EP2725600B1 - Niederspannungsschutzgerät - Google Patents

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EP2725600B1
EP2725600B1 EP20120189791 EP12189791A EP2725600B1 EP 2725600 B1 EP2725600 B1 EP 2725600B1 EP 20120189791 EP20120189791 EP 20120189791 EP 12189791 A EP12189791 A EP 12189791A EP 2725600 B1 EP2725600 B1 EP 2725600B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lever
arm
catch
protection device
switching point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP20120189791
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2725600A1 (de
Inventor
Eric Kuttruff
Juerg Pfister
Thomas Busenhart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Schweiz AG filed Critical ABB Schweiz AG
Priority to EP20120189791 priority Critical patent/EP2725600B1/de
Publication of EP2725600A1 publication Critical patent/EP2725600A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2725600B1 publication Critical patent/EP2725600B1/de
Active legal-status Critical Current
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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
    • H01H71/505—Latching devices between operating and release mechanism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/505—Latching devices between operating and release mechanism
    • H01H2071/508—Latching devices between operating and release mechanism with serial latches, e.g. primary latch latched by secondary latch for requiring a smaller trip force
    • 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
    • H01H71/58—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by push-button, pull-knob, or slide

Definitions

  • the present invention relates to a low-voltage protection device according to the introductory part of claim 1.
  • the low-voltage protection device prevents electrical accidents and fires in electrical systems and is generally designed as a fault-protected socket or as line or motor protection switch.
  • a designed as a circuit breaker protection device of the type mentioned is in DE 10 2004 055 564 A1 described.
  • This circuit breaker includes a two switching pieces having switching point and a switching mechanism with a serving as a drive knob for manual closing and opening the switch.
  • the driving force generated manually or else by a supercharged drive spring is transmitted to a pivotally mounted, two-armed contact lever via a pivotally coupled to the drive the contact lever has two lever arms, of which the first is pivotally connected to a trained as a flap output member of the rotary joint gear ,
  • the second lever arm carries a movable of the two contact pieces.
  • a latch mechanism acts with a pawl lever on a bracket of the rotary joint mechanism and inhibits the movement of the bracket and thus also acting as the output element tab with closed switching point.
  • EP 0 641 045 B1 describes a designed as a fault-protected socket low-voltage protection device.
  • This protective device includes a housing which accommodates modular units of a socket and a residual current circuit breaker, such as plug contacts, a contact arrangement with at least one switching point formed by two switching pieces, a summation current transformer, a magnetic release, a switching mechanism with a latch having a latch and a test circuit.
  • the switching mechanism has a drive of a movable of the two contact pieces Serving actuator, is transmitted from the driving force via a provided in the switch lock, verklinkbares rotary joint gear on a pivotally mounted contact carrier of the movable contact piece.
  • the object is to provide a low-voltage protection device of the type mentioned, the switching mechanism is characterized by a small footprint.
  • a low-voltage protection device comprising a two switching pieces having switching point and a switching mechanism with a manually operable drive to close and open the switching point, a non-positively coupled to the drive rotary joint gear, a pivotally mounted, two-armed contact lever with two lever arms, of which the first lever arm is pivotally connected to a driven member of the rotary joint gear and the second lever arm carries a movable one of the two contact pieces, and a latch mechanism which inhibits the movement of the driven member when the switch is closed.
  • the latch mechanism includes two pivotally mounted pawls and the output member forming, two-armed latch lever with two lever arms, of which the manual closing of the switch the first lever arm is latched into the first latch and the second lever arm after the notching of the first lever arm from the first pawl in the second latch is latched.
  • the manual closure of the switch can be done in two consecutive phases.
  • the pawl lever can first engage in a first of the two pawls.
  • the manually applied driving force can now be transmitted to the contact lever via the latch lever which can be fixed on the contact lever.
  • the first pawl can be opened and the ratchet lever can be disengaged.
  • the briefly releasable latch lever can now engage in the second latch.
  • a contact spring transmits sufficient contact force on the closed switch and charged for automatic opening of the switch energy storage elements, such as a drive spring and a contact lever spring, the switching mechanism charged with sufficient energy are.
  • a switching mechanism containing the drive, the swivel joint, the pawl mechanism and the contact lever is therefore designed to be extremely compact and has small space dimensions. The properties of the low-voltage protection device therefore remain intact despite reduced geometric dimensions of the switching mechanism.
  • the first pawl may be formed with two arms and be mounted on the contact lever, a first positive connection formed by the first lever arm of the ratchet lever and a first arm of the first pawl can fix the latch lever on manual closing on the contact lever and can after releasing the first positive connection of the second arm of the pawl lever and a first at least two arms of the second pawl form a second releasable when opening the switching point positive engagement.
  • the protective device according to the invention can have a stationary stop cooperating with the first arm of the first pawl for releasing the first positive connection.
  • the second arm of the first pawl can be guided on manual opening of the switching point to the second arm of the second pawl.
  • the swivel linkage may have a pivotally mounted, from the drive and a rechargeable during manual closing of the switching point drive spring drive force acted upon drive member and a with the Drive member hingedly connected coupling member and the articulated with the coupling member latch lever.
  • the coupling element of the rotary joint transmission may be bent in the manner of a banana.
  • the drive may further comprise a manually displaceable for manually opening and closing the switch against the action of a return spring, positively coupled to a drive member of the swivel gear slider, and in the slide a first trigger lever can be pivotally mounted, the Manual opening of the switching point to the first lever arm of the first pawl is feasible.
  • first release lever is designed with two arms, then a first of the two arms can carry a trigger head striking the first arm of the first pawl during manual opening and a stop can be arranged on the slider on which the second arm of the first trigger lever engages when the switch point is closed manually is supportable.
