CH623167A5

CH623167A5 -

Info

Publication number: CH623167A5
Application number: CH1589677A
Authority: CH
Inventors: Alfred E Maier; Louis N Ricci; Donald D Armstrong
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1981-05-15
Also published as: FR2376509A1; CA1081747A; AU515160B2; ES465456A1; US4166205A; NZ186002A; IT1091942B; JPS5385377A; AU3171277A; PL203540A1; DE2756322C2; PH16140A; BE862356A; GB1589016A; JPH0210535B2; ZA777389B; DE2756322A1; BR7708659A; MX143692A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schutzschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Schutzschalter dienen dem Schutz elektrischer Anlagen, wenn in irgendeinem Teil der betreffenden Anlage ein abnormaler Zustand auftritt. i o

Einige der bei der Konstruktion eines Schutzschalters zu berücksichtigenden Faktoren sind die Betriebsspannung, der Dauerstrom, die Frequenz, das Kurzschluss-Ansprechverhalten und das Strom-Zeit-Verhalten. Die heute an Schutzschalter gestellten Anforderungen sind verbesserte Leistungsfähigkeit i ■> bei kompakterem Aufbau.

Speicherenergie-Rückstellmechanismen zum Rückstellen eines Kniehebel-Kippsprungwerks bei ein- oder mehrpoligen Schutzschaltern der eingangs genannten Art sind bereits bekannt. Viele dieser bekannten Speicherenergie-Rücksteil- 20 mechanismen, die Kontaktschliessfedern enthalten, können bei in Betrieb befindlichen Selbstschalter nicht gespannt werden und sind deshalb nicht jederzeit in Bereitschaft, innerhalb eines Augenblicks die Schaltkontakte zu schliessen.

Ein weiteres Problem bei bekannten Schutzschaltern liegt 25 darin, die Feder-Drehmomentenkurve genau an die Schalterbelastung anzupassen. Bei den bekannten Schutzschaltern findet ein Drehwinkel von 180° für den Federspannvorgang und ebenfalls ein Drehwinkel von 180° für den Entspannungsvorgang Anwendung, wodurch die Feder-Drehmomentenkurve vorge- so geben ist und gewöhnlich nicht an die Schalterbelastung ange-passt werden kann. Die zum Spannen der Federn aufzuwendende Kraft muss auf das Spitzenmoment der Drehmomentenkurve abgestimmt sein und kann nicht, wie es wünschenswert wäre, an die tatsächliche Schalterbelastung angepasst werden. 35

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzschalter der eingangs genannten Art mit einem verbesserten Speicherenergie-Rückstellmechanismus auszustatten.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen 40 Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemässen Schutzschalter sind ein Kurventräger und ein damit zusammenwirkendes Profilfolgeorgan um jeweils eine eigene Achse drehbar, das heisst auf einer eigenen W eile angeordnet. Die zum Spannen der Kontaktschliess- 45 feder erforderliche Kraft, bzw. das auf den Kurventräger auszuübende Eingangsdrehmoment braucht nicht auf das Spitzenmoment der Kontaktschliessfeder abgestimmt zu sein und kann deshalb leicht auf die tatsächliche Schalterbelastung abgestimmt werden. Ferner wird dadurch, dass bei der erfindungs- 0 gemässen Anordnung für die Drehbewegung des Profilfolgeorgans ein kleinerer Drehwinkel als für die Drehbewegung des das Profilfolgeorgan in seine Spannstellung bringenden Kurventrägers vorgesehen ist, wobei der Drehwinkel des Profilfolgeorgans vorzugsweise kleiner als der halbe Drehwinkel des 55 Kurventrägers ist, der mechanische Vorteil erzielt, dass die zum Antrieb des Kurventrägers erforderliche Kraft bzw. das erforderliche Eingangsdrehmoment herabgesetzt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen w beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Schutzschalter nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht des in Fig. 4 gezeigten Betätigungs- 65 mechanismus,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Betätigungsmechanismus des Schützschalters in der Offenstellung bei entspannter Feder,

Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung des in Fig. 4 gezeigten Mechanismus mit teilweise gespannter Feder bei geöffneten Schaltkontakten,

Fig. 6 eine ähnliche vereinfachte Darstellung bei vollständig gespannter Feder und geöffneten Schaltkontakten,

Fig. 7 den Betätigungsmechanismus bei entspannter Feder und geschlossenen Schaltkontakten,

Fig. 8 eine vereinfachte Darstellung des Betätigungsmechanismus bei teilweise gespannter Feder und geschlossenen Schaltkontakten,

Fig. 9 eine ähnliche Darstellung bei vollständig gespannter Feder und geschlossenen Schaltkontakten,

Fig. 10 eine Draufsicht auf die bewegliche Kontaktanordnung,

Fig. 11 eine Seitenansicht der beweglichen Kontaktanordnung,

Fig. 12 ein bewegliches Kontaktstück der beweglichen Kontaktanordnung im einzelnen,

Fig. 13 einen Schnitt durch die Querverbindung der beweglichen Kontaktanordnung, und

Fig. 14 eine Modifikation einer mehrpoligen Kontaktanord-nung:

Bei dem in den Zeichnungen als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellten Schutzschalter, im folgenden Selbstschalter genannt, handelt es sich um einen Schalter mit Gussgehäuse. Der in Fig. 1 allgemein mit 10 bezeichnete Selbstschalter weist ein Gehäuse 12 mit einem Sockel 14, einen Gehäuseteil 18 und einem Rahmen mit Seitenplatten 16 auf. Der Sockel 14 und das Gehäuseteil 18 sind vorzugsweise als Gussteile aus elektrisch isolierendem Werkstoff ausgebildet.

