EP1709659B1

EP1709659B1 - Elektromechanischer schalter

Info

Publication number: EP1709659B1
Application number: EP04802013A
Authority: EP
Inventors: Adolf Tetik
Original assignee: Moeller Gebaudeautomation GmbH
Current assignee: Moeller Gebaudeautomation GmbH
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: EP1709659A1; WO2005069335A1; AT505093A2; AT505093B1; AT505093A3; DE502004010136D1; ATE443920T1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger elektromechanischer Schalter ist in der FR -A1-2 717 617 beschrieben. Dieser hat einen mittels eines Betätigungsknebels verschwenkbaren Kontaktträger, auf welchem bewegliche Kontakte verschwenkbar gehalten sind. Diese beweglichen Kontakte sind mittels Federn gegen Anschläge gedrückt. Oberhalb der oberen Enden der beweglichen Kontakte ist eine parallel zur Verschwenkachse des Kontaktträgers verlaufende Welle gelagert, die auf Höhe jedes Kontaktes einen Arm trägt, der mit der Welle drehfest verbunden ist. Jeder dieser Arme weist eine Stirnfläche auf, an welcher der bewegliche Kontakt beim Verschwenken des Kontaktträgers von der AUS- in die EIN-Position zur Anlage kommt und der bewegliche Kontakt durch den Arm in seiner weiteren Bewegung gehemmt wird. Bei einer weiteren Verschwenkung des Kontaktträgers in Richtung der EIN-Position, die den geschlossenen Kontaktpaaren, umfassend je einen festen Kontakt und einen beweglichen Kontakt, entspricht werden die Federn der beweglichen Kontakte mehr und mehr gespannt. In weiterer Folge läuft ein Arm mit einer Erhöhung auf eine am Kontaktträger angeordneten Schrägfläche auf. Bei diesem Auflaufen wird dieser Arm angehoben, wobei aufgrund der drehfesten Verbindung der Arme mit der Welle alle Arme angehoben werden und die beweglichen Kontakte freigeben, die sich aufgrund der Vorspannung ihrer Federn sprungartig auf ihnen zugeordnete feste Kontakte zu bewegen.
Durch dieses sprungartige Anlegen der beweglichen Kontakte an die entsprechenden feststehenden Kontakte ist sichergestellt, dass der erforderliche Kontaktdruck sehr rasch aufgebaut wird und auch anfänglich ein niedriger Übergangswiderstand der Kontakte gewährleistet ist, wodurch die Gefahr einer Erhitzung und im Extremfall ein örtliches Verschweißen der Kontakte vermieden wird.
Bei dieser Lösung ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Fixierung der Arme auf der Welle sehr genau erfolgen muss, was mit einem entsprechenden Herstellungsaufwand verbunden ist. Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Schalter der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich unabhängig von der Anzahl seiner Schaltstrecken einfach herstellen lässt und bei dem dennoch ein rascher Aufbau des Kontaktdrucks bei händischer Betätigung des Schalters sichergestellt ist und darüber hinaus aber in einfacher Weise ein Schalter mit Außenleiter- Schaltstrecken und einer Neutralleiterschaltstrecke realisiert werden kann.
Ferner ist es Ziel der Erfindung einen Schalter anzugeben, bei welchem auch nach einer hohen Anzahl an Schaltungen der rasche Aufbau der Kontaktstrecke einwandfrei funktioniert. Erfindungsgemäß wird dies bei einem Schalter der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Hierdurch wird unter Vermeidung eines hohen Bauteilaufwandes in konstruktiv einfacher Weise ein rascher und sicherer sprungartiger Aufbau des Kontaktdruckes bei händischer Betätigung des Schalters erreicht.