  • the movable contact piece can be mounted pivotably against the force of a contact spring on the second lever arm of the contact lever.
  • the low-voltage protection device may further comprise a current trigger which can be activated by a fault current, a short-circuit current or an overcurrent and which can be guided via a pivotably mounted, resetable second triggering lever directly to the second arm or to a third arm of the second pawl.
  • the mechanical actuator of the current release can be directly guided to the second arm or to a third arm of the second pawl.
  • the switching point 20 is formed by two switching pieces 21 and 22, of which the switching piece 21 is mounted pivotably relative to the force of a contact spring 23 on an arm 62 of the contact lever 60.
  • the switching piece 22 is fixedly held in the housing 10.
  • switching point 20 is the movable Switching piece 21 supported by a contact force formed by the prestressed contact spring 23 on the fixed contact piece 22.
  • the drive 30 has a (not visible in the upper section) guided through the housing 10 actuating button 31 to which a slide 32 held in the housing is attached.
  • the remote from the actuating button 31 end of the slider 32 is supported on a stationary return spring 33.
  • On the slide 32 a pivotable about a held in the slide 30 axis 321, two-armed release lever 34 is mounted.
  • An arm 341 of the trigger lever 34 has a trigger head 342, which cooperates with the latch mechanism 70 when manually opening the switch 20.
  • a stop 322 mounted on the slide 30 ensures that the pivoting range of the release lever 34, which is then temporarily pivoted clockwise in the case of manual closing of the switching point, is limited.
  • the drive spring 40 is supported with a low bias on a fixedly arranged in the housing 10 stop 11 and a bearing 521 of a drive member 52 of the rotary joint gear 50.
  • the drive member 52 is pivotally mounted on the stationary shaft 51 and is acted upon by the drive 30 and the supercharged drive spring 40 with driving force.
  • a banana-shaped bent trained coupling member 53 is pivotally connected at its one end to a lever arm of the drive member 52.
  • the other end of the coupling member 53 is connected to a trained as a pawl 54 output member of the rotary joint gear 50.
  • the output member resp. the pawl lever 54 is pivotally connected via a pivot joint 63 with a lever arm 64 of the contact lever 60.
  • a contact lever spring 66 is supported on a stop 14 fixedly arranged in the housing 10 and a spring stop 65 integrated in the lever arm 62.
  • the latch mechanism 70 includes the pivot lever pivotally mounted on the pivot 63 63, a two-armed pawl 71 pivotally mounted on the arm 64 of the contact lever 60, and a pawl 73 pivotable about a fixed axis 72.
  • the two switching pieces 21, 22 are electrically isolated from each other and the drive spring 40 and the contact lever spring 66 are largely discharged.
  • the actuating button 31 is guided against the force of the return spring 33 upwards in a defined position.
  • the drive member 52 is supported by a force determined by the slightly biased drive spring 40 on the stationary held in the housing 10 stop 11 and is pivotally mounted against the support force in the counterclockwise direction about the axis 51.
  • the movable contact piece 21 and thus also the contact lever 60 are supported at open switching point 20 with a low biasing force on a fixedly arranged in the housing 10 stop 13.
  • the contact lever 60 and thus also the switching piece 21 are mounted counter to the supporting force in a clockwise direction about the axis 61 pivotally.
  • the drive member 52 - and via the rotary joint gear 50 and the contact lever 60 and the movable contact piece 21 - are therefore in a defined position.
  • the two pawls 71 and 73 are also in defined positions and are respectively counter to the force of a non-designated prestressed spring counterclockwise (pawl 71), respectively. pivoted clockwise (latch 73).
  • the actuating button 31 and thus the slider 32 is pressed against the restoring force of the spring 33 down.
  • a transmission is operative, which converts the thrust of the slider 32 in a counter-clockwise pivotal movement of the drive member 52 and at the same time causes the trigger lever 34 is pivoted clockwise.
  • the trigger head 342 is then pivoted to the left, whereas the located above the axis 321 lever arm of the trigger lever 34 is then pivoted to the right and supported on the stop 322.
  • This pivotal movement acts on the coupling lever 53 on the pawl lever 54 and turns it on the pivot 63 in the counterclockwise direction in the Fig. 1 apparent position.
  • first phase rotates (with further rotated counterclockwise drive member 52) of the contact lever 60 in a clockwise direction.
  • the movable contact 21 is brought close to the fixed contact 22 and the switch 20 is not yet closed.
  • the drive spring 40 and the contact lever spring 66 are much more charged than at the beginning of the first phase.
  • the end Fig.2 apparent end of the first phase is determined by a stationary held in the housing stop 12, to which when closing the switch 20 to the left moved arm 711 of the pawl 71 is performed. As in Fig.2 shown, the pawl 71 is then rotated counterclockwise while the positive connection V 1 between the lever arm 711 and the lever arm 541 repealed.
  • the latch lever 54 A attached to its end located above the swivel joint 63 lever arm 542, not designated nose rotates counterclockwise slightly about the pivot 63. hooked with a projection (at the end of Ams 731 Fig.1 ) of the two-armed latch 73 is attached.
  • the manual closing of the switch 20 takes place in two successive phases.
  • the pawl lever 54 initially latches into the pawl 71 pivotally mounted on the contact lever 60.
  • the manually applied driving force is then transmitted to the contact lever 60 via the latch lever 54 fixed to the contact lever when the rotary joint 63 is fixed.
  • the pawl 71 is opened and the latch lever is disengaged.
  • the briefly released latch lever 54 can now latch in the pivotally mounted on the stationary axis 72 pawl 73.
  • the pawl lever 54 may have a much smaller length compared to a pawl lever which is latched in the manual closing of the switch only in a single pawl.