Innerhalb des Gehäuses 12 sind zwei feststehende elektrische Leiterstücke 20 und 22 angeordnet. Das Leiterstück 22 ist für den Anschluss an eine (nicht dargestellte) Netzleitung vorgesehen, während an das andere Leiterstück 20 eine zu einem (nicht dargestellten) Verbraucher führende Leitung anzu-schliessen ist. Ein beweglicher Schaltarm 24 ermöglicht die elektrische Verbindung der beiden feststehenden Leiterstücke 20 und 22 miteinander.

Der bewegliche Schaltarm 24 weist Hauptkontaktstücke 26, einen beweglichen Lichtbogenkontakt 28, einen Kontaktstückträger 30 und einen Kontaktstückhalter 64 auf. Die Hauptkontaktstücke 26 und der Lichtbogenkontakt 28 sind am feststehenden Leiterstück 20 drehbar angelenkt und mit Bezug auf das feststehende Leiterstück 22 in eine Offenstellung und eine Schliessstellung bewegbar. In der folgenden Beschreibung bezeichnet der Begriff «Offenstellung» denjenigen Zustand, in welchem die beweglichen Kontaktstücke 26 und 28 vom feststehenden Leiterstück 22 getrennt sind, und der Begriff «Schliessstellung» bezeichnet denjenigen Zustand, in welchem die beweglichen Kontaktstücke mit dem feststehenden Leiterstück 22 Kontakt haben. Die beweglichen Kontaktstücke 26 und 28 sind mit dem Kontaktstückträger 30 und dem Kontaktstückhalter 64 verbunden und zusammen mit diesen bewegbar.

Weiter weist der Selbstschalter 10 einen Betätigungsmechanismus 32, ein Kniehebel-Kippsprungwerk 34 und eine Lichtbogenlöscheinrichtung 36 zum Löschen von beim Öffnen der Schaltkontakte zwischen diesen gezogenen elektrischen Lichtbögen auf. Ausserdem enthält der Selbstschalter einen Stromwandler 38 zur Überwachung der Stärke des durch das feststehende Leiterstück 20 fliessenden Stromes. Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, sind der Betätigungsmechanismus 32 und das Kippsprungwerk 34 elektrisch von den stromführenden Schalterteilen, nämlich den Kontaktstückanordnungen 24, durch eine elektrisch isolierende Trennwand 33 isoliert.

Fig. 12 zeigt ein bewegliches Kontaktstück 26 mehr im einzelnen. Das Kontaktstück 26 besteht aus elektrisch gut leitendem Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer, und besitzt eine Kontaktfläche 40, die mit einer ähnlichen Kontaktfläche 42

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(siehe Fig. 1) des feststehenden Leiterstückes 22 zusammen-passt, wenn sich das bewegliche Kontaktstück 26 in seiner Schliessstellung befindet. Das bewegliche Kontaktstück 26 weist an seinem mit Bezug auf die Kontaktfläche 40 entgegengesetzten Ende eine kreisrunde Aussparung 44 sowie einen länglichen, von dieser Aussoarune, aus zu <ÌVì KouUKV

o 1 ] .[]•■>• l ldU Wl fläche 40 tragenden Ende verlaufenden Schlitz 46 auf, der an seinem geschlossenen Ende in einem vergrösserten Abschnitt endigt. Ausserdem weist das bewegliche Kontaktstück 26 einen in einem bezüglich der Kontaktfläche 40 entgegengesetzt liegenden Oberflächenbereich gebildeten Federsitz 50 auf.

Die kreisförmige Aussparung 44 des beweglichen Kontaktstückes 26 dient der Aufnahme eines im wesentlichen zylindrischen Gelenkstiftes 52, der vorzugsweise einteilig mit dem feststehenden Kontaktstück 20 (siehe Fig. 11) ausgebildet ist und das Kontaktstück 26 einerseits schwenkbar auf dem feststehenden Leiterstück 20 lagert und andererseits elektrisch mit diesem verbindet.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Lichtbogenkontakt 28 ähnlich dem beweglichen Hauptkontaktstück 26 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass der Lichtbogenkontakt 28 über das Hauptkontaktstück 26 hinausragt und eine Kontaktfläche 54 aufweist, die mit einer Kontaktfläche 56 auf dem feststehenden Leiterstück 22 zusammenwirkt.

Wie bereits erwähnt, sind der Lichtbogenkontakt 28 und die Hauptkontaktstücke 26 auf einem Kontaktstückträger 30 montiert, wobei ein Stift 58 durch den vergrösserten Endabschnitt 48 des Schlitzes 46 der Hauptkontaktstücke 26 und durch eine ähnliche Aussparung des Lichtbogenkontaktes 28 hindurchverläuft, der an seinen beiden Enden im Kontaktstückträger 30 gelagert ist. Der Kontaktstückträger 30 ist mittels Schrauben 60 und 62 (siehe Fig. 10) am Kontaktstückschalter 64 befestigt. Der Kontaktstückhalter 64 ist typischerweise ein Kunststoffgussteil.