Des weiteren wird hierdurch erreicht, dass auf einfacher Weise unterschiedlichen Installationsgewohnheiten entsprochen werden kann, gemäß welchen einmal die Neutralleiter-Schaltstrecke links und ein anderes Mal wieder rechts von den Außenleiterschaltstrecken angeschlossen sein muss. Durch entsprechendes Weglassen des Hemmteils kann jeder Schalter sowohl an die einen als auch an die anderen Installationsgewohnheiten bei ansonsten völlig gleichbleibenden Aufbau aller Schaltstrecken adaptiert werden. Dadurch erübrigt sich die Herstellung separater Schalter für die eine oder die andere Installationsgewohnheit.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Patentanspruch 2 erlaubt es in einfacher Weise Schalterkombinationen zu schaffen.
Durch die Anordnung der Hemmteile auf einer Achse, die naturgemäß kein Drehmoment überträgt, und die Vorspannung eines jeden Hemmteiles gegen dessen Hemmstellung erübrigen sich aufwendige Justierarbeiten, wie sie bei der bekannten Lösung erforderlich sind, um eine Hemmung der beweglichen Kontakte sicherstellen zu können.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann somit bei einer Schalterkombination, die zumindest zwei aus jeweils einem beweglichen und einem zugehörigen feststehenden Kontakt bestehende Schaltstrecken aufweist, gemäß den kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 7 ausgeführt sein. Somit werden die einzelnen Hemmteile unabhängig voneinander über die Schaltwelle ausgelöst.
Eine besonders hohe Verschleißfestigkeit des Hemmteils des erfindungsgemäßen Schalters kann durch die Merkmale des Patentanspruchs 3 bzw. 4 erreicht werden.
Zur Verringerung des Platzbedarfs im Sinne einer kompakten Bauweise des Schalters hat sich das Merkmal gemäß Patentanspruch 5 als besonders zweckmäßig erwiesen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1a und 1b axonometrische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Schalters mit abgehobenem Deckel, wobei gemäß den Fig.1a und 1b die Neutralleiter- Schaltstrecke an einen jeweils anderen Ende einer Baugruppe von Außenleiter- Schaltstrecken angeordnet ist.
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schalter gemäß Fig.1b,
Fig. 3 einen Schnitt längs Linie A-A der Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt längs Linie B- B der Fig. 2,
Fig. 5 eine Draufsicht auf die beweglichen Kontakte mit Schaltwelle und Hemmteilen des Schalters gemäß Fig. 1a,
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie A- A der Fig. 5,
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie B- B der Fig. 5,
Fig. 8 einen Schnitt längs Linie C- C der Fig. 5,
Fig. 9 einen Schnitt längs Linie D- D der Fig. 5,
Fig. 10 eine Explosionsdarstellung der Anordnung nach den Fig. 1a und 5 mit Schaltschloss und Betätigungshebel,
Fig. 11 eine Explosionsdarstellung der Anordnung nach den Fig. 1b und Fig. 2, 3 und 4 mit Schaltschloss und Betätigungshebel,
Fig. 12 eine Explosionsdarstellung entsprechend jener der Fig. 10 jedoch in anderer Ansichtsrichtung,
Fig. 13 eine Explosionsdarstellung entsprechend jener der Fig. 11 jedoch in anderer Ansichtsrichtung, und
Fig. 14 und Fig. 15 Ansichten des Hemmteils.

Der erfindungsgemäße elektromechanische Schalter weist eine dem Einsatzzweck entsprechende Anzahl von Aussenleiter- Schaltstrecken, entsprechend den stromführenden Phasen des Netzes, sowie eine Neutralleiter- Schaltstrecke auf. Er kann für verschiedene Schaltfunktionen vorgesehen sein. Er kann beispielsweise ein gewöhnlicher EIN/ AUSSchalter sein, der allein zum händischen Herstellen bzw. Unterbrechen einer elektrischen Verbindung dient. Hauptanwendungsgebiet für den erfindungsgemäßen Schalter ist jedoch die Schutzschalter- Technik, d.h. er ist in der Regel als Motorschutzschalter, Leitungsschutzschalter oder als Fehlerstromschutzschalter ausgebildet. Die hier dargestellte Anzahl von drei Außenleiter- Schaltstrecken ist nicht erfindungswesentlich, je nach konkretem Anwendungsfall kann der Schalter mehr oder weniger Außenleiter- Schaltstrecken stets in Kombination mit einer Neutralleiter- Schaltstrecke aufweisen.