  • a drive mechanism 30, the rotary joint gear 50, the latch mechanism 70 and the contact lever 60 containing switching mechanism is therefore extremely compact and has small space dimensions. The properties of the low-voltage protection device therefore remain intact despite reduced geometric dimensions of the switching mechanism.
  • the trigger head 342 proposes the lever arm 711 of the pawl 71.
  • the pawl 71 is now rotated counterclockwise and strikes with its lever arm 712 on a lever arm 732 of the pawl 73.
  • the pawl is turned clockwise.
  • FIG. 4 apparent power trigger 80 is provided.
  • This current release is activated when a fault current, a short-circuit current or an overcurrent occurs.
  • a mechanical actuator which is typically designed as a ram 81 in the event of a fault or short-circuit current release, shifts as a result of electromagnetic or thermal forces and strikes a pivotably mounted, releasable release lever 82. This lever is rotated counterclockwise, thereby striking a lever arm 733 of the pawl 73 at.
  • a simplified embodiment of the low-voltage protection device is achieved when the lever arm 733 is omitted and the release lever 82 cooperates with the lever arm 732.
  • the release lever 82 can be omitted and the trigger 80 can act directly on the arm 733 or even the arm 732.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Niederspannungsschutzgerät nach dem einleitenden Teil von Patentanspruch 1. Das Niederspannungsschutzgerät verhütet Elektrounfälle und Brände in elektrischen Anlagen und ist im allgemeinen als fehlerstromgeschützte Steckdose oder als Leitungs- oder Motorschutzschalter ausgebildet.
    • STAND DER TECHNIK
  • Ein als Leitungsschutzschalter ausgebildetes Schutzgerät der eingangs genannten Art ist in DE 10 2004 055 564 A1 beschrieben. Dieser Schutzschalter enthält eine zwei Schaltstücke aufweisenden Schaltstelle und eine Schaltmechanik mit einem als Antrieb dienenden Schaltknebel zum manuellen Schliessen und Öffnen der Schaltstelle. Die manuell oder aber auch von einer aufgeladenen Antriebsfeder erzeugte Antriebskraft wird über ein mit dem Antrieb kraftschlüssig gekoppeltes Drehgelenkgetriebe auf einen schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Kontakthebel übertragen Der Kontakthebel weist zwei Hebelarme auf, von denen der erste gelenkig mit einem als Lasche ausgebildeten Abtriebsglied des Drehgelenkgetriebes verbunden ist. Der zweite Hebelarm trägt ein bewegliches der beiden Schaltstücke. Ein Klinkenmechanismus wirkt mit einem Klinkenhebel auf einen Bügel des Drehgelenkgetriebes und hemmt bei geschlossener Schaltstelle die Bewegung des Bügels und damit auch der als Abtriebselement wirkenden Lasche.
  • EP 0 641 045 B1 beschreibt ein als fehlerstromgeschützte Steckdose ausgebildetes Niederspannungsschutzgerät. Dieses Schutzgerät enthält ein Gehäuse, das modulare Einheiten einer Steckdose und eines Fehlerstromschutzschalters aufnimmt, wie Steckkontakte, eine Kontaktanordnung mit mindestens einer von zwei Schaltstücken gebildeten Schaltstelle, einen Summenstromwandler, einen Magnetauslöser, eine Schaltmechanik mit einem eine Klinke aufweisenden Schaltschloss und einen Prüfstromkreis. Die Schaltmechanik weist ein dem Antrieb eines beweglichen der beiden Schaltstücke dienendes Betätigungsorgan auf, von dem Antriebskraft über ein im Schaltschloss vorgesehenes, verklinkbares Drehgelenkgetriebe auf einen schwenkbar gelagerten Kontaktträger des beweglichen Schaltstücks übertragen wird.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Niederspannungsschutzgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Schaltmechanik sich durch einen geringen Raumbedarf auszeichnet.
  • Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Niederspannungsschutzgerät bereitgestellt, enthaltend eine zwei Schaltstücke aufweisende Schaltstelle und eine Schaltmechanik mit einem manuell betätigbaren Antrieb zum Schliessen und Öffnen der Schaltstelle, einem mit dem Antrieb kraftschlüssig gekoppelten Drehgelenkgetriebe, einem schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Kontakthebel mit zwei Hebelarmen, von denen der erste Hebelarm gelenkig mit einem Abtriebsglied des Drehgelenkgetriebes verbunden ist und der zweite Hebelarm ein bewegliches der beiden Schaltstücke trägt, und mit einem Klinkenmechanismus, der bei geschlossener Schaltstelle die Bewegung des Abtriebsglieds hemmt.
  • Der Klinkenmechanismus enthält zwei schwenkbar gelagerte Klinken sowie einen das Abtriebsglied bildenden, zweiarmigen Klinkenhebel mit zwei Hebelarmen, von denen beim manuellen Schliessen der Schaltstelle der erste Hebelarm in die erste Klinke einklinkbar ist und der zweite Hebelarm nach dem Ausklinken des ersten Hebelarms aus der ersten Klinke in die zweite Klinke einklinkbar ist.