Wie am besten aus Fig. 10 hervorgeht, weist der Schaltarm jedes Schalterpols jeweils einen Lichtbogenkontakt 28 und mehrere Hauptkontaktstücke 26 auf, die beiderseits des Lichtbogenkontaktes angeordnet sind. Sämtliche Kontaktstücke 26 und 28 sind an dem feststehenden Leiterstück 20 angelenkt und mit dem Kontaktstückträger 30 verbunden, derart, dass eine geringe gegenseitige Relativbewegung der einzelnen Kontaktstücke zueinander möglich ist. Zur Aufrechterhaltung des Kontaktdruckes zwischen der Kontaktfläche 40 jedes beweglichen Kontaktstückes und der zugehörigen Kontaktfläche 42 des feststehenden Leiterstückes 22 dient jeweils eine am Kontaktstückhalter 64 befestigte Feder 66, die sich einerseits am Kontaktstückhalter und andererseits am Federsitz 50 des betreffenden beweglichen Kontaktstückes 26 abstützt.

Die Kontaktstückhalter 64 der drei Schalterpole sind mittels einer querverlaufenden Kuppelstange 68 miteinander verbunden, so dass sie bei Betätigung des Schalters als eine geschlossene Einheit, die nachstehend als bewegliche Kontaktanordnung bezeichnet wird, bewegbar sind. Gemäss Fig. 13 erstreckt sich die Kuppelstange 68 durch eine Bohrung 70 jedes Kontaktstückhalters 64 und ist jeweils mittels eines Stiftes 72, der in eine radiale Bohrung 74 des betreffenden Kontaktstückträgers eingesetzt und in eine Radialbohrung 76 der Kuppelstange 68 hineinragt, mit jedem Kontaktstückhalter verstiftet. In ähnlicher Weise sind an der Kuppelstange 68 Schubstangen 78 befestigt, die jeweils eine axiale Bohrung 80 aufweisen, durch welche die Kuppelstange 68 hindurchverläuft. Jede Schubstange 78 weist einen konischen Endteil 82 und eine Schulter 84 auf und ragt gemäss Fig. 2 in eine Öffnung 86 des Sockels 14 hinein und trägt eine Schraubenfeder 88. Die Schraubenfedern 88 sind jeweils an der Schulter 84 der betreffenden Schubstange 78 abgestützt, so dass sie die Kuppelstange 68 zusammen mit der beweglichen Kontaktanordnung in die Offenstellung drängen. Bei Bewegung der beweglichen Kontaktanordnung in ihre Schliessstellung durch den Betätigungsmechanismus 32 und das Kippsprungwerk 34 werden die Federn 88 zusammengedrückt.

Anhand der Fig. 2 bis 4 werden nachstehend das Kippsprungwerk 34 und der Betätigungsmechanismus 32 beschrie-

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Das Kniehebel-Kippsprungwerk 34 weist ein erstes Kniehebelglied 90, ein zweites Kniehebelglied 92 und einen Hebel 94 auf. Das erste Kniehebelglied 90 besteht aus zwei mit gegenseitigem Abstand parallel angeordneten Elementen 96 und 98, die jeweils einen Einschnitt 100 aufweisen, in welchen die Kuppelstange 68 eingreift. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die beiden Elemente des ersten Kniehebelgliedes 90 mit ihren freien Enden die Kuppelstange 68 teilweise umgreifen, so dass sie an zwei zwischen den benachbarten Kontaktstückhaltern 64 gelegenen Stellen eine Antriebsverbindung mit der Kuppelstange bilden. Durch diese Anordnung wird die Durchbiegung der Kuppelstange 68 infolge der bei starken Kurzschlüssen auf sie einwirkenden Kräfte auf ein Minimum herabgesetzt. Die zur Kupplung der Elemente 96 und 98 mit der Kuppelstange 68 dienenden Einschnitte 100 ermöglichen ein leichtes Trennen des Betätigungsmechanismus von der Kuppelstange 68.

Fig. 14 zeigt eine ähnliche Anordnung in Verbindung mit der beweglichen Kontaktanordnung eines vierpoligen Selbstschalters, wobei die beiden Elemente 96 und 98 des ersten Kniehebelgliedes des Kippsprungwerks die Kuppelstange 68 jeweils zwischen einem inneren Kontaktstückhalter 186 bzw. 188 und einem äusseren Kontaktstückhalter 187 bzw. 189 erfassen. Gewünschtenfalls kann ein drittes Element und/oder eine zusätzliche Schubstange mit einer zugehörigen Feder zwischen den beiden inneren Kontaktstückhaltern 186 und 188 Anwendung finden.

Das zweite Kniehebelglied 92 weist zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Elemente 102 und 104 auf, die mittels eines ein Kniegelenk bildenden Gelenks 103 mit den beiden Elementen 96 und 98 des ersten Kniehebelglieds verbunden sind.

Der Hebel 94 besteht wiederum aus zwei mit gegenseitigem Abstand angeordneten Hebelelementen 106 und 108, die mittels eines Gelenks 107 an den beiden Elementen 102 und 104 des zweiten Kniehebelglieds angelenkt und ausserdem jeweils mittels eines ortsfesten Gelenks 110 drehbar in den Seitenplatten 16 gelagert sind.

