EP0214502A2 - Schaltwerk für einen elektrischen Schalter - Google Patents

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EP0214502A2
EP0214502A2 EP19860111331 EP86111331A EP0214502A2 EP 0214502 A2 EP0214502 A2 EP 0214502A2 EP 19860111331 EP19860111331 EP 19860111331 EP 86111331 A EP86111331 A EP 86111331A EP 0214502 A2 EP0214502 A2 EP 0214502A2
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EP
European Patent Office
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lever
spring
return spring
switch
latch
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Withdrawn
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EP19860111331
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English (en)
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Richard Kommert
Rudolf Sellner
Erwin Muders
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Kommert Richard
MUDERS, ERWIN
Sellner Rudolf
Original Assignee
Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri AG Germany
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/52—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever
    • H01H71/527—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever making use of a walking beam with one extremity latchable, the other extremity actuating or supporting the movable contact and an intermediate part co-operating with the actuator

Definitions

  • the invention relates to a switching mechanism for an electrical switch, in particular for a circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • Such switching mechanisms have the task of keeping a mechanical energy store in the form of a spring in a tensioned state and suddenly releasing the force of the spring to open the contact point.
  • the rear derailleur has a latching point with a ratchet lever and a release lever.
  • This release lever can optionally also be part of the contact lever carrying the movable contact piece. Either an electromagnetic or a thermal release is placed on the latch lever to turn the switch off.
  • All these switch locks have a return spring that always releases the latch lever in the ready position to turn. In addition to the force of the release spring or the energy storage spring, the force of the return spring therefore acts on the latching point. This means that relatively strong bimetallic elements must be used so that the frictional force acting in the latching point between the two latched components can be surmounted safely.
  • the object of the invention is to improve a rear derailleur of the type mentioned so far that the latching force is reduced.
  • the return spring can have different configurations. It can be a torsion spring, a compression or tension spring. If a torsion spring is used, the reduction in the latching force is achieved by lifting off the end of the torsion spring which is supported on the latch lever by means of the switching knob, in accordance with the characterizing part of claim 2. If a tension or compression spring is provided, then the tension is expediently or pressure spring articulated on the shift lever, the restoring force of the return spring being at a maximum in the off position of the shift knob according to the characterizing part of claim 3.
  • the return spring is relieved or the return function of the spring on the pawl is ineffective. Relief can, of course, only take place after the latching condition has been reached. Before doing so, it would lead to the fact that the latching could possibly not be achieved.
  • the solution according to the invention reduces the load on the latching point, as a result of which lower unlatching forces and also lower return forces are achieved for the other latching part, which can either be a separate triggering part or a triggering part molded onto the contact lever. This means that cheaper, i.e. weaker, bimetals can be used and lower-energy triggers are also possible.
  • the switch lock according to the invention which can be installed in a circuit breaker, the shape of which is so well known per se that it need not be described in more detail here, is inserted into a housing, of which in FIG. 1 only those which are important for understanding the invention are shown schematically Housing parts are shown very schematically. These are the partially hatched areas designated by the reference number 10.
  • the circuit breaker also has a switch toggle 12 with an actuating handle 11 which protrudes from the housing and which, in the on or off state, comes to rest against two boundary surfaces 10a and 10b located on the housing 10.
  • an extension 13 is provided, on which one end of a bracket 16 is articulated; the other end of the bracket 16 is pivotally connected to a contact pressure spring 18 which is fastened to the contact lever 19, which carries a movable contact piece 20.
  • the movable contact piece 20 interacts with a fixed contact piece 22; both form the contact point.
  • a lever return spring 14 is formed on the actuating toggle 11, 12, 13 and is designed as a leg spring and one end of which is supported in a stationary manner on the housing 10 and the other end of which is supported on the switching toggle 12.
  • the switching mechanism comprises a ratchet lever 26 which is rotatably mounted on the housing 10 with its axis 27 and which has a hook-shaped shoulder 29 which is behind a recess (not shown in more detail) on the cone clock lever 19 supports; the recess on the contact lever 19 thus forms the release part and it interacts with the hook-shaped extension on the latch lever 26 to form the latching point 30.
