkt ab, zu welchem die Kontaktelemente 10, 12 einander noch nicht berühren. Der andere Arm 76 des Winkel­ hebels 66 dient zum Ausheben der Sperrklinke 74 mit Hilfe des dritten Arms 78 des Betätigungshebels, wenn dieser im Uhrzeigersinn gegen die Wirkung einer Rückholfeder 80 verschwenkt wird.

Der vorstehend beschriebene Schaltermechanismus arbeitet wie folgt:

Es sei zunächst angenommen, daß sich der Schalter in der in Fig. 1 gezeigten Ausschaltstellung befindet, in welcher die Ausschalt­ feder 38 den Kontakträger 20 über die Schwinge 32 in der Öffnungsstellung der Schalterkontakte 14 hält. Der Betätigungs­ hebel 62 wird von der Rückholfeder 80 in seiner mit "0" be­ zeichneten Ausschaltstellung gehalten, in welcher er über die Koppel 58 des Klinkenhebels 48 um das Gelenk 46 bis zum Anschlag des Lager- und Führungsbolzens 54 am linken Ende der Kulisse 56 ver­ schwenkt und dadurch das untere Ende 50 des Klinkenhebels 48 von der Schloßklinke 46 abhebt.

Wird nun gemäß Fig. 2 der Betätigungsarm 64 des Betätigungshebels 62, wie durch den Pfeil 82 angedeutet, nach aufwärts verschwenkt, drückt die Koppel 58 zunächst das untere Ende 50 des Klinken­ hebels 48 in Anlage gegen die Schloßklinke 52 und verschwenkt hieraufhin den Klinkenhebel 48 um diese Anlagestelle innerhalb der Kulisse 56 im Uhrzeigersinn, wodurch über die Koppel 44 auf die Schwinge 32 ein im Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment ausge­ übt wird. Da die Schwinge 32 andererseits durch die auch in der Ausschaltstellung bereits vorgespannte Ausschaltfeder 38 entgegen dem Uhrzeigersinn belastet ist, wirkt sich das von der Koppel 44 auf die Schwinge 32 ausgeübte Drehmoment dahingehend aus, daß die Schwinge 32 unter Anlage des Bolzens 42 gegen das linke Ende der Kulisse 43 den Kontaktträger 20 im Uhrzeigersinn um die Achse 26 verschwenkt und hierdurch die beweglichen Kontakt­ elemente 12 in Richtung auf die festen Kontaktelemente 10 be­ wegt.

Kurz bevor die beweglichen Kontaktelemente 12 die festen Kontakt­ elemente 10 berühren (Fig. 2), wird das äußere Ende des Hebel­ arms 28 des Kontaktträgers 20 von der Sperrklinke 74 erfaßt und am Weiterschwenken in Schließrichtung gehindert. Dies hat zur Folge, daß, wie in Fig. 3 dargestellt, der Lager- und Mitnehmer­ bolzen 42 beim weiteren Verschwenken des Betätigungshebels 62 von dem Hebelarm 28 abhebt und die Schwinge 32 um die nunmehr ortsfest gehaltene Lagerachse 34 verschwenkt, wodurch die Aus­ schaltfeder 38 unter Speicherung zusätzlicher Energie verstärkt gespannt wird.

Dieses verstärkte Spannen der Ausschaltfeder 38 dauert an, bis der dritte Hebelarm 78 des Betätigungshebels 62 den Hebelarm 76 des Winkelhebels 66 erfaßt und dadurch die Sperrklinke 74 aus ihrer Eingriffstellung mit dem Hebelarm 28 des Kontaktträgers 20 aushebt. Dadurch wird die zusätzliche Energie in der Ausschalt­ feder 38 freigegeben, und diese verschwenkt, wie in Fig. 4 ge­ zeigt, den Kontaktträger 20 schlagartig um die gehäusefeste Achse 26 wodurch die beweglichen Kontaktelemente 12 mit vollem Kontakt­ druck in Anlage gegen die festen Kontaktelemente gelangen und dadurch die Schalter­ kontakte 14 schließen. Dieses Ausheben der Sperrklinke 74 erfolgt kurz vor Erreichen der Einschaltstellung "I" des Betätigungsgliedes 62, so daß mit dessen Weiterbewegung in die Einschaltstellung "I" die Kontakt­ andruckfedern 22 zusätzlich gespannt werden und den erforderlichen Kontaktdruck an den Schalterkontakten 14 sicherstellen.