An den beiden Elementen 102 und 104 des zweiten Gliedes sind Antriebsstifte 112 und 114 befestigt, die miteinander im wesentlichen axial fluchtend angeordnet sind und durch ebenfalls miteinander fluchtende Öffnungen 116 und 118 in den Seitenplatten 16 hindurch zu Profilfolgerplatten 120 und 122 hinragen, die Teile des Betätigungsmechanismus 32 bilden.

Der Rückstell- bzw. Betätigungsmechanismus 32 weist eine Antriebswelle 124 auf, die um ihre Längsachse 125 drehbar ist und zwei mit gegenseitigem Axialabstand angeordnete, hinsichtlich ihrer Winkelstellung miteinander fluchtende Kurvenscheiben 126 und 128 trägt. Die beiden Kurvenscheiben 126 und 128 sind so auf der Antriebswelle 124 befestigt, dass sie mit dieser zusammen drehbar sind, und sie sind ausserdem so geformt, dass sie auf die Antriebswelle eine konstante Kraft ausüben, wenn die Antriebswelle durch ein Antriebsorgan, beispielsweise eine daran befestigte Handkurbel 129, gedreht wird.

Der Betätigungsmechanismus 32 weist ausserdem die bereits erwähnten Profilfolgerplatten 120 und 122 auf, die durch eine Nabe 130 (siehe Fig. 3) starr miteinander verbunden und in den Seitenplatten 16 drehbar gelagert sind. Die ortsfeste Drehachse der Profilfolgerplatten 120 und 122 fällt in ihrer Verlängerung im wesentlichen mit der Achse der Gelenkverbindung zwischen dem zweiten Kriiehebelglied 92 und dem Hebel 94 zusammen. Die Profilfolgerplatten 120 und 122 tragen

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zusammen eine walzenförmige Profilfolgerolle 132, die ausserdem zur Verriegelung der Profilfolgerplatten 120 und 122 in deren gespannter Stellung dient, wie nachstehend noch beschrieben wird.

An jeder Profilfolgerplatte 120 und 122 ist ein Stift 138 bzw. 5 140 befestigt, auf welchem drehbar eine Antriebsklinke 134 bzw. 136 gelagert ist, die mit dem Antriebsstift 112 bzw. 114 des jeweils benachbarten Elements 102 bzw. 104 des zweiten Kniehebelglieds zusammenwirkt. Jeder Antriebsklinke ist eine Vorspannfeder 142 bzw. 144 zugeordnet. i o

Die Profilfolgerplatten 120 und 122 tragen ausserdem eine zwischen ihnen verlaufende Stange 146, an welcher eine Feder 148 angelenkt ist, die ausserdem an einem im Gehäuse 12 befestigten Stift 150 angelenkt ist. Gewünschtenfalls können Anzeigemittel 152 (siehe Fig. 2 und 4) vorgesehen sein, welche den i s jeweiligen Schaltzustand der Kontaktstücke 26 und 28 (Offenstellung oder Schliessstellung) und den Zustand der Feder 148 (gespannter oder entspannter Zustand) anzeigen.

Die Arbeitsweise des Selbstschalters wird nachstehend anhand der Fig. 4 bis 9 erläutert, die nacheinander die vom 20 Kippsprungwerk und den verschiedenen Teilen des Rückstellbzw. Betätigungsmechanismus eingenommenen Stellungen zeigen, während der Selbstschalter aus seiner Offenstellung mit entspannter Feder in seine Schliessstellung mit gespannter Feder gebracht wird. 25

Fig. 4 zeigt die Feder 148 im entspannten Zustand und die Kuppelstange 68 in der auch in Fig. 1 gezeigten Offenstellung der beweglichen Kontaktanordnung. Ein Kontaktschliessvor-gang beginnt durch Spannen der Feder 148, was durch Drehen der Antriebswelle 124 mittels der Handkurbel 129 oder anderer 30 Antriebsorgane, beispielsweise eines über ein Getriebe mit der Antriebswelle gekuppelten Elektromotors (nicht dargestellt) erfolgt. Während die Antriebswelle 124 und folglich auch die darauf befestigten Kurvenscheiben 126 und 128 im Uhrzeigersinn gedreht werden, werden die Profilfolgerplatten 120 und 35 122 über die am Umfang der Kurvenscheiben anliegende Profilfolgerolle 132 ebenfalls im Uhrzeigersinn um ihre Drehachse herumgedreht, wodurch die an den Profilfolgerplatten befestigte Stange 146 im Sinne einer Spannung der Feder 148 bewegt wird. 40

Fig. 5 zeigt den Mechanismus in derjenigen Stellung, die nach einer Drehung der Antriebswelle 124 zusammen mit den Kurvenscheiben 126 und 128 um 180° aus der Anfangsstellung erreicht worden ist. In dieser Stellung befindet sich der aus den beiden Gliedern 90 und 92 bestehende Kniehebel immer noch 45 in seiner Knickstellung und die Feder 148 ist teilweise gespannt. Die auf den Profilfolgerplatten 120 und 122 angeordneten Antriebsklinken 134 und 136 befinden sich kurz vor dem Eingriff mit den Antriebsstiften 112 und 114 der Elemente 102 und 104 des Kniehebelglieds 92. 50