  • This latch lever 26 is pivoted counterclockwise in the circuit breaker - this should be said for explanation - when an overcurrent or short-circuit current occurs from a thermal or electromagnetic release (thermobimetal or immersion or folding armature release); the latching point 30 is opened so that the contact lever is released.
  • a radial flag 31 is formed on the pawl lever 26 and a return spring 32 is wound around the pawl lever 26, one end 28 of which is supported on the housing 10, whereas the other end 33 of the return spring 32 comes to bear against the projection 31.
  • An extension part 34 is also formed on the extension 13, the length of which is dimensioned such that the free end 33 and the extension can overlap.
  • On the movable contact lever 19 continues to act on a contact return spring 24, which acts continuously on the movable contact piece in the off position.
  • the return spring 32 which is attached here as a torsion or bending spring, has the task of reducing the pawl lever 26 back into the ready-to-release position after the latching point 30 has been triggered, so that the latching point 30 is latched immediately when it is switched on.
  • the spring 32 would remain ineffective if, for example, the thermal release remains bent and holds the pawl lever 26 in the release position, which can occur if the switch would be switched on when the bimetallic metal is still warm and bent due to the immediately preceding switch-off.
  • Figure 1 now shows the switching mechanism in the switched-off state.
  • the actuating handle 11 In order to be able to switch on the switching mechanism, the actuating handle 11 must be pivoted clockwise (arrow direction P) and the movable contact piece or the contact lever 19 is brought into the switched-on position via the bracket 16.
  • the contact lever 19 is also supported on the latching point 30 or more precisely on the hook-shaped extension 29.
  • a tension spring 40 is provided to reset the ratchet lever 26 one end is attached to a projection 41 corresponding to the extension 31, whereas the other end is attached to the extension 13.
  • the switch according to FIG. 4 is again in the off position in the same position as the embodiment according to FIG. In the switched-off state, the spring 40 has its maximum length L 1 , so that the restoring force is also maximum. If the switch is to be turned on, that is to say if the switch toggle 42 is pivoted in the direction of arrow P, the articulation point 43 of the spring on the extension 13 moves into the position which is denoted by 44 in FIG.
  • the length L 2 of the spring 40 is then less than the length L 1 of the spring 40 in the switched-off state.
  • the restoring force on the ratchet lever is maximum in the off position.
  • the restoring springs 32 and 40 are relieved by changing the rest position of the pawl springs or the restoring springs during the switching-on process by means of a switching mechanism part.
  • this switching mechanism part is the actuating handle 12/42.

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Abstract

Ein Schaltwerk für einen elektrischen Schaler, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter, besitzt einen Klinkenhebel (26), der mit einem Auslöseteil (19) eine Verklinkungsstelle bildet. Der Klinkenhebel (26) ist von einer Rückstellfeder (32) beaufschlagt, die den Klinkenhebel (26) nach einer Auslösung in die auslösebereite Stellung zu verdrehen sucht. Zur Entlastung der Verklinkungsstelle wird die Rückstellfeder (32) im verklinkten Zustand entgegen der Rückstellrichtung beaufschlagt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schaltwerk für einen elektrischen Schalter, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Derartige Schaltwerke haben die Aufgabe, einen mechanischen Energiespeicher in Form einer Feder in gespanntem Zustand zu halten und die Kraft der Feder plötzlich zur Öffnung der Kontaktstelle freizugeben. Zu diesem Zweck besitzt das Schaltwerk eine Verklinkungsstelle mit einem Klinkenhebel und einem Auslösehebel. Dieser Auslösehebel kann gegebenenfalls auch Teil des das bewegliche Kontaktstück tragenden Kontakthebels sein. Auf den Klinkenhebel wird zwecks Ausschaltens des Schalters entweder ein elektromagnetischer oder ein thermischer Auslöser ein.