Nachstehend ist zunächst beispielsweise Aufbau und Funktion einer Außenleiter-Schaltstrecke A, insbesondere an Hand der Fig. 4, 6, 7 und 8, eines erfindungsgemäßen Schalters näher beschrieben. Sämtliche Außenleiter- Schaltstrecken sind ident aufgebaut.
Der erfindungsgemäße Schalter weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Schaltschloss 2 mit einem Betätigungshebel 3 gehalten sind. Dabei ist das Schaltschloss 2 mit einer Schaltwelle 4 gekoppelt, die mit Aufnahmen 5 für bewegliche Kontakte 6 versehen ist.
Weiters sind in dem Gehäuse 1 Montageplatten 22 gehalten, welche in Ausnehmungen 21 jeweils Achsen 7 aufnehmen, auf welchen Hemmteile 8 von einander unabhängig schwenkbar gehalten sind. An diesen Montageplatten 22 sind Separatoren 9 angeformt, die zwischen je zwei Kontaktpaare hineinragen, welche Kontaktpaare je einen festen Kontakt 10, der im Gehäuse 1 gehalten ist, und einen beweglichen Kontakt 6 umfassen, der in einer Aufnahme 5 gehalten ist. Dabei sind die festen und beweglichen Kontakte 10, 6 über nicht dargestellte elektrische Verbindungen mit Klemmen 11 verbunden.
Jeder Hemmteil 8 ist als hebelartiger Bauteil ausgebildet, an dessen einem Ende die Schwenkachse 7, und an dessen anderem Ende sowohl ein die Bewegung des beweglichen Kontaktes 6 über einen vorgegebenen Drehwinkel der Schaltwelle 4 hemmender Bereich als auch ein von einer von der Schaltwelle 4 bewegten Nocke 13 steuerbarer Bereich ausgebildet ist. Der hemmende Bereich ist durch eine hakenartige Abwinkelung 14 des Hemmteilendes ausgebildet, welches Hakenende in der Hemmteilslängsebene liegt. Eine den steuerbaren Bereich bildende Steuerfläche 12 ist an einer der hakenartigen Abwinkelungen 14 unmittelbar benachbarten, die Hemmteillängsebene überragenden Verbreiterung 24 ausgebildet. Zwischen seinen beiden Enden weist der aus Kunststoff bestehenden Hemmteil eine Kröpfung auf.
Die hakenförmigen Abwinkelungen 14 der Hemmteile 8 wirken mit Fortsätzen 15 (Fig. 4 und 6) der beweglichen Kontakte 6 zusammen. Dabei greifen bei geöffneten Kontakten 10, 6 die Fortsätze 15 der beweglichen Kontakte 6 in die hakenförmigen Abwinkelungen 14 der Hemmteile 8 ein.
Die beweglichen Kontakte 6 weisen an beiden Seiten, von deren Kontaktträger abstehende, fluchtende Ansätze 16 auf, die in Nuten der Aufnahmen 5 verschwenkbar gehalten sind. Dabei bilden diese Ansätze 16 die Schwenkachsen der beweglichen Kontakte 6 (Fig. 7).
Die beweglichen Kontakte 6 sind über eine Feder 18, die einen im Kontaktträger des beweglichen Kontaktes 6 gehaltenen Führungsstiftes 19 umgibt, auf einem Wandteil 26 der Aufnahme 5 abgestützt und gegen einen Anschlag 20 der Aufnahme 5 vorgespannt, wobei die Federn 18 jeweils zwischen den Nuten 17 und den Anschlägen 20 angeordnet sind. Dabei ist der Fortsatz 15 des beweglichen Kontaktes 6 an dessen an dem Anschlag 20 anliegenden Ende angeformt.