Während die Drehung der Antriebswelle 124 im Uhrzeigersinn weitergeht, erreicht der Mechanismus die in Fig. 6 gezeigte Stellung, in welcher sich die Profilfolgerolle 132 über die Nockenspitzen 151 der Kurvenscheiben 126 und 128 hinwegbewegt hat und nunmehr sperrend an einer Sperrfläche 55 153 eines Verriegelungselementes 154 anliegt, das von der Antriebswelle 124 unabhängig drehbar auf dieser gelagert ist. In dieser Stellung ist die Feder 148 vollständig gespannt und die Antriebsklinken 134 befinden sich unmittelbar vor den Antriebsstiften 112 und 114. Das Verriegelungselement 154 hält 60 den Mechanismus entgegen der Kraft der gespannten Feder 148 in der in Fig. 6 gezeigten Stellung, solange es selbst durch ein im Querschnitt D-förmiges Verriegelungselement 158 verriegelt gehalten wird, das mit einer weiteren Sperrfläche 156 des Verriegelungselements 154 zusammenwirkt. Eine Feder 05 160, die mit einem Endteil des Verriegelungselements 154 verbunden ist, spannt dieses im Gegenuhrzeigersinn um die Welle 124 herum gegen die Profilfolgerolle 132 vor.

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Wenn die Schaltkontakte des Selbstschalters geschlossen werden sollen und angenommen wird, dass sich der Hebel 94 in einer durch ein Sperrglied 172 (siehe Fig. 4) verriegelten Stellung befindet, wird mittels eines Entriegelungselements 162 das Verriegelungselement 158 so weit gedreht, dass es sich mit seiner Sperrfläche von der Sperrfläche 156 des Verriegelungselements 154 herunterbewegt und dieses freigibt. Dadurch kann die gespannte Feder 148, indem sie über die Profilfolgerplatten 120 und 122 und die Profilfolgerolle 132 auf das Verriegelungselement 154 wirkt, dieses im Uhrzeigersinn um die Welle 124 herumschwenken und aus der Bewegungsbahn der Rolle 132 herausbewegen, so dass sich die Feder 148 entspannen kann und dabei die Profilfolgerplatten 120 und 122 im Gegenuhrzeigersinn um ihre Drehachse herum in die in Fig. 7 gezeigte Stellung dreht.

Während dieser Drehung der Profilfolgerplatten 120 und 122 im Gegenuhrzeigersinn wird die Rolle 132 in ihre Anfangsstellung an dem den kleinsten Radius aufweisenden Umfangs-bereich der Kurvenscheiben 126 und 128 zurückgestellt, und die Antriebsklinken 134 und 136 der Profilfolgerplatten 120 und 122 wirken mit den Antriebsstiften 112 und 114 der Elemente

102 und 104 des Kniehebelgliedes 92 zusammen und bringen die Kniehebelglieder 90 und 92 in eine zueinander und mit Bezug auf den Hebel 94 gestreckte Stellung. Diese Streckung des Kniehebels hat zur Folge, dass das erste Kniehebelglied 90 die Kuppelstange 68 und folglich die bewegliche Kontaktanordnung in die in Fig. 7 gezeigte Schliessstellung bewegt, wobei auch die Federn 88 (Fig. 2) zusammengedrückt werden. Ein mit dem Element 102 zusammenwirkender Anschlagstift 164 verhindert ein Einknicken des aus den Gliedern 90 und 92 bestehenden Kniehebels in der falschen Richtung nach einem geringfügigen Hinausbewegen über die Streckmittellage,

indem er die Bewegung des Gliedes 102 über die exakte Streckmittellage hinaus begrenzt. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass mit dem Begriff «Strecklage» nicht nur die exakte Streckmittellage, in welcher die Achsen der Gelenke 68,

103 und 107 in einer gemeinsamen Ebene liegen, sondern auch die geringfügig jenseits dieser Streckmittellage gelegene Streckstellung gemeint ist.

Nachdem die Schaltkontakte des Selbstschalters in der eben beschriebenen Weise geschlossen worden sind, kann die Antriebsfeder 148 durch Drehen der Antriebswelle 124 zusammen mit den Kurvenscheiben 126 und 128 im Uhrzeigersinn aus der in Fig. 7 gezeigten Stellung heraus wieder gespannt werden.

Fig. 8 zeigt die Stellung der Kurvenscheiben 126 und 128, nachdem diese aus der in Fig. 7 gezeigten Stellung um 180° gedreht worden sind und die Profilfolgerplatten 120 und 122 um die Achse 107 herum im Sinne einer teilweisen Spannung der Feder 148 gedreht haben. In Fig. 8 nehmen alle Teile mit Ausnahme des Kniehebels 90 und 92, der sich in seiner Streckstellung befindet, die gleiche Stellung wie in Fig. 5 ein.