  • Da der Klinkenmechanismus zwei Klinken enthält, kann das manuelle Schliessen der Schaltstelle in zwei aufeinanderfolgenden Phasen erfolgen. In der ersten Phase kann der Klinkenhebel zunächst in eine erste der beiden Klinken einklinken. Die manuell aufgebrachten Antriebskraft kann nun über den am Kontakthebel festsetzbaren Klinkenhebel auf den Kontakthebel übertragen werden. Bevor der Klinkenhebel ausklinken kann, kann die erste Klinke geöffnet und der Klinkenhebel ausgeklinkt werden. Der kurzzeitig freisetzbare Klinkenhebel kann nun in die zweite Klinke einklinken. Die zum definitiven Schliessen der Schaltstelle noch benötigte manuell aufgebrachte Antriebskraft kann jetzt solange übertragen werden, bis die Schaltstelle endgültig geschlossen ist, eine Kontaktfeder eine ausreichende Kontaktkraft auf die geschlossene Schaltstelle übertragt und zum automatischen Öffnen der Schaltstelle eingesetzte Energiespeicherelemente, wie eine Antriebsfeder und eine Kontakthebelfeder, der Schaltmechanik mit einer ausreichenden Energie aufgeladen sind.
  • Aufgrund der Hemmwirkung der ersten Klinke praktisch ab Beginn und der Hemmwirkung der zweiten Klinke bis zum Ende des manuellen Schliessens der Schaltstelle kann der Klinkenhebel gegenüber einem Klinkenhebel, der beim manuellen Schliessen der Schaltstelle nur in eine einzige Klinke eingeklinkt ist, eine wesentlich kleinere Länge aufweisen. Eine den Antrieb, das Drehgelenkgetriebe, den Klinkenmechanismus und den Kontakthebel enthaltende Schaltmechanik ist daher äusserst kompakt ausgebildet und weist geringe Raumabmessungen auf. Die Eigenschaften des Niederspannungs-Schutzgerätes bleiben daher trotz reduzierter geometrischer Abmessungen der Schaltmechanik vollständig erhalten.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Niederspannungs-Schutzgeräts nach der Erfindung kann die erste Klinke zweiarmig ausgebildet und am Kontakthebel gelagert sein, kann ein vom ersten Hebelarm des Klinkenhebels und einem ersten Arm der ersten Klinke gebildeter erster Formschluss den Klinkenhebel beim manuellen Schliessen am Kontakthebel festsetzen und können nach dem Lösen des ersten Formschlusses der zweite Arm des Klinkenhebels und ein erster mindestens zweier Arme der zweiten Klinke einen zweiten beim Öffnen der Schaltstelle lösbaren Formschluss bilden.
  • Ferner kann das erfindungsgemässe Schutzgerät einen mit dem ersten Arm der ersten Klinke zusammenwirkenden, feststehenden Anschlag zum Lösen des ersten Formschlusses aufweisen. Der zweite Arm der ersten Klinke kann beim manuellen Öffnen der Schaltstelle an den zweite Arm der zweiten Klinke führbar sein.
  • Das Drehgelenkgetriebe kann ein schwenkbar gelagertes, vom Antrieb und einer beim manuellen Schliessen der Schaltstelle aufladbaren Antriebsfeder mit Antriebskraft beaufschlagbares Antriebsglied aufweisen sowie ein mit dem Antriebsglied gelenkig verbundenes Koppelglied sowie den mit dem Koppelglied gelenkig verbundenen Klinkenhebel.
  • Um den Raumbedarf der Schaltmechanik des erfindungsgemässe Niederspannungs-Schutzgerätes zusätzlich zu reduzieren, kann das Koppelglied des Drehgelenkgetriebes nach Art einer Banane gebogen ausgebildet sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Schutzgerätes kann der Antrieb ferner einen zum manuellen Öffnen und Schliessen der Schaltstelle entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder verschiebbaren, kraftschlüssig mit einem Antriebsglied des Drehgelenkgetriebes gekoppelten Schieber aufweisen, und kann im Schieber ein erster Auslösehebel schwenkbar gelagert sein kann, der beim manuellen Öffnen der Schaltstelle an den ersten Hebelarm der ersten Klinke führbar ist.
  • Ist der erste Auslösehebel zweiarmig ausgebildet, so kann ein erster beider Arme einen beim manuellen Öffnen der Schaltstelle am ersten Arm der ersten Klinke anschlagenden Auslösekopf tragen und kann am Schieber ein Anschlag angeordnet sein, auf dem beim manuellen Schliessen der Schaltstelle der zweite Arm des ersten Auslösehebels abstützbar ist.
  • Das bewegliche Schaltstück kann entgegen der Kraft einer Kontaktfeder schwenkbar auf dem zweiten Hebelarm des Kontakthebels gelagert sein.
  • Das Niederspannungsschutzgerät kann ferner einen von einem Fehlerstrom, einem Kurzschlussstrom oder einem Überstrom aktivierbaren Stromauslöser mit einem mechanischen Betätigungsorgan enthalten, das über einen schwenkbar gelagerten, rückstellbaren zweiten Auslösehebel direkt an den zweiten Arm oder an einen dritten Arm der zweiten Klinke führbar ist.
  • In einer alternativen Ausführungsform des Schutzgerätes kann das mechanische Betätigungsorgan des Stromauslösers direkt an den zweiten Arm oder an einen dritten Arm der zweiten Klinke führbar sein.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigt jeweils in schematischer Darstellung:
    • Fig.1
    ein Niederspannungs-Schutzgerät nach der Erfindung, bei dem beim manuellen Schliessen einer Schaltstelle ein Klinkenhebel eines zwei Klinken enthaltenden Klinkenmechanismus in die erste Klinke eingeklinkt ist,
    Fig.2
    das Schutzgerät nach Fig.1, bei dem beim manuellen Schliessen der Schaltstelle der Klinkenhebel aus der ersten Klinke ausgeklinkt und in die zweite Klinke eingeklinkt ist,
    Fig.3
    das Schutzgerät nach den Figuren 1 und 2, bei dem beim manuellen Öffnen der Schaltstelle der Klinkenhebel gerade aus der zweiten Klinke ausgeklinkt wird, und
    Fig.4
    eine Ausführungsform des Schutzgerätes nach den Figuren 1 bis 3 mit einem Stromauslöser, bei dem beim Auftreten eines Fehler-, Kurzschluss-oder Überstroms der Klinkenhebel gerade aus der zweiten Klinke ausgeklinkt wird.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Niederspannungs-Schutzgerät, welches typischerweise als fehlerstromgeschützte Steckdose oder als Leitungsschutzschalter ausgebildet ist, enthält ein nur als strukturlose Innenwand dargestelltes Gehäuse 10 und im Inneren des Gehäuses angeordnet:
    • eine Schaltstelle 20, einen manuell betätigbaren Antrieb 30, eine um eine feststehende Achse 51 schwenkbare Antriebsfeder 40, ein Drehgelenkgetriebe 50,
    • einen um eine feststehende Achse 61 schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Kontakthebel 60 und einen Klinkenmechanismus 70.
  • Die Schaltstelle 20 ist von zwei Schaltstücken 21 und 22 gebildet, von denen das Schaltstück 21 gegenüber der Kraft einer Kontaktfeder 23 schwenkbar auf einem Arm 62 des Kontakthebels 60 gelagert ist. Das Schaltstück 22 ist feststehend im Gehäuse 10 gehalten. Bei geschlossener Schaltstelle 20 ist das bewegliche Schaltstück 21 mit einer von der vorgespannten Kontaktfeder 23 gebildeten Kontaktkraft auf dem feststehenden Schaltstück 22 abgestützt.
  • Der Antrieb 30 weist eine (im nicht ersichtlichen oberen Abschnitt) durch das Gehäuse 10 geführte Betätigungstaste 31 auf, an der ein im Gehäuse gehaltener Schieber 32 befestigt ist. Das von der Betätigungstaste 31 abgewandte Ende des Schiebers 32 ist auf einer ortsfesten Rückstellfeder 33 abgestützt. Am Schieber 32 ist ein um eine im Schiebers 30 gehaltene Achse 321 schwenkbarer, zweiarmiger Auslösehebel 34 gelagert. Ein Arm 341 des Auslösehebels 34 weist einen Auslösekopf 342 auf, der beim manuellen Öffnen der Schaltstelle 20 mit dem Klinkenmechanismus 70 zusammenwirkt. Ein am Schieber 30 befestigter Anschlag 322 sorgt dafür, dass beim manuellen Schliessen der Schaltstelle der Schwenkbereich des dann zeitweise im Uhrzeigersinn geschwenkten Auslösehebels 34 begrenzt ist.
  • Die Antriebsfeder 40 ist mit geringer Vorspannung an einem ortsfest im Gehäuse 10 angeordneten Anschlag 11 und einer Lagerstelle 521 eines Antriebsglieds 52 des Drehgelenkgetriebes 50 abgestützt.
  • Das Antriebsglied 52 ist an der ortsfesten Achse 51 schwenkbar gelagert und ist vom Antrieb 30 und der aufgeladenen Antriebsfeder 40 mit Antriebskraft beaufschlagbar. Ein bananenförmig gebogen ausgebildetes Koppelglied 53 ist mit seinem einen Ende gelenkig mit einem Hebelarm des Antriebsglieds 52 verbunden. Das andere Ende des Koppelglieds 53 ist mit einem als Klinkenhebel 54 ausgebildeten Abtriebsglied des Drehgelenkgetriebes 50 verbunden. Das Abtriebsglied resp. der Klinkenhebel 54 ist über ein Drehgelenk 63 gelenkig mit einem Hebelarm 64 des Kontakthebels 60 verbunden.
  • Eine Kontakthebelfeder 66 ist an einem ortsfest im Gehäuse 10 angeordneten Anschlag 14 und einem in den Hebelarm 62 integrierten Federanschlag 65 abgestützt.
  • Der Klinkenmechanismus 70 enthält den am Gelenk 63 schwenkbar gelagerten Klinkenhebel 54, eine am Arm 64 des Kontakthebels 60 schwenkbar gelagerte zweiarmige Klinke 71 und eine um eine ortsfeste Achse 72 schwenkbare Klinke 73.
  • Bei geöffneter Schaltstelle 20 sind die beiden Schaltstücke 21, 22 voneinander galvanisch getrennt und sind die Antriebsfeder 40 und die Kontakthebelfeder 66 weitgehend entladen. Die Betätigungstaste 31 ist entgegen der Kraft der Rückstellfeder 33 nach oben in eine definierte Position geführt. Das Antriebsglied 52 stützt sich mit einer durch die geringfügig vorgespannte Antriebsfeder 40 bestimmten Kraft an dem feststehend im Gehäuse 10 gehaltenen Anschlag 11 ab und ist entgegen der Abstützkraft im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 51 schwenkbar gelagert.
  • Das bewegliche Schaltstück 21 und damit auch der Kontakthebel 60 sind bei geöffneter Schaltstelle 20 mit geringer Vorspannkraft auf einem ortsfest im Gehäuse 10 angeordneten Anschlag 13 abgestützt. Der Kontakthebel 60 und damit auch das Schaltstück 21 sind entgegen der Abstützkraft im Uhrzeigersinn um die Achse 61 schwenkbar gelagert.
  • Das Antriebsglied 52 - und über das Drehgelenkgetriebe 50 und den Kontakthebel 60 auch das bewegliche Schaltstück 21 - befinden daher in einer definierten Position. Die beiden Klinken 71 und 73 befinden ebenfalls in definierten Positionen und sind jeweils entgegen der Kraft einer nicht bezeichneten vorgespannten Feder im Gegenuhrzeigersinn (Klinke 71) resp. im Uhrzeigersinn (Klinke 73) schwenkbar gelagert.