Bei fortschreitender Verdrehung der Schaltwelle 4 in Richtung der Schließstellung der Kontakte 10, 6 und damit der Verdrehung der Aufnahme 5 wird die Feder 18 mehr und mehr vorgespannt, da das eine Ende, bzw. der Fortsatz 15 des beweglichen Kontaktes 6 von der hakenförmigen Abwinkelungen 14 des Hemmteiles 8 gehalten wird, während es zum Abheben des Kontaktträgers des beweglichen Kontaktes 6 vom Anschlag 20 kommt. Dabei verdreht sich auch die Nocke 13, nähert sich mehr und mehr der Steuerfläche 12 bis die Nocke 13 die Steuerfläche 12 berührt und dann der Hemmteil 8 durch die Nocke 13 weggedrückt wird. Dabei kommt es zu einem Verschwenken der Hemmteile 8 entgegen der Kraft je einer dieser gegen deren Hemmstellung vorspannenden Feder 23 (Fig. 4,12,13).
Bei Erreichen eines entsprechenden Drehwinkels der Schaltwelle 4 ist ein Hemmteil 8 soweit verschwenkt, dass seine hakenförmige Abwinkelung 14 außer Eingriff mit dem Fortsatz 15 des beweglichen Kontaktes 6 kommt und dieser von der Feder 18 mit hoher Kraft gegen den festen Kontakt 10 gedrückt wird, wodurch sich ein rascher Aufbau des Kontaktdruckes ergibt. Dabei kommt es zu diesem Sprungverhalten des beweglichen Kontaktes 6 bei einer Stellung des beweglichen Kontaktes, bei der zwischen diesem und dem festen Kontakt 10 noch ein beträchtlicher Spalt vorhanden ist.
Ein Öffnen der Kontakte 6, 10 erfolgt durch entsprechende Betätigung des Betätigungshebels 3 und des Schaltschlosses 2, das mit der Schaltwelle 4 gekoppelt ist. Dabei wird die Schaltwelle 4 und deren Aufnahmen 5 zurückgedreht, wodurch dann die in der Fig. 2 dargestellte Lage erreicht wird.
Wie vorstehend erläutert und aus den Zeichnungen ersichtlich sind die einzelnen Außenleiter-Schaltstecken A gleichartig aufgebaut und zwar so, dass jedem beweglichen Kontakt 6 ,ein Hemmteil 8 zugeordnet ist, wobei die Hemmteile 8 unabhängig um die parallel zur Schaltwelle 4 verlaufende Achse 7 verschwenkbar sind. Zum Aufbau eines Schalters mit w Außenleiter- Schaltstrecken A können daher w gleichartig aufgebaute AußenleiterSchaltstrecken A verwendet werden, welche lediglich auf einer entsprechend langen Schaltwelle 4 anzuordnen sind. Es bedarf daher zum Aufbau eines Schalters nur w Außenleiter- Schaltstrecken A.
Die Realisierung der Neutralleiter- Schaltrecke N des erfindungsgemäßen Schalters zeigt beispielsweise Fig. 3 und Fig. 9. Der Aufbau der Neutralleiter- Schaltstrecke N entspricht jener einer Außenleiter- Schaltstrecke A mit der Ausnahme, dass kein Hemmteil vorgesehen ist, die Aufnahme 21 für die Welle 7 des Hemmteils ist freigelassen. Der Fortsatz 15 des beweglichen Kontakts 6 ruht von vornherein auf dem Anschlag 20. Wird die Schaltwelle 4 verdreht, so dreht sich die Aufnahme 5 mit und drückt den beweglichen Kontakt über die in den Nuten 17 sitzenden Ansätze 16 kontinuierlich im Sinne der Verdrehung in die Schließstellung mit den festen Kontakten 10. Da diese Verdrehung ungehindert durch den Hemmteil erfolgt, liegt keine Verzögerung des Kontaktschließvorgang vor, die Neutralleiter-Schaltstrecke wird daher vor den Außenleiter- Schaltstrecken geschlossen, ohne dass hierfür gesonderte konstruktive Maßnahmen getroffen werden müssen. Der ansonst gleichartige Aufbau der Schaltstrecken erlaubt es die Neutralleiter- Schaltstrecke an beliebiger Stelle im Schaltstreckenpaket anzuordnen. Bevorzugt erfolgt dies, wie Fig. 5, 10 und 13 zeigen, am schaltschlossseitigen Ende oder, wie die Fig. 4, 11 und 12 zeigen, am freien Ende des Schaltstrecken- Gesamtaufbaus, jeweils entsprechend zu beachtender Installationsgewohnheiten.