  • Bei allen diesen Schaltschlössern ist eine Rückstellfeder vorhanden, die den Klinkenhebel immer in die auslösebereite Stellung zu drehen trachtet. Auf die Verklinkungsstelle wirkt daher neben der Kraft der Auslösefeder bzw. der Energiespeicherfeder auch die Kraft der Rückstellfeder ein. Das bedeutet, daß verhältnismäßig starke Bimetallelemente eingesetzt werden müssen, damit die in der Verklinkungsstelle wirkende Reibkraft zwischen den beiden verklinkten Komponenten sicher überwunden werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltwerk der eingangs genannten Art soweit zu verbessern, daß die Verklinkungskraft verringert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
  • Die Rückstellfeder kann unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen. Sie kann eine Drehfeder, eine Druck- oder Zugfeder sein. Verwendet man eine Drehfeder, dann wird die Verringerung der Verklinkungskraft durch Abheben des sich an den Klinkenhebel abstützenden Endes der Drehfeder mittels des Schaltknebels erreicht, gemäß kennzeichnendem Teil des Anspruches 2. Wenn eine Zug- oder Druckfeder vorgesehen ist, dann wird zweckmäßiger Weise die Zug- oder Druckfeder am Schalthebel angelenkt, wobei gemäß kennzeichnendem Teil des Anspruchs 3 die Rückstellkraft der Rückstellfeder in der Ausschaltstellung des Schaltknebels maximal wird.
  • Während des Einschaltvorganges wird also die Rückstellfeder entlastet oder die Rückstellfunktion der Feder auf die Klinke wirkungslos gemacht. Die Entlastung kann natürlich nur erfolgen, nachdem der Verklinkungszustand erreicht ist. Vorher würde es dazu führen, daß die Verklinkung möglicherweise nicht erzielt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Belastung der Verklinkungsstelle verringert, wodurch sich geringere Entklinkungskräfte und auch geringere Rückführungskräfte für das andere Verklinkungsteil, das entweder ein eigenes Auslöseteil oder ein am Kontakthebel angeformtes Auslöseteil sein kann, erzielt. Damit können billigere, also schwächere Bimetalle eingesetzt werden und es sind auch energieärmere Auslöser möglich.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Anhand der Zeichnung in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • Figur 1 ein erfindungsgemäßes Schaltschloß in Ausschaltstellung,
    • Figur 2 das Schaltschloß gemäß Figur 1 in einer Zwischenstellung,
    • Figur 3 das Schaltschloß gemäß den Figuren 1 und 2 in der Einschaltstellung und
    • Figur 4 eine andere Lösung eines Schaltschlosses mit einer Zugfeder als Rückstellfeder.
  • Das erfindungsgemäße Schaltschloß, das in einen Leitungsschutzschalter eingebaut werden kann, dessen Form an sich so bekannt ist, daß sie hier nicht näher beschrieben-werden muß, ist in ein Gehäuse eingesetzt, von dem in der Figur 1 lediglich schematisch die zum Verständnis der Erfindung wichtigen Gehäuseteile sehr schematisch eingezeichnet sind. Es sind dies die mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten teilweise schraffierten Bereiche.
  • Der Leitungsschutzschalter besitzt ferner einen Schaltknebel 12 mit einem Betätigungsgriff 11, der aus dem Gehäuse herausragt und der im Ein- bzw. Ausschaltzustand gegen zwei am Gehäuse 10 liegenden Begrenzungsflächen 10a und 10b zum Anliegen kommt. Auf der dem Betätigungsgriff 11 gegenüberliegenden Seite des Betätigungsknebels ist ein Fortsatz 13 vorgesehen, an dem ein Ende eines Bügels 16 angelenkt ist; das andere Ende des Bügels 16 ist mit einer Kontaktdruckfeder 18 gelenkig verbunden, die an dem Kontakthebel 19, der ein bewegliches Kontaktstück 20 trägt, befestigt ist. Das bewegliche Kontaktstück 20 wirkt mit einem Festkontaktstück 22 zusammen; beide bilden die Kontaktstelle.
  • An dem Betätigungsknebel 11, 12, 13 ist eine Hebelrückstellfeder 14 angeformt, die als Schenkelfeder ausgebildet ist und deren eines Ende ortsfest am Gehäuse 10 und deren anderes Ende an dem Schaltknebel 12 abgestützt ist.