  • Zum Schliessen der Schaltstelle wird die Betätigungstaste 31 und damit auch der Schieber 32 gegen die Rückstellkraft der Feder 33 nach unten gedrückt. Bei dieser nach unten erfolgenden Bewegung des Schiebers 32 wird ein Getriebe wirksam, das den Schub des Schiebers 32 in eine im Gegenuhrzeigersinn erfolgende Schwenkbewegung des Antriebsglieds 52 umwandelt und zugleich bewirkt, dass der Auslösehebel 34 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Der Auslösekopf 342 ist dann nach links geschwenkt, wohingegen der oberhalb der Achse 321 befindliche Hebelarm des Auslösehebels 34 dann nach rechts geschwenkt und auf dem Anschlag 322 abgestützt ist. Diese Schwenkbewegung wirkt über das Koppelglied 53 auf den Klinkenhebel 54 und dreht diesen am Drehgelenk 63 im Gegenuhrzeigersinn in die aus Fig. 1 ersichtliche Position. In dieser Position schlägt ein unterhalb des Gelenks 63 ansetzender Hebelarm 541 des Klinkenhebels 54 mit einer nicht bezeichneten Nase an einen Vorsprung, der am Ende eines Hebelarms 711 der zweiarmigen Klinke 71 angebracht ist. Da die Klinke 71 im Uhrzeigersinn mit Vorspannkraft gehalten ist, verhaken sich dabei die beiden Arme 541 und 711 unter Bildung eines Formschlusses V1, der den Klinkenhebel 54 am Kontakthebel 60 festsetzt.
  • In einer nun einsetzenden ersten Phase dreht sich (bei weiter im Gegenuhrzeigersinn gedrehten Antriebsglied 52) der Kontakthebel 60 im Uhrzeigersinn. Am Ende der ersten Phase ist das bewegliche Schaltstück 21 nahe an das feststehende Schaltstück 22 herangeführt und ist die Schaltstelle 20 noch nicht geschlossen. Zugleich sind dann die Antriebsfeder 40 und die Kontakthebelfeder 66 wesentlich stärker als zu Beginn der ersten Phase aufgeladen.
  • Das aus Fig.2 ersichtliche Ende der ersten Phase wird durch einen feststehend im Gehäuse gehaltenen Anschlag 12 bestimmt, an den der beim Schliessen der Schaltstelle 20 nach links bewegte Arm 711 der Klinke 71 geführt wird. Wie in Fig.2 dargestellt wird die Klinke 71 dann im Gegenuhrzeigersinn verdreht und dabei der Formschluss V1 zwischen dem Hebelarm 711 und dem Hebelarm 541 aufgehoben. Beim Aufheben des Formschlusses V1 dreht sich der Klinkenhebel 54 im Gegenuhrzeigersinn geringfügig um das Drehgelenk 63. Eine an seinem oberhalb des Drehgelenks 63 befindlichen Hebelarm 542 angebrachte, nicht bezeichnete Nase verhakt sich mit einem Vorsprung, der am Ende eines Ams 731 (Fig.1) der zweiarmigen Klinke 73 angebracht ist. Da die Klinke 73 im Gegenuhrzeigersinn mit Vorspannkraft gehalten ist, setzt ein vom Hebelarm 542 des Klinkenhebels 54 und dem Hebelarm 731 der Klinke 73 gebildeter Formschluss V2 den Klinkenhebel 54 am Kontakthebel 60 fest und wird nun in einer zweiten Phase die noch nicht vollständig geschlossene Schaltstelle 20 definitiv geschlossen, werden die Antriebsfeder 40 und die Kontakthebelfeder 66 komplett aufgeladen und wird das kippbar auf dem Hebelarm 62 des Kontakthebels 60 gelagerte, bewegliche Schaltstücks 21 unter Bildung der erforderlichen Kontaktkraft in seine Endposition geschwenkt. Es wird so eine aus den Figuren 3 und 4 ersichtliche Position erreicht, in der die Schaltstelle 20 geschlossen ist und die beiden Schaltstücke 21 und 22 mit einer von der nun ausreichend vorgespannten Kontaktfeder 23 erzeugten Kontaktkraft belastet sind. Der Schieber 32 und damit auch die Betätigungstaste 31 sind vom Antriebsglied 52 des Drehgelenkgetriebes abgekoppelt und sind durch die Rückstellfeder 33 wieder in die vor Beginn des Schliessvorgangs eingenommene Ausgangsposition zurückgeführt.
  • Dadurch, dass der Klinkenmechanismus zwei Klinken 71 und 73 enthält, erfolgt das manuelle Schliessen der Schaltstelle 20 in zwei aufeinanderfolgenden Phasen. In der ersten Phase klinkt der Klinkenhebel 54 zunächst in die am Kontakthebel 60 schwenkbar gelagerte Klinke 71 ein. Die manuell aufgebrachten Antriebskraft wird nun über den bei fixiertem Drehgelenk 63 am Kontakthebel festgesetzten Klinkenhebel 54 auf den Kontakthebel 60 übertragen. Bevor der Klinkenhebel 54 ausklinken kann, wird die Klinke 71 geöffnet und der Klinkenhebel ausgeklinkt. Der kurzzeitig freigesetzte Klinkenhebel 54 kann nun in die an der ortsfesten Achse 72 schwenkbar gelagerte Klinke 73 einklinken. Die zum definitiven Schliessen der Schaltstelle 20 noch benötigte manuell aufgebrachte Antriebskraft wird jetzt über den nicht mehr am Kontakthebel 60 festgesetzten, aber in die ortsfeste Klinke 73 eingeklinkten Klinkenhebel 54 und das wieder bewegliche Drehgelenk 63 auf den Kontakthebel 60 übertragen und zwar solange bis die Schaltstelle 20 endgültig geschlossen ist, die Kontaktfeder 23 eine ausreichende Kontaktkraft auf die geschlossene Schaltstelle 20 übertragt, die Kontakthebelfeder 66 mit einer für eine automatische Öffnung der Schaltstelle 20 ausreichenden Energie aufgeladen ist und die Antriebsfeder 40 eine ausreichende Energie aufweist, um den Klinkenmechanismus 70, insbesondere den Klinkenhebel 54, nach dem Öffnen der Schaltstelle 20 wieder in die (weitgehend aus Fig.1 ersichtliche) Startposition zurückzuführen.