Fig. 9 zeigt diejenige Stellung des Mechanismus, die nach einer vollen Umdrehung der Kurvenscheiben 126 und 128 um 360° erreicht worden ist. Mit Ausnahme der Streckstellung des Kniehebels 90,92 und der dadurch bedingten Schliessstellung der Kuppelstange 68 entspricht die in Fig. 9 gezeigte Stellung dem in Fig. 6 gezeigten Zustand, da nunmehr die Feder 148 vollständig gespannt ist und das Verriegelungselement 154 wieder in seiner Verriegelungsstellung steht, in welcher es durch das Verriegelungselement 158 verriegelt ist und mit seiner Sperrfläche 153 an der Profilfolgerolle 132 anliegt und dadurch verhindert, dass die gespannte Feder 148 die Profilfolgerplatten 120 und 122 drehen und sich dadurch entspannen kann.

Ausgehend von der in Fig. 9 gezeigten Stellung des Mechanismus kann eine Kontaktöffnung dadurch eingeleitet werden, dass die oben erwähnte Hebelsperre 172 (Fig. 4) unwirksam gemacht wird, so dass sie den Hebel 94 freigibt und dieser unter

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dem Druck der gespannten Federn 88 (Fig. 2), welche über die Schubstangen 78 die Kuppelstange 68 in die Offenstellung drängen, im Gegenuhrzeigersinn um seinen Drehpunkt 110 herum geschwenkt wird. Obwohl diese Schwenkung des Hebels 94 im Gegenuhrzeigersinn verhältnismässig klein ist, reicht sie aus, um die durch das Gelenk 107 und die Achse der Kuppelstange 68 verlaufende Kniehebelmittellinie mit Bezug auf das Kniegelenk 103 nach rechts (Fig. 9) zu verlagern, wodurch das Einknicken des Kniehebels 90 und 92 ermöglicht wird und die Kuppelstange 68 zusammen mit der beweglichen Kontaktanordnung in die Offenstellung bewegt werden kann. Das Kippsprungwerk 34 und der Betätigungsmechanismus 32 befinden sich nunmehr in der in Fig. 6 gezeigten Stellung, in welcher die Feder 148 gespannt ist und die Kuppelstange 68 mit der beweglichen Kontaktanordnung in der Offenstellung steht.

Da die Feder 148 bereits gespannt ist, können die Schaltkontakte gewünschtenfalls sofort wieder geschlossen werden, indem das Verriegelungselement 154 freigegeben wird, so dass die gespannte Feder 148 die Profilfolgerplatten 120 und 122 drehen kann und dabei die mit den Antriebsstiften 112 und 114 zusammenwirkenden Antriebsklinken 134 und 136 das Kippsprungwerk in der oben beschriebenen Weise unter Schliessung der Schaltkontakte in seine Streckstellung bringen. Der Mechanismus befindet sich sodann wieder in der in Fig. 7 gezeigten Stellung, in welcher es möglich ist, die Feder 148 durch Drehen der Antriebswelle 124 sofort wieder zu spannen und auch das Öffnen der Schaltkontakte wieder herbeizuführen, indem in der oben beschriebenen Weise die Hebelsperre 172 unwirksam gemacht wird.

Wie die obige Beschreibung zeigt, gestatten das Kippsprungwerk 34 und der Betätigungs- bzw. Rückstellmechanismus 32 das Öffnen, Schliessen und Wiederöffnen der Schaltkontakte in schneller Folge.

Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der einzelnen Teile des Mechanismus kompakt, was zu einer sehr effektiven Betriebsweise führt. Zum Spannen der Feder 148 wird die Antriebswelle 124 des Betätigungsmechanismus 32 jeweils um etwa 360° gedreht, während jedoch das Ausgangsdrehmoment an den Profilfolgerplatten 120 und 122 während eines kleineren Drehwinkels auftritt, was einen mechanischen Vorteil bringt. Wie aus der Darstellungsfolge hervorgeht, tritt das Ausgangsdrehmoment während eines Drehwinkels der Profilfolgerplatten von weniger als 90° auf, was eine mechanische Übersetzung von mehr als 4:1 bedeutet. Vorzugsweise sind die Kurvenscheiben 126 und 128 so ausgebildet, dass das Eingangsdrehmoment während des gesamten Federspannvorgangs konstant ist. Zur Erzielung eines kompakten Aufbaus fällt die Verlängerung der Drehachse der Profilfolgerplatten 120 und 122 im wesentlichen mit der Gelenkachse zwischen dem Kniehebelglied 92 und dem Hebel 94 zusammen.

Einen weiteren mechanischen Vorteil bietet die Löseeinrichtung 166 zum Unwirksammachen der Hebelsperre 172. Diese in den Fig. 3 und 4 gezeigte Löseeinrichtung 166 weist einen Freigabehebel 168, einen drehbaren, im Querschnitt D-förmigen Sperrkörper 170, mit welchem der Lösehebel 168 verbunden ist, eine auf einer drehbaren Welle 179 befestigte Sperrplatte 174, die gemäss Fig. 4 durch eine Feder 176 im Gegenuhrzeigersinn in Anlage an den Sperrkörper 170 vorgespannt ist, und die Hebelsperre 172 auf, die ebenfalls als im Querschnitt D-förmiger Sperrkörper ausgebildet und an der Welle 179 angeformt ist. In der in Fig. 4 gezeigten Stellung hält der Sperrkörper 170 die Sperrplatte 174 und folglich die Hebelsperre 172 in deren Sperrstellung fest, in welcher sie mit einer Sperrfläche 172 des Hebels 94 zusammenwirkt. Beim Niederdrücken des Lösehebels 168 erfolgt eine Drehung des Sperrkörpers 170 im Uhrzeigersinn, wodurch die Sperrplatte 174 freigegeben wird, die sich sodann zusammen mit der Hebelsperre 172 soweit im Uhrzeigersinn dreht, dass die Hebelsperre 172 ausser Anlage mit der Sperrfläche 172 und statt dessen in Anlage mit einer schrägen Fläche 184 des Hebels 94 kommt. Infolgedessen kann sich nun der Hebel 94 im Gegenuhrzeigersinn um seinen Drehpunkt 110 herumdrehen und das Einknik-ken des Kniehebels 90 und 92 herbeiführen, was in der oben beschriebenen Weise zum Öffnen der Schaltkontakte führt.