  • Das Schaltwerk umfaßt einen Klinkenhebel 26, der am Gehäuse 10 mit seiner Achse 27 drehbar gelagert ist und der einen hakenförmigen Absatz 29 aufweist, der sich hinter einem Rücksprung (nicht näher gezeigt) am Kontakthebel 19 abstützt; der Rücksprung am Kontakthebel 19 bildet damit das Auslöseteil und er wirkt mit dem hakenförmigen Fortsatz am Klinkenhebel 26 zur Bildung der Verklinkungsstelle 30 zusammen. Dieser Klinkenhebel 26 wird im Leitungsschutzschalter - dies sei zur Erläuterung gesagt - bei Auftreten eines Überstromes oder Kurzschlußstromes von einem thermischen oder elektromagnetischem Auslöser (Thermobimetall bzw. Tauch- oder Klappankermaghetauslöser) entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt; dabei wird die Verklinkungsstelle 30 geöffnet, so daß der Kontakthebel freigegeben wird.
  • Am Klinkenhebel 26 ist eine radiale Fahne 31 angeformt und um den Klinkenhebel 26 herumgeschlungen ist eine Rückstellfeder 32, deren eines Ende 28 sich am Gehäuse 10 abstützt, wogegen das andere Ende 33 der Rückstellfeder 32 gegen den Vorsprung 31 zum Anliegen kommt. An dem Fortsatz 13 ist ferner ein Verlängerungsteil 34 angeformt, dessen Länge so bemessen ist, daß sich das freie Ende 33 und die Verlängerung überlappen können. Am beweglichen Kontakthebel 19 greift weiterhin eine Kontaktrückstellfeder 24 an, die das bewegliche Kontaktstück dauernd in Ausschaltstellung beaufschlagt. Die Rückstellfeder 32, die hier als Dreh- bzw. Biegefeder angebracht ist, hat die Aufgabe, den Klinkenhebel 26 nach der Auslösung der Verklinkungsstelle 30 wieder in die auslösebereite Stellung zu verringern, damit die Verklinkungsstelle 30 sofort beim Einschalten verklinkt wird. Natürlich würde die Feder 32 unwirksam bleiben, wenn z.B. der thermische Auslöser verbogen bleibt und den Klinkenhebel 26 in Auslösestellung hält, was dann vorkommen kann, wenn der Schalter eingeschaltet werden würde, wenn das Thermobimetall aufgrund der unmittelbar vorhergehenden Ausschaltung noch warm und verbogen ist. Die Figur 1 zeigt nun das Schaltwerk in ausgeschaltetem Zustand. Um das Schaltwerk einschalten zu können, muß der Betätigungsgriff 11 im Uhrzeigersinn (Pfeilrichtung P) verschwenkt werden und dabei wird über den Bügel 16 das bewegliche Kontaktstück bzw. der Kontakthebel 19 in Einschaltstellung gebracht. Dabei stützt sich der Kontakthebel 19 auch an der Verklinkungsstelle 30 oder genauer gesagt an dem hakenförmigen Fortsatz 29 ab.
  • In der Figur 2 ist dargestellt, daß der Kontakthebel 19 und das bewegliche Kontaktstück 20 in Einschaltstellung gelangt sind. Die Verlängerung 34 legt sich gerade an das freie längere Ende 33 der Feder 32 an; der Einschaltvorgang ist aber noch nicht beendet. Bei weiterem Verschwenken des Betätigungsknebels 12, bis also der Betätigungsgriff 11 an dem Anschlag 10b zum Anliegen kommt, verschwenkt die Verlängerung 34 das Ende 33, so daß das Ende 33 entgegen dem Uhrzeigersinn P1 von dem Fortsatz 31 abgehoben wird. Der Betrag, um den dies erfolgt ist mit A in Figur 3 bezeichnet. Dadurch wird der Klinkenhebel praktisch von der Kraft der Rückstellfeder des Klinkenhebels entlastete so daß an der Verklinkungsstelle 30 eine geringere Kraft wirkt. Damit ist ein Verschwenken des Klinkenhebels 26 in Pfeilrichtung FR ist daher mit geringerer Kraft möglich, weil in jedem Fall die Kraft der Rückstellfeder nicht überwunden werden muß, zumindest in dem Moment des Auslösens.
  • Beim Auslösen wird die Verlängerung 34 sich wieder von dem Ende 33 entfernen und damit kann die volle Rückstellkraft wieder auf den Klinkenhebel 26 einwirken.
  • Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 4 ist zur Rückstellung des Klinkenhebels 26 eine Zugfeder 40 vorgesehen, die mit ihrem einen Ende an eine dem Fortsatz 31 entsprechende Ausformung 41 angehängt ist, wogegen das andere Ende an dem Fortsatz 13 angebracht ist. Der Schalter gemäß Figur 4 befindet sich wieder in der Ausschaltstellung in der der Ausführung gemäß Figur 1 gleichen Stellung. In dem Ausschaltzustand besitzt die Feder 40 ihre maximale Länge L1, so daß die Rückstellkraft hierbei auch maximal ist. Wenn der Schalter eingeschaltet werden soll, wenn also der Schaltknebel 42 in Pfeilrichtung P verschwenkt wird, bewegt sich der Anlenkpunkt 43 der Feder am Fortsatz 13 in die Stellung, die in der Figur 4 mit 44 bezeichnet ist. Die Länge L2 der Feder 40 ist dann kleiner als die Länge L1 der Feder 40 im ausgeschalteten Zustand.
  • Die Rückstellkraft auf den Klinkenhebel ist dabei in der Ausschaltstellung maximal.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, die in den Figuren 1 bis 4 anhand zweier Rückstellfederkonstruktionen gezeigt und erläutert worden ist, wird während des Einschaltvorganges die Rückstellfeder entlastet (siehe Figur 4) bzw. die Rückstellfunktion der Feder nach dem Herstellen des Verklinkungszustandes wirkungslos gemacht. Dadurch ergeben sich zwangsläufig geringere Entklinkungskräfte, und zwar um die Kraft der Rückstellfeder verringert, und gleichzeitig geringere Rückführungskräfte für das andere Verklinkungsteil d. h. bei der Ausgestaltung gemäß den Figuren 1 bis 4 für den beweglichen Kontakthebel. Dies bedeutet, daß entweder billigere Bimetalle (in Figur 4 ist es ein Bimetall 45, das mit einem Vorsprung 46 gegen eine Verlängerung 47 am Klinkenhebel 26 im Auslösefall anschlägt) einsetzbar sind oder energieärmere Auslöser verwendet werden können. Die Entlastung der Rückstellfedern 32 und 40 erfolgt durch Veränderung der Ruhestellung der Klinkenfedern bzw. der Rückstellfedern während des Einschaltvorganges durch ein Schaltwerkteil. Bei den erfindungsgemäßen Ausführungen ist dieses Schaltwerkteil der Betätigungsgriff 12/42.

Claims (4)

1. Schaltwerk für einen elektrischen Schalter, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter, mit einem Klinkenhebel (26), der mittels einer Rückstellfeder (32, 40) in Richtung auslösebereite Stellung beaufschlagt (belastet) ist, und mit einem mit dem Klinkenhebel (26) eine Verklinkungsstelle (30) bildenden Auslöseteil (19), das gegebenenfalls einstückig mit dem beweglichen Kontakthebel (19) verbunden oder Teil davon sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (33, 34) vorgesehen sind, die die Rückstellfeder (32) während des Einschaltvorganges nach Herstellung der Verklinkung entgegen der Rückstellrichtung beaufschlagen.
2. Schaltwerk nach Anspruch 1, mit einer als Drehfeder ausgebildeten Rückstellfeder (32), deren erstes Ende (28) ortsfest gelagert oder eingespannt und deren zweites Ende (33) sich am Klinkelhebel abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß am Schaltknebel (12) ein Fortsatz (13, 34) vorgesehen ist, der das verlängerte zweite Ende (33) eine bestimmte Wegstrecke (A) von der Abstützstelle am Klinkenhebel (26) abhebt.
3. Schaltwerk nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, mit einer als Zugfeder ausgebildeten Rückstellfeder, deren eines Ende an dem Klinkenhebel (26) angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Zugfeder (40) am Schaltknebel (42) derart angelenkt ist, daß die Rückstellkraft in der Ausschaltstellung des Schaltknebels (42) maximal ist.
4. Schaltwerz zaec dem Oberbegriff des Anspruches 1, mit einer als Druckfeder ausgebildeten Rückstellfeder, deren eines Ende an dem Klinkenhebel (26) angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Druckfeder (40) am Schaltknebel (42) derart angelenkt - ist, daß die Rückstellkraft in der Ausschaltstellung des Schaltknebels (42) maximal ist.
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