Mit der restlichen Bewegung des Betätigungsgliedes 62 in die Ein­ schaltstellung "I" werden, wie in Fig. 5 gezeigt, der Hebelarm 60 des Betätigungshebels 62 und die Koppel 58, die zusammen einen Kniehebel bilden, über die Strecklage dieses Kniehebels hinaus bewegt und an einem gehäusefesten Anschlag 84 abgefangen, wodurch der Schalter unter der Wirkung der Ausschaltfeder 38 in seiner Einschaltstellung verriegelt wird.

Beim Ausschalten des Schalters von Hand mittels des Betätigungs­ hebels 62 wird das Kniegelenk 58, 60 wieder gestreckt und die zuvor erwähnte Verriegelung aufgehoben, woraufhin die Ausschaltfeder 38 den Kontaktträger 20 in die Ausschaltstellung verschwenkt und dadurch den gesamten Schaltermechanismus in die in Fig. 1 gezeigte Ausschaltstellung zurückführt. Dieses Rück­ führen wird von der Rückholfeder 80 unterstützt, die den Betätigungshebel 62 entgegen der Uhrzeigerrichtung verschwenkt und dadurch über den Lager- und Führungsbolzen 54 eine zusätzliche Kraft auf den Klinkenhebel 48 ausübt, um diesen in der Kulisse 56 nach links zu bewegen.

Wird hingegen der Schalter durch einen Kurzschluß, Überstrom oder Fehlerstrom ausgelöst, wird die Schloßklinke 52 in bekannter Weise entgegen zum Uhrzeigersinn verschwenkt und gibt das untere Ende 50 des Klinkenhebels 48 frei, wodurch der Kontaktträger 20 seine Abstützung am Schloßmechanismus verliert und, wie in Fig. 6 dargestellt, unter Verschwenkung des Klinkenhebels 48 um den Lager­ und Führungsbolzen 54 die Schalterkontakte 14 öffnet. Dadurch ent­ fällt die den Kniehebel 58, 60 gegen den Anschlag 84 drückende Kraft der Ausschaltfeder 38, und die Rückholfeder 80 holt den Betätigungshebel 62 und den Klinkenhebel 48 in die in Fig. 1 ge­ zeigte Ausschaltstellung zurück.

Das äußere Ende des Hebelarms 28 kann mit einer Zunge 86 versehen sein, die beim Öffnen des Schalters verhindert, daß der Hebelarm 28 bei der Öffnungsbewegung des Kontaktträgers 20 gegen die Sperrklinke 74 schlägt und von dieser an der Fortsetzung der Öffnungsbewegung gehindert wird.

Claims (2)

1. Mehrpoliger Niederspannungs-Selbstschalter mit Handeinschal­ tung, dessen bewegliche Kontaktelemente federnd nachgiebig an einem gemeinsamen, um eine gehäusefeste Achse ver­ schwenkbaren Kontaktträger angeordnet sind, der von einem Betätigungsglied über einen auslösbaren Schloßmechanismus gegen die Kraft mindestens einer Ausschaltfeder in Schließ­ richtung verschwenkbar ist, gekennzeichnet durch die Merk­ male:

• a) an dem Kontaktträger (20, 28) ist im Abstand zu dessen Schwenkachse (26) um eine dazu parallele Achse (34) eine doppelarmige Schwinge (32) angelenkt, an deren einem Arm (36) die Ausschaltfeder (38) und an deren anderem Arm (40) der Schloßmechanismus (44, 48, 52-58) angreift;
• b) der Kontaktträger (20, 28) und die Schwinge (32) sind mit zusammenwirkenden Anschlägen (42, 43) versehen, die von der Ausschaltfeder (38) gegen die Wirkung des Schloßmechanismus (44, 48, 52-58) in Eingriffsrichtung belastet sind;
• c) der Kontaktträger (20, 28) ist beim Einschalten vor dem Berühren der Kontaktelemente (10, 12) von einer Sperreinrichtung (66-74) abfangbar, die bei der Fort­ setzung der Einschaltbewegung des Betätigungsgliedes (62) zunächst ein Abheben der Anschläge (42, 43) un­ ter zusätzlicher Spannung der Ausschaltfeder (38) be­ wirkt und schließlich gegen Ende der Einschaltbewegung vom Betätigungsglied (62) lösbar ist, so daß die Aus­ schaltfeder (38) unter teilweiser Endspannung den Kon­ taktträger (20, 28) sprunghaft in die Schließstellung der Kontaktelemente (10, 12) bringt.

2. Niederspannungs-Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung von einem eine Sperrklinke (74) an einem Arm (72) tragenden Winkelhebel (66) gebildet ist, dessen zweiter Arm (76) von einem mit dem Betätigungsglied (62) verbundenen oder gekuppelten Mitnehmer (78) erfaßbar ist.