Nachdem das Kippsprungwerk 34 freigegeben worden ist und die Schaltkontakte geöffnet worden sind, dreht eine mit dem Hebel 94 verbundene Feder 178 diesen im Uhrzeigersinn in eine Stellung zurück, in welcher seine Sperrfläche 182 wieder an der Hebelsperre 172 anliegt Ein Anschlagstift 180 begrenzt diese im Uhrzeigersinn stattfindende Rückdrehung des Hebels 94.

Die Löseeinrichtung 166 bringt den mechanischen Vorteil, dass zur Freigabe des Hebels 94 eine im Vergleich zu der grösseren Schwenkung des Lösehebels 168 nur sehr geringe Drehung der Hebelsperre 172 erforderlich ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Sperrkörper 170 und 158 jeweils mit zwei Betätigungshebeln verbunden. Der Sperrkörper 158 ist mit zwei Hebeln 183 und 190 verbunden, während der Sperrkörper 170 mit zwei Hebeln 168 und 192 verbunden ist. Die zusätzlichen Hebel 190 und 192 gestatten eine elek-tromechanische Auslösung der Fernauslösung des Selbstschalters oder der Entspannung der Kontaktschliessfeder 148.

Eine geeignete herkömmliche elektromechanische Flusswandler-Auslöseeinrichtung 193 (Fig. 3) kann an einem Rahmenteil 194 befestigt und mit dem in Fig. 1 dargestellten Stromwandler derart verbunden werden, dass sie beim Auftreten eines Überstromes den Hebel 192 betätigt und dadurch die Freigabe des Hebels 94 und das öffnen der Schaltkontakte herbeiführt.

In ähnlicher Weise kann ein nicht dargestellter Elektromagnet an dem Rahmenteil 194 im Bereich des Hebels 190 angeordnet sein, um den Hebel 190 betätigen und dadurch den Sperrkörper 158 unwirksam machen zu können, so dass mittels eines nicht gezeigten, entfernt liegenden Schalters das Schliessen der Schaltkontakte durch Freigabe der gespannten Feder 148 möglich ist.

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7 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrischer Schutzschalter mit einem, mit der beweglichen Kontaktanordnung gekuppelten Kniehebel-Kippsprungwerk, das in seiner gespannten Streckstellung die bewegliche Kontaktanordnung in ihrer Schliessstellung hält, weiter mit einer Auslöseeinrichtung, mittels derer das Zurückspringen des Kippsprungwerks in seine Knickstellung und dadurch die Bewegung der Kontaktanordnung in ihre Offenstellung herbeiführbar ist, und mit einem Speicherenergie-Rückstellmechanismus zum Rückstellen des Kippsprungwerks in seine Streckstellung, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellmechanismus (32) ein Profilfolgeorgan (120,122), das durch Drehung eines damit zusammenwirkenden Kurventrägers (126,128) um einen vorgegebenen Drehwinkel zwischen einer Ruhestellung (Fig. 4) und einer Spannstellung (Fig. 6) bewegbar ist, weiter Verriegelungsmittel (154,158) zur Verriegelung des Profilfolgeorgans in seiner Spannstellung, und eine Kontaktschliessfeder (148) aufweist, die derart mit dem Profilfolgeorgan gekuppelt ist, dass sie bei dessen Drehung aus der Ruhestellung in die Spannstellung gespannt wird und bei Entriegelung des in seiner Spannstellung befindlichen Profilfolgeorgans unter Zurückdrehung desselben in seine Ruhestellung das Kniehebel-Kippsprungwerk (34) in seine Streckstellung bringt, und dass der Kurventräger und das Profilfolgeorgan jeweils auf gesonderten, zueinander parallelen Achsen drehbar gelagert sind und die Anordnung so getroffen ist, dass der Drehwinkel des Profilfolgeorgans zwischen seiner Ruhestellung und seiner Spannstellung kleiner als der genannte vorgegebene Drehwinkel des Kurventrägers ist.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel des Profilfolgeorgans (120,122) kleiner als der halbe Drehwinkel des Kurventrägers (126,128) ist.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurventräger (126,128) auf einer Antriebswelle