  • Aufgrund der Hemmwirkung der Klinke 71 praktisch ab Beginn und der Klinke 73 bis zum Ende des manuellen Schliessens der Schaltstelle, kann der Klinkenhebel 54 gegenüber einem Klinkenhebel, der beim manuellen Schliessen der Schaltstelle nur in eine einzige Klinke eingeklinkt ist, eine wesentlich kleinere Länge aufweisen. Ein den Antrieb 30, das Drehgelenkgetriebe 50, den Klinkenmechanismus 70 und den Kontakthebel 60 enthaltende Schaltmechanik ist daher äusserst kompakt ausgebildet und weist geringe Raumabmessungen auf. Die Eigenschaften des Niederspannungs-Schutzgerätes bleiben daher trotz reduzierter geometrischer Abmessungen der Schaltmechanik vollständig erhalten. Beim manuellen Öffnen der Schaltstelle 20 werden die Betätigungstaste 31 und damit auch der Schieber 32 nach unten gedrückt. Da die Antriebsfeder 40 noch aufgeladen ist, sind nun im Unterschied zum vorher beschriebenen Schliessvorgang der Schieber 32 und das Drehgelenkgetriebe 50 nicht miteinander kraftschlüssig gekoppelt und dementsprechend auch der Auslösehebel 34 nicht im Uhrzeigersinn verdreht. Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, schlägt der Auslösekopf 342 am Hebelarm 711 der Klinke 71 an. Die Klinke 71 wird nun im Gegenuhrzeigersinn verdreht und schlägt mit ihrem Hebelarm 712 an einem Hebelarm 732 der Klinke 73 an. Die Klinke wird im Uhrzeigersinn gedreht.
  • Wie aus Fig.3 ersichtlich ist löst sich dabei der Formschluss V2. Der Kontakthebel 60 wird von der sich entspannenden Kontakthebelfeder 66 im Gegenuhrzeigersinn verdreht und dabei die Schaltstelle 20 geöffnet. Die aufgeladene Antriebsfeder 40 schwenkt dann das Antriebsglied 52 des Drehgelenkgetriebes 50 im Uhrzeigersinn, wodurch der Klinkenhebel 54 resp. der Klinkenmechanismus 70 wieder in vorm Schliessen der Schaltstelle vorhandene Startposition zurückgeführt wird.
  • Zum automatischen Öffnen der Schaltstelle 20 ist ein aus Fig.4 ersichtlicher Stromauslöser 80 vorgesehen. Dieser Stromauslöser wird beim Auftreten eines Fehlerstroms, eines Kurzschlussstroms oder eines Überstroms aktiviert. Hierbei verschiebt sich ein mechanisches Betätigungsorgan, welches bei einem Fehler-oder Kurzschlussstomauslöser typischerweise als Stössel 81 ausgebildet ist, infolge elektromagnetischer oder thermischer Kräfte und schlägt dabei an einen schwenkbar gelagerten, rückstellbaren Auslösehebel 82 an. Dieser Hebel wird im Gegenuhrzeigersinn verdreht und schlägt dabei an einem Hebelarm 733 der Schaltklinke 73 an. Da dieser Hebel in Bezug auf die Achse der Klinke 73 auf der gleichen Seite angeordnet ist wie der Hebel 732, wird auch in diesem Fall die Schaltklinke 73 im Uhrzeigersinn verdreht und der Formschluss V2 aufgehoben, wodurch die Schaltstelle 20 geöffnet wird.
