DE10062761A1 - Bewegbarer Kontaktträger zur Aufnahme von Kontakthebeln für Niederspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine bewegbare Schaltkontaktanordnung, insbesondere einen bewegbaren Kontaktträger (1) zur Aufnahme von Kontakthebeln für Niederspannungs-Leistungsschalter, der mittels seitlicher Lagerarme (3, 4) zum Ein- und Ausschalten schwenkbar gelagert ist und aus einem Kunststoffkörper (2) mit vom Isolierstoff umschlossenen metallischen Verstärkungselementen (9; 18) zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit besteht. Die metallischen Verstärkungselemente (9; 18) können metallische Seitenteile (9) in den seitlichen Lagerarmen (3, 4) des bewegbaren Kontaktträgers (1) sein oder als zusammenhängendes Metallskelett (18) für den bewegbaren Kontaktträger (1) ausgebildet sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine bewegbare Schaltkontaktanordnung, insbesondere einen bewegbaren Kontaktträger zur Aufnahme von Kontakthebeln für Niederspannungs-Leistungsschalter, der mit­ tels seitlicher Lagerarme zum Ein- und Ausschalten schwenkbar gelagert ist.

Bei Leistungsschaltern für hohe und höchste Beanspruchung, zum Beispiel bei strombegrenzten Leistungsschaltern wirken erhebliche Kräfte auf den Kontaktträger. Deshalb werden bei andauerndem Trend die Bauvolumina zu verringern, die Ferti­ gungsprozesse zu automatisieren und die Teilezahl zu verrin­ gern die Grenzen der Werkstoffbelastbarkeit schnell erreicht.

Bisher wurden bei großen Kontaktträgern, die mehrere paralle­ le Kontakthebel aufweisen, immer zusammengesetzte Konstruk­ tionen verwendet, bei denen ein Körper nur zur Aufnahme der Kontakthebel dient und seitlich an diesen Körper Seitenwände oder Hebel, in der Regel als Metallteile ausgebildet, durch Verschrauben oder auf andere Weise angesetzt sind, die dann die Lagerung des Kontaktträgers darstellen.

Dabei bestanden die Kontaktträger früher vollständig aus Me­ tall. An der Antriebskopplung ist dann eine Isolierung gegen den Schalterantrieb erforderlich. Deshalb war eine Isolier­ kopplung mit der Antriebswelle vorgesehen, die im allgemeinen in Form von Isolierlaschen ausgebildet war. Diese weisen aber im Vergleich zu Metall eine geringere Festigkeit auf, was in Anbetracht der zu übertragenden, bei großen Leistungsschaltern hohen, Schaltkräfte ungünstig ist. Deshalb wurde, auch begünstigt durch die fortschreitende Entwicklung in der Kunststofftechnologie, der Kontaktträger aus Isoliermaterial gefertigt und die Koppellaschen aus Metall.

Ein bewegbarer Kontaktträger für Niederspannungs-Leistungs­ schalter ist durch die DE 35 39 786 A1 bekannt geworden. Hier sind die Lagerarme Bestandteil eines Lagerbügels, der an ei­ nen Haltekörper für die Kontakthebel maßgerecht angepasst ist. Dabei handelt es sich um eine aus mehreren Metallteilen bestehende Konstruktion.

Es sind auch bewegbare Kontaktträger bekannt, die aus einer Kombination von Kunststoff-Formteilen und Metallteilen zusam­ mengesetzt sind.

So ist in dem DE-U1 296 15 566 eine bewegbare Schaltkontak­ tanordnung für einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit Kontakthebeln und einem die Kontakthebel aufnehmenden Kon­ takthebelträger, der mittels seitlicher Lagerarme zum Ein- und Ausschalten schwenkbar gelagert ist. Dieser Kontakthebel­ träger weist ein Mittelteil auf, das aus einem Grundkörper und wenigstens einem an diesen anfügbaren Zusatzkörper be­ steht, wobei beiderseitig an dem Mittelteil die Lagerarme be­ festigt sind.

Beide genannten bewegbaren Kontaktträger sind in herkömmli­ cher Bauweise aus mehreren einzelnen Bestandteilen zusammen­ gesetzt. Derartige Konstruktionen sind zwar einfach und zweckmäßig, ergeben aber eine, durch viele Einzeltoleranzen gebildete, relativ große Breitentoleranz, nämlich eine bei­ derseitige Blechtoleranz und eine Toleranz des zentralen Teiles. Hinzu kommt, dass bei Tragarmen aus Metall Spannungsver­ schleppungen auftreten können.

Deshalb wurde an anderer Stelle (Anmelde-Aktenzeichen 199 48 692.1) vorgeschlagen, einen kompletten Kontaktträger einstückig als Multifunktionsteil aus einem, insbesondere fa­ serverstärkten, Kunststoff herzustellen. Dieser weist ferner spezielle seitliche Führungsflächen auf, welche mit Gegenflä­ chen des Schaltergehäuses zusammenwirken. Hierdurch werden, trotz der bei Kunststoffkonstruktionen an sich erforderlichen größeren Abmessungen, vergleichsweise geringