WO2001024208A1 - Anordnung zur lagerung der schaltwelle eines niederspannungs-leistungsschalters und mehrpoliger niederspannungs-leistungsschalter mit einer anordnung zur lagerung der schaltwelle - Google Patents

Anordnung zur lagerung der schaltwelle eines niederspannungs-leistungsschalters und mehrpoliger niederspannungs-leistungsschalter mit einer anordnung zur lagerung der schaltwelle Download PDF

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    • H01H2009/0088—Details of rotatable shafts common to more than one pole or switch unit

Definitions

  • the invention is in the field of the structural design of a circuit breaker used in low-voltage networks and is to be used in the configuration of the mounting of the one-piece switching shaft of such a switch.
  • Low-voltage circuit breakers have one or more switching poles.
  • the switching contact systems of these switching poles which consist of fixed and movable switching contacts, are usually mechanically connected to coupling levers which are arranged on a switching shaft common to all switching poles.
  • a known bearing arrangement suitable for this has a bearing assembly in the area of the coupling lever, which is connected to a front wall of the switching pole housing and contains a bearing body with a cylindrical bearing surface.
  • the manufacture of the selector shaft and its assembly is facilitated by the division into two symmetrical sections. Each section is supported radially and axially on one side by the main bearing body. Two additional auxiliary bearing bodies are required for complete axial support. In the case of a one-piece selector shaft, this would be inseparably connected to the main bearing body by the coupling levers fixedly arranged on both sides of the main bearing body. If the main bearing body is faulty, the entire selector shaft must be replaced together with it (DE 197 39 702 Cl).
  • the selector shaft which is designed in one piece and is equipped with all coupling levers, can be pre-positioned in its installed position independently of the bearing assembly.
  • the selector shaft is positioned in open-sided recesses of walls arranged perpendicular to the longitudinal axis of the selector shaft.
  • a shaft bearing which consists of two half shells, is inserted in the axial direction in each of the recesses. With such a shaft bearing, the selector shaft is supported radially outside the points of application of the switching forces.
  • the location of the axial bearing is not mentioned (DE 44 16 090 Cl).
  • the invention is based on the object of designing the bearing assembly in such a way that the control shaft which is already pre-positioned in its installed position and provided with the coupling levers is insensitive to tolerances and is easy to assemble Point of application of the switching forces is stored.
  • this object is achieved in that the bearing body is attached to the shift shaft in a half-shell shape on the housing front wall of the shift pole and that a first portion of the bearing body is arranged between the coupling levers and forms lateral guide surfaces for the coupling lever connected to the shift shaft.
  • Switching shaft can be replaced independently at any time.
  • the bearing assembly is simple and can therefore be manufactured at low cost. It is still compact and can therefore be installed in a space-saving and simple manner.
  • the bearing of the selector shaft is largely independent of tolerance, since the selector shaft is supported both radially and axially by the same bearing body.
  • stops for the on and off position of the switching contacts can be easily achieved in that a second partial area of the bearing body projects axially beyond the coupling lever and forms stop surfaces for the coupling lever.
  • catch hook usually used in such an arrangement is pivotally mounted in a window-like recess in the bearing body and the counterpart is designed as a bolt passing through the coupling lever, this additional element is integrated into the bearing assembly in a space-saving manner.
  • An arrangement designed according to the invention for mounting the switching shaft is expediently used in the case of multi-pole low-voltage circuit breakers in such a way that a bearing assembly is assigned to the axially outer movable switching contacts at the two ends of the switching shaft.
  • the bearing of the selector shaft is determined statically.
  • FIG. 1 shows a bearing assembly with a bearing body designed according to the invention
  • FIG. 2 shows a one-piece shift shaft with two bearing assemblies according to FIG. 1 arranged at its ends in a perspective view
  • Figures 3 and 4 are sectional views of a bearing assembly arranged according to Figure 2
  • a bearing assembly 1 has a bearing body 2 and a catching device 3.
  • the bearing body 2 is divided into a number of sub-areas 4, 5, 6, 7, 71 and 72, which support the mounting of a selector shaft 8 shown in FIG. 2, the stop of coupling levers 9 and 10 during the switching on and off, and the reception of the safety gear 3 and the attachment of the bearing assembly 1 to a housing front wall 25 of the switching poles.
  • the selector shaft 8 is supported near its ends by two bearing assemblies 1 according to FIG. 1.
  • two coupling levers 9 and 10 are arranged, which are used for the mechanical connection of a movable switching contact 11 associated with an outer selector pole and are fixedly arranged on the selector shaft 8 for this purpose, and which are simultaneously used for the axial mounting of the selector shaft 8 ,
  • Each bearing assembly 1 has a first section 4, the axial width of which is adapted to the distance between the coupling levers 9 and 10. This first section 4 of the bearing body 2 therefore projects with little axial play between the coupling levers 9 and 10 and comprises the selector shaft
  • Shift shaft 8 fixed coupling lever 9 and 10.
  • a second section 5 projects axially above the coupling levers 9 and 10 and forms stop surfaces 14 (see FIG. 1) and 15 for the coupling levers 9 and 10 to limit the movement of the selector shaft 8.
  • the catching device 3 of each bearing assembly 1 has a catching hook 16 which during the switching-off process, a bolt 17 (see also FIG. 4) penetrating the two coupling levers 9 and 10 engages behind.
  • the catch hook 16 is arranged on a bearing pin 19 in a window-like recess 18 and is pivotably mounted against the force of a wire bending spring 20.
  • the catch hook 16 and the wire bending spring 20 can thus be easily and space-savingly integrated into the bearing assembly before the mounting of the bearing assembly 1.
  • Figure 3 shows a section through the first and third sections 4 and 6 of the bearing body 2.
  • Recess 18 for the catch hook 16 has a narrow upper area 21 (see FIG. 1) and a wider lower area 22 (see FIG. 1).
  • the narrow, upper region 21 is adapted to the width of the catch hook 16 and axially fixes it except for a slight play.
  • Area 22 serves to additionally accommodate the wire bending spring 20.
  • the coupling levers 9 and 10 are here in the on position.
  • the two bearing assemblies 1 have bores 23 in further sections 7, 71 and 72 (cf. also FIG. 1) and are non-positively and positively connected with the screw connections 24 Housing front wall 25 of the switching poles connected.
  • This can have a half-shell-shaped depression 26 shown in FIG. 2 in order to specify the installation position of the selector shaft 8 and thus to facilitate the assembly of the selector shaft.
  • Auxiliary bearing body can be arranged for additional storage of the selector shaft.
  • a bearing assembly according to FIG. 1 can also be assigned to all switching poles of a multi-pole low-voltage circuit breaker.
  • FIG. 4 shows a section through the second partial area 5 of the bearing body 2, which extends axially outside the coupling levers 9 and 10.
  • the coupling levers 9 and 10 are here in the off position. At least one of the two coupling levers 9 and 10 is designed in such a way that a section 27 of the circumferential edge of this coupling lever abuts a first surface 14 of the bearing body 2 serving as an off stop during the switching-off process.
  • At least one of the two coupling levers 9 and 10 can have a hook-like arm 28 which, when switched on, encounters a second surface 15 of the bearing body which serves as a stop.
  • a one-stop is required, for example, in current-limiting low-voltage circuit breakers.

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

Abstract

Um die bereits vorpositionierte, mit Koppelhebeln (9) und (10) bestückte Schaltwelle (8) eines Niederspannungs-Leistungsschalters im Bereich der Krafteinwirkung der Schaltkräfte zu lagern, weist die hierfür vorgesehene Lagerbaugruppe (1) einen Lagerkörper (2) auf, der die Schaltwelle (8) halbschalenförmig umfassend an der Gehäusevorderwand (25) des Schaltpols befestigt ist und der mit einem Teilbereich (4) zwischen zwei zueinander beabstandete, mit einem bewegbaren Schaltkontakt (11) verbundene Koppelhebel (9) und (10) ragt und dadurch seitliche Führungsflächen (13) für die Koppelhebel (9) und (10) bildet. Eine solche Lagerbaugruppe (1) kann bei mehrpoligen Leistungsschaltern in den beiden Endbereichen der Schaltwelle (8) angeordnet sein.

Description

Beschreibung
Anordnung zur Lagerung der Schaltwelle eines Niederspannungs- Leistungsschalters und mehrpoliger Niederspannungs-Leistungs- Schalter mit einer Anordnung zur Lagerung der Schaltwelle
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der konstruktiven Gestaltung eines in Niederspannungsnetzen eingesetzten Leistungs- schalters und ist bei der Ausgestaltung der Lagerung der ein- stückig ausgebildeten Schaltwelle eines solchen Schalters anzuwenden .
Niederspannungs-Leistungsschalter weisen einen oder mehrere Schaltpole auf. Die aus feststehenden und bewegbaren Schalt- kontakten bestehenden Schaltkontaktsysteme dieser Schaltpole sind üblicherweise mechanisch mit Koppelhebeln verbunden, die auf einer allen Schaltpolen gemeinsamen Schaltwelle angeordnet sind.
Für eine ordnungsgemäße Funktion eines solchen Leistungs- schalters ist es wesentlich, daß die Schaltwelle radial präzise und mit geringem axialen Spiel gelagert ist. Eine hierfür geeignete, bekannte Lageranordnung weist im Bereich der Koppelhebel eine Lagerbaugruppe auf, die mit einer Gehäuse- vorderwand des Schaltpols verbunden ist und einen Lagerkörper mit einer zylindrischen Lagerfläche enthält. Die Herstellung der Schaltwelle und ihre Montage wird durch die Unterteilung in zwei symmetrische Teilstücke erleichtert. Jedes Teilstück ist durch den Hauptlagerkörper radial und einseitig axial ge- lagert. Zur vollständigen axialen Lagerung sind zwei weitere Hilfslagerkörper notwendig. Im Falle einer einstückigen Schaltwelle wäre diese durch die beidseitig des Hauptlagerkörpers fest angeordneten Koppelhebel unlösbar mit dem Hauptlagerkörper verbunden. Ist der Hauptlagerkörper fehlerhaft, muß mit ihm zusammen die gesamte Schaltwelle ausgewechselt werden (DE 197 39 702 Cl) .
Bei einer anderen bekannten Lageranordnung kann die einstük- kig ausgebildete, mit allen Koppelhebeln bestückte Schaltwelle unabhängig von der Lagerbaugruppe in ihrer Einbaulage vorpositioniert werden. Dabei wird die Schaltwelle in rand- seitig offene Ausnehmungen von senkrecht zur Längsachse der Schaltwelle angeordneten Wänden positioniert. Anschließend wird je ein Wellenlager, das aus zwei Halbschalen besteht, in axialer Richtung in je eine der Ausnehmungen eingesetzt. Durch ein derartiges Wellenlager wird die Schaltwelle außerhalb der Angriffspunkte der Schaltkräfte radial gelagert. Der Ort der axialen Lagerung ist nicht erwähnt (DE 44 16 090 Cl) .
Ausgehend von einer Anordnung mit den Merkmalen des Oberbe- griffs des Anspruchs 1 (DE 197 39 702 Cl) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Lagerbaugruppe so auszugestalten, daß die in ihrer Einbaulage bereits vorpositionierte, mit den Koppelhebeln versehene Schaltwelle toleranzunempfindlich und montagefreundlich im Angriffspunkt der Schaltkräfte gelagert ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Lagerkörper die Schaltwelle halbschalenförmig umfassend an der Gehäusevorderwand des Schaltpols befestigt ist und daß ein erster Teilbereich des Lagerkörpers zwischen den Koppelhebeln angeordnet ist und seitliche Führungsflächen für die mit der Schaltwelle verbundenen Koppelhebel bildet. Diese Ausgestaltung gestattet es, die Lagerbaugruppe und die
Schaltwelle unabhängig voneinander jederzeit auszutauschen.
Dabei ist die Lagerbaugruppe einfach aufgebaut und kann somit preisgünstig gefertigt werden. Sie ist weiterhin kompakt gestaltet und kann daher platzsparend und einfach montiert werden. Die Lagerung der Schaltwelle ist im übrigen weitestgehend toleranzunabhängig, da die Schaltwelle sowohl radial als auch axial durch denselben Lagerkörper gelagert ist.
Anschläge für die Ein- und Aus-Position der Schaltkontakte sind nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch einfach realisierbar, daß ein zweiter Teilbereich des Lagerkörper die Koppelhebel axial überragt und Anschlagflächen für die Kop- pelhebel bildet.
Wenn man den bei einer solchen Anordnung üblicherweise verwendeten Fanghaken in einer fensterartigen Ausnehmung des Lagerkörpers schwenkbar lagert und das Gegenstück als einen die Koppelhebel durchsetzenden Bolzen ausbildet, ist dieses zusätzliche Element platzsparend in die Lagerbaugruppe integriert .
Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Anordnung zur Lagerung der Schaltwelle wird bei mehrpoligen Niederspannungs-Lei- stungsschaltern zweckmäßig in der Weise eingesetzt, daß jeweils eine Lagerbaugruppe an den beiden Enden der Schaltwelle den axial äußeren bewegbaren Schaltkontakten zugeordnet wird. Dadurch ist die Lagerung der Schaltwelle statisch bestimmt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren 1-4 der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen
Figur 1 eine Lagerbaugruppe mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Lagerkörper,
Figur 2 eine einstückig ausgebildete Schaltwelle mit zwei an ihren Enden angeordnenten Lagerbaugruppen gemäß Figur 1 in perspektivischer Ansicht,
Figuren 3 und 4 Schnittdarstellungen einer gemäß Figur 2 angeordneten Lagerbaugruppe
Gemäß Figur 1 weist eine Lagerbaugruppe 1 einen Lagerkörper 2 und eine Fangeinrichtung 3 auf. Der Lagerkörper 2 ist in mehrere Teilbereiche 4,5,6,7,71 und 72 gegliedert, die der Lagerung einer in Figur 2 dargestellten Schaltwelle 8, dem Anschlag von Koppelhebeln 9 und 10 beim Ein- und Auschaltvor- gang, der Aufnahme der Fangeinrichtung 3 und der Befestigung der Lagerbaugruppe 1 an einer einer Gehäusevorderwand 25 der Schaltpole dienen.
Wie in Figur 2 gezeigt, ist die Schaltwelle 8 nahe ihren En- den durch zwei Lagerbaugruppen 1 gemäß Figur 1 gelagert. In jedem Endbereich der Schaltwelle 8 sind zwei Koppelhebel 9 und 10 angeordnet, die dem mechanischen Anschluß eines, einem äußeren Schaltpol zugehörigen, bewegbaren Schaltkontaktes 11 dienen und hierzu fest auf der Schaltwelle 8 angeordnet sind, und die gleichzeitig zur axialen Lagerung der Schaltwelle 8 verwendet werden. Jede Lagerbaugruppe 1 weist je einen ersten Teilbereich 4 auf, dessen axiale Breite dem Abstand der Koppelhebel 9 und 10 angepaßt ist. Dieser erste Teilbereich 4 des Lagerkörpers 2 ragt demnach mit geringem axialen Spiel zwischen die Koppelhebel 9 und 10 und umfaßt die Schaltwelle
8 halbschalenförmig in einer Richtung , die den beim Anschaltvorgang auftretenden Kräften entgegengesetzt ist. Damit bildet dieser erste Teilbereich 4 des Lagerkörpers 2 seitliche Führungsflächen 13 (vgl. Figur 1) für die mit der
Schaltwelle 8 fest verbundenen Koppelhebel 9 und 10.
Ein zweiter Teilbereich 5 überragt die Koppelhebel 9 und 10 axial und bildet Anschlagflächen 14 (vgl. Figur 1) und 15 für die Koppelhebel 9 und 10 zur Begrenzung der Bewegung der Schaltwelle 8. Die Fangeinrichtung 3 jeder Lagerbaugruppe 1 weist einen Fanghaken 16 auf, der beim Ausschaltvorgang einen die beiden Koppelhebel 9 und 10 durchsetzenden Bolzen 17 (vgl. auch Figur 4) hintergreift. In einem dritten Teilbereich 6 des Lagerkörpers 2 ist in einer fensterartigen Ausnehmung 18 der Fanghaken 16 auf einen Lagerbolzen 19 angeordnet und gegen die Kraft einer Drahtbiegefeder 20 schwenkbar gelagert. Der Fanghaken 16 und die Drahtbiegefeder 20 können somit schon vor der Montage der Lagerbaugruppe 1 einfach und platzsparend in die Lagerbaugruppe integriert werden.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den ersten und dritten Teilbereich 4 und 6 des Lagerkörpers 2. Die fensterartige