Claims

Elektromechanischer Schalter, wie z.B. Leitungsschutzschalter und/oder Fehlerstromschutzschalter, mit zumindest zwei aus jeweils einem beweglichen und zugehörigem feststehendem Kontakt bestehenden Schaltstrecken (N,A), wobei eine der Schaltstrecken (N,A) als Neutralleiter-Schaltstrecke (N) realisiert ist, wobei die beweglichen Kontakte (6) an einer Nocken (13) bewegenden Schaltwelle (4) schwenkbar gehalten sind und mittels Federn (18) in Richtung der Schließstellung der jeweils zusammenwirkenden Kontakte (10, 6) vorgespannt sind, wobei die beweglichen Kontakte (6) in einer der geöffneten Stellung der zusammenwirkenden Kontakte (10, 6) entsprechenden Stellung der Schaltwelle (4), die über einen Betätigungshebel (3) verdrehbar ist, jeweils an einem Anschlag (20) der Schaltwelle (4) anliegen und die beweglichen Kontakte (6) jeweils einen Fortsatz (15) aufweisen, welche Fortsätze mit Hemmteilen (8) zusammenwirken, die verschwenkbar gehalten sind und über einen vorgegebenen Drehwinkel der Schaltwelle (4) die Bewegung der beweglichen Kontakte (6) hemmen und nach Überschreiten eines vorgegebenen Drehwinkels der Schaltwelle (4) die beweglichen Kontakte (6) freigeben, dadurch gekennzeichnet, dass bei als Außenleiter- Schaltstrecken (A) eingesetzten Schaltstrecken die Hemmteile (8) schwenkbar an einer parallel zur Schaltwelle (4) verlaufenden Achse (7) gehalten und gegen deren Hemmstellung vorgespannt sind, und dass die Hemmteile (8) jeweils sowohl mit einem die Bewegung des beweglichen Kontaktes (6) über den vorgegebenen Drehwinkel der Schaltwelle (4) hemmenden Bereich (14) als auch mit einem von einer von der Schaltwelle (4) bewegten Nocke (13) steuerbaren Bereich (12) ausgebildet sind, und dass bei der als Neutralleiter- Schaltstrecke (N) eingesetzten Schaltstrecke der Hemmteil (8) weggelassen ist.
Schalter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hemmteil (8) als hebelartiger Bauteil ausgebildet ist, an dessen einem Ende eine Schwenkachse (7) und an dessen anderem Ende sowohl der die Bewegung des beweglichen Kontaktes (6) über den vorgegebenen Drehwinkel der Schaltwelle (4) hemmende Bereich (14) als auch der von einer von der Schaltwelle (4) bewegten Nocke (13) steuerbare Bereich (12) ausgebildet ist.
Schalter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des hebelartigen Bauteils einerseits zur Hemmung der Kontaktbewegung in Form eines Hakens (14) abgewinkelt und andererseits zur Steuerung durch die Nocke (3) in Form einer Steuerfläche (12) ausgebildet ist.
Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche an einer eine längsseitige Begrenzungsfläche des hebelartigen Bauteils überragenden Verbreiterung (24) ausgebildet ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hebelartige Bauteil gekröpft ausgebildet ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hemmteil (8) aus Kunststoff hergestellt ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welcher zumindest zwei aus jeweils einem beweglichen und einem zugehörigen feststehenden Kontakt bestehende AußenleiterSchaltstrecken (A) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem beweglichen Kontakt ein Hemmteil (8) zugeordnet ist, und das die Hemmteile (8) voneinander unabhängig um die parallel zur Schaltwelle (4) verlaufende Achse (7) verschwenkbar sind.