( 124) befestigt ist und dass die Verriegelungsmittel ein Verriegelungselement (154) aufweisen, das unabhängig von der Antriebswelle auf dieser drehbar gelagert ist.
4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsmittel ein weiteres lösbares Verriegelungselement (158) aufweisen, das mit dem erstgenannten Verriegelungselement (154) zusammenwirkt und in seiner Sperrstellung dieses derart gesperrt hält, dass eine Rückdrehung des Profilfolgeorgans (120,122) aus seiner Spannstellung unter der Kraft der gespannten Kontaktschliessfeder (148) blockiert wird und dass beim Lösen des weiteren Verriegelungselements die Freigabe des gespannten Profilfolgeorgans durch das erstgenannte Verriegelungselement ermöglicht wird.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das lösbare weitere Verriegelungselement (158) ein drehbarer, im Querschnitt D-förmiger Sperrkörper ist.
6. Schalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilfolgeorgan (120,122) eine Profilfolgerolle (132) aufweist, die mit dem Kurventräger (126,128) zur Drehmomentübertragung auf das Profilfolgeorgan und ausserdem mit dem erstgenannten Verriegelungselement (154) zur Sperrung des Profilfolgeorgans in seiner Spannstellung zusammenwirkt.
7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglichen Kontaktanordnung (24) Kontaktöffnungsfedermittel (88) zugeordnet sind, welche die Energie zum Einknicken des Kippsprungwerks (34) und zur Bewegung der beweglichen Kontaktanordnung in ihre Offenstellung liefern und derart angeordnet sind, dass sie bei einer Bewegung der beweglichen Kontaktanordnung in ihre Schliessstellung automatisch gespannt werden.
8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kniehebel-Kippsprungwerk (34) zwei miteinander gelenkig verbundene Kniehebelglieder (90,92) und einen um eine ortsfeste Achse (110) schwenkbaren Hebel (94) aufweist, der an einem der beiden Kniehebelglieder angelenkt ist und mit der Auslöseeinrichtung (170,172,174) zusammenwirkt, und dass das andere Kniehebelglied (90) an der beweglichen Kontaktanordnung (24) angelenkt ist.
9. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinrichtung (170,172,174)ein Sperrelement(172,

174) aufweist, das in seiner Sperrstellung den genannten schwenkbaren Hebel (94) bei in der Streckstellung befindlichem Kippsprungwerk (34) feststehend hält und das in eine unwirksame Stellung bewegbar ist, in welcher der Hebel sich derart bewegen kann, dass er das Einknicken des Kippsprungwerks in seine Knickstellung herbeiführt.
10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement(172,174) als drehbarer, im Querschnitt D-förmiger Sperrkörper ausgebildet ist und dass die Auslöseeinrichtung ausserdem ein weiteres, wahlweise betätigbares Sperrelement aufweist, das ebenfalls als im Querschnitt D-förmiger Sperrkörper ausgebildet ist und mit dem erstgenannten Sperrelement zusammenwirkt und in seiner Sperrstellung das erstgenannte Sperrelement in dessen Sperrstellung hält und das in eine unwirksame Stellung drehbar ist, in welcher es eine Drehung des erstgenannten Sperrelements in dessen unwirksame Stellung gestattet.

11 . Schalter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkverbindung zwischen dem genannten schwenkbaren Hebel (94) und dem einen Kniehebelglied (92) im wesentlichen axial mit der Drehachse des Profilfolgeorgans (120,122) fluchtend angeordnet ist.
12. Schalter nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte eine Kniehebelglied (92) mindestens ein Element (102,104) aufweist, das einen Antriebsstift (112,114) trägt, und dass das Profilfolgeorgan mindestens eine Profilfolgerplatte (120,122) aufweist, die eine Antriebsklinke (134,136) trägt, die, sofern das Kippsprungwerk sich in seiner Knickstellung befindet, bei der Bewegung des Profilfolgeorgans aus seiner Spannstellung in seine Ruhestellung mit dem Antriebsstift zusammenwirkt und das Kippsprungwerk in seine Streckstellung bringt.
13. Schalter nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Kniehebelglied (90) zwei mit gegenseitigem Abstand im wesentlichen zueinander parallel angeordnete Elemente (96,98) aufweist, die an zwei quer zur Bewegungseinrichtung der beweglichen Kontaktanordnung mit gegenseitigem Abstand auseinandergelegenen Stellen gelenkig mit der beweglichen Kontaktanordnung (24) verbunden sind.
14. Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elemente (96,98) des anderen Kniehebelglieds (90) jeweils eine offene, schlitzförmige Aussparung (100) in ihrem mit der beweglichen Kontaktanordnung verbundenen Ende aufweisen, in welche eine Kuppelstange (68) der beweglichen Kontaktanordnung (24) zur Bildung der genannten Gelenkverbindung eingreift.
15. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kippsprungwerk (34) in zwei mit gegenseitigem Abstand im wesentlichen parallel angeordneten Platten (16) des Schaltergehäuses gelagert und ausserhalb dieser Platten angeordnet ist, und dass der Rückstellmechanismus (32) zwischen diesen Platten angeordnet und ebenfalls in ihnen gelagert ist und das Profilfolgeorgan durch in den Platten gebildete Öffnungen (116,118) hindurch mit dem Kippsprungwerk zusammenwirkt.
16. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilfolgeorgan zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete parallele Profilfolgerplatten (120, 122) aufweist, zwischen denen eine Stange (146) verläuft, mit welcher die Kontaktschliessfeder (148) verbunden ist.

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