Ausnehmung 18 für den Fanghaken 16 weist einen schmalen oberen Bereich 21 (vgl. Figur 1) und einen breiteren unteren Bereich 22 (vgl. Figur 1) auf. Der schmale, obere Bereich 21 ist der Breite des Fanghakens 16 angepaßt und legt diesen bis auf ein geringes Spiel axial fest. Der breitere, untere
Bereich 22 dient der zusätzlichen Aufnahme der Drahtbiegefeder 20. Die Koppelhebel 9 und 10 befinden sich hier in EinPosition.
Die beiden Lagerbaugruppen 1 weisen in weiteren Teilbereichen 7,71 und 72 (vgl. auch Figur 1) Bohrungen 23 auf und sind durch Schraubverbindungen 24 kraft- und formschlüssig mit der Gehäusevorderwand 25 der Schaltpole verbunden. Diese kann eine in Figur 2 dargestellte halbschalenförmige Vertiefung 26 aufweisen, um die Einbaulage der Schaltwelle 8 vorzugeben und damit die Montage der Schaltwelle zu erleichtern.
Je nach Länge der Schaltwelle können in bekannter Weise
Hilfslagerkörper zur zusätzlichen Lagerung der Schaltwelle angeordnet sein. Man kann aber auch allen Schaltpolen eines mehrpoligen Niederspannungs-Leistungsschalters eine Lager- baugruppe gemäß Figur 1 zuordnen.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch den zweiten Teilbereich 5 des Lagerkörpers 2 , der sich axial außerhalb der Koppelhebel 9 und 10 erstreckt. Die Koppelhebel 9 und 10 befinden sich hier jedoch in Aus-Position. Zumindest einer der beiden Koppelhebel 9 und 10 ist so ausgebildet, daß beim Ausschaltvorgang ein Abschnitt 27 der umlaufenden Kante dieses Koppelhebels auf eine als Aus-Anschlag dienende erste Fläche 14 des Lagerkörpers 2 stößt.
Zumindest einer der beiden Koppelhebel 9 und 10 kann einen hakennasenartigen Ausleger 28 aufweisen, der beim Einschaltvorgang auf eine als Ein-Anschlag dienende zweite Fläche 15 des Lagerkörpers stößt. Solch ein Ein-Anschlag wird bei- spielsweise in strombegrenzenden Niederspannungs-Leistungs- schaltern benötigt.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Lagerung der Schaltwelle (8) eines Niederspannungs-Leistungsschalters, bei der auf der einstückig ausgebildeten Schaltwelle (8) zwei Koppelhebel (9,10) zum mechanischen Anschluß eines, einem Schaltpol zugehörigen, bewegbaren Schaltkontaktes (11) mit Abstand zueinander angeordnet sind und bei der im Bereich der Koppelhebel (9,10) eine mit einer Gehäusevorderwand (25) des Schaltpols verbundene, einen Lagerkörper (2) aufweisende Lagerbaugruppe (1) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- der Lagerkörper (2) die Schaltwelle (8) halbschalenförmig umfassend an der Gehäusevorderwand (25) des Schaltpols befe- stigt ist und
- ein erster Teilbereich (4) des Lagerkörpers (2) zwischen den Koppelhebeln (9,10) angeordnet ist und seitliche Führungsflächen (13) für die mit der Schaltwelle (8) verbundenen Koppelhebel (9,10) bildet.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein zweiter Teilbereich (5) des Lagerkörpers (2) die Koppelhebel (9,10) axial überragt und Anschlagflächen (14,15) für die Koppelhebel (9,10) bildet.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lagerbaugruppe (1) einen Fanghaken (16) aufweist, dessen Gegenstück ein die Koppelhebel (9,10) durchsetzender Bolzen
(17) bildet, wobei der Fanghaken (16) in einer fensterartigen Ausnehmung (18) des Lagerkörpers (2) schwenkbar gelagert ist.
4. Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer
Anordnung zur Lagerung der Schaltwelle (8) , bei dem zum mechanischen Anschluß jedes, einem Schaltpol zugehörigen, bewegbaren Schaltkontaktes (11) jeweils zwei Koppelhebel (9,10) auf der Schaltwelle (8) angeordnet sind und den beiden Koppelhebeln (9,10) der beiden axial äußeren bewegbaren Schaltkontakte (11) jeweils eine Lagerbaugruppe (1) mit einem gemäß einer der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildeten Lagerkörper (2) zugeordnet ist.
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