  • Eine vereinfachte Ausführungsform des Niederspannungs-Schutzgerätes wird erreicht, wenn der Hebelarm 733 entfällt und der Auslösehebel 82 mit dem Hebelarm 732 zusammenwirkt. Gegebenenfalls kann auch der Auslösehebel 82 entfallen und kann der Auslöser 80 unmittelbar auf den Arm 733 oder sogar den Arm 732 einwirken.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Schaltergehäuse
    11, 12, 13, 14
    Anschläge
    20
    Schaltstelle
    21
    bewegliches Schaltstück
    22
    feststehendes Schaltstück
    23
    Kontaktfeder
    30
    Antrieb
    31
    Betätigungstaste
    32
    Schieber
    321
    Achse
    322
    Anschlag
    33
    Rückstellfeder
    34
    Auslösehebel
    341
    Arm des Auslösehebels
    342
    Auslösekopf
    40
    Antriebsfeder
    50
    Drehgelenkgetriebe
    51
    ortsfeste Achse
    52
    Antriebsglied
    521
    Lagerstelle
    53
    Koppelglied
    54
    Klinkenhebel, Abtriebsglied
    541, 542
    Hebelarme des Klinkenhebels
    60
    Kontakthebel
    61
    feststehende Achse
    62
    Hebelarm
    63
    Drehgelenk
    64
    Hebelarm
    65
    Federanschlag
    66
    Kontakthebelfeder
    70
    Klinkenmechanismus
    71
    erste Klinke
    711, 712
    Arme der ersten Klinke
    72
    ortsfeste Achse
    73
    zweite Klinke
    731, 732, 733
    Arme der zweiten Klinke
    80
    Stromauslöser
    81
    mechanisches Betätigungsglied
    82
    Auslösehebel
    V1, V2
    Formschlüsse

Claims (11)

  1. Niederspannungsschutzgerät, enthaltend eine zwei Schaltstücke (21, 22) aufweisenden Schaltstelle (20) und eine Schaltmechanik mit
    einem manuell betätigbaren Antrieb (30) zum Schliessen und Öffnen der Schaltstelle (20),
    einem mit dem Antrieb kraftschlüssig gekoppelten Drehgelenkgetriebe (50),
    einem schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Kontakthebel (60) mit zwei Hebelarmen (62, 64), von denen der erste Hebelarm (64) gelenkig mit einem Abtriebsglied des Drehgelenkgetriebes (50) verbunden ist und der zweite Hebelarm (62) ein bewegliches (21) der beiden Schaltstücke (21, 22) trägt, und mit
    einem Klinkenmechanismus (70), der bei geschlossener Schaltstelle (20) die Bewegung des Abtriebsglieds hemmt,
    wobei der Klinkenmechanismus (70) zwei schwenkbar gelagerte Klinken (71, 73) enthält dadurch gekennzeichnet, dass der Klinkenmechanismus (70) zusätzlich einen das Abtriebsglied bildenden, zweiarmigen Klinkenhebel (54) mit zwei Hebelarmen (541, 542), enthält von denen beim manuellen Schliessen der Schaltstelle (20) der erste Hebelarm (541) in die erste Klinke (71) einklinkbar ist und der zweite Hebelarm (542) nach dem Ausklinken des ersten Hebelarms (541) aus der ersten Klinke (71) in die zweite Klinke (73) einklinkbar ist.
  2. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Klinke (71) zweiarmig ausgebildet und am Kontakthebel (60) gelagert ist, dass ein vom ersten Hebelarm (541) des Klinkenhebels (54) und einem ersten Arm (711) der ersten Klinke (71) gebildeter erster Formschluss (V1) den Klinkenhebel (54) beim manuellen Schliessen der Schaltstelle (20) am Kontakthebel (50) festsetzt, und dass nach dem Lösen des ersten Formschlusses (V1) der zweite Arm (542) des Klinkenhebels (54) und ein erster (731) mindestens zweier Arme (731, 732, 733) der zweiten Klinke (73) einen beim Öffnen der Schaltstelle (20) lösbaren zweiten Formschluss (V2) bilden.
  3. Schutzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es einen mit dem ersten Arm (711) der ersten Klinke (71) zusammenwirkenden, feststehenden Anschlag (12) zum Lösen des ersten Formschlusses (V1) aufweist.
  4. Schutzgerät nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (712) der ersten Klinke (71) beim manuellen Öffnen der Schaltstelle (20) an den zweite Arm (732) der zweiten Klinke (73) führbar ist.
  5. Schutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehgelenkgetriebe (50) ein schwenkbar gelagertes, vom Antrieb (30) und einer beim manuellen Schliessen der Schaltstelle (20) aufladbaren Antriebsfeder (40) mit Antriebskraft beaufschlagbares Antriebsglied (52) aufweist sowie ein mit dem Antriebsglied (52) gelenkig verbundenes Koppelglied (53) sowie den mit dem Koppelglied (53) gelenkig verbundenen Klinkenhebel (54).
  6. Schutzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelglied (53) des Drehgelenkgetriebes (50) nach Art einer Banane gebogen ausgebildet ist.
  7. Schutzgerät nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (30) einen zum manuellen Öffnen und Schliessen der Schaltstelle (20) entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder (33) verschiebbaren, kraftschlüssig mit einem Antriebsglied (52) des Drehgelenkgetriebes (50) gekoppelten Schieber (32) aufweist, und dass im Schieber (32) ein erster Auslösehebel (34) schwenkbar gelagert ist, der beim manuellen Öffnen der Schaltstelle (20) an den ersten Hebelarm (711) der ersten Klinke (71) führbar ist.
  8. Schutzgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Auslösehebel (34) zweiarmig ausgebildet ist, dass ein erster Arm (341) des ersten Auslösehebels (34) einen beim manuellen Öffnen der Schaltstelle (20) am ersten Arm (711) der ersten Klinke (71) anschlagenden Auslösekopf (342) trägt, und dass am Schieber (34) ein Anschlag (322) angeordnet ist, auf dem beim manuellen Schliessen der Schaltstelle (20) ein zweite Arm des ersten Auslösehebels (34) abstützbar ist.
  9. Schutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Schaltstück (21) entgegen der Kraft einer Kontaktfeder (23) schwenkbar auf dem zweiten Hebelarm (62) des Kontakthebels (60) gelagert ist.
  10. Schutzgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 9, enthaltend ferner einen von einem Fehlerstrom, einem Kurzschlussstrom oder einem Überstrom aktivierbaren Stromauslöser (80), dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanisches Betätigungsorgan (81) des Stromauslösers (80) über einen schwenkbar gelagerten, rückstellbaren zweiten Auslösehebel (82) direkt an den zweiten Arm (732) oder an einen dritten Arm (733) der zweiten Klinke (73) führbar ist.
  11. Schutzgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 9, enthaltend ferner einen von einem Fehlerstrom, einem Kurzschlussstrom oder einem Überstrom aktivierbaren Stromauslöser (80), dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanisches Betätigungsorgan (81) des Stromauslösers (80) direkt an den zweiten Arm (732) oder an einen dritten Arm (733) der zweiten Klinke (73) führbar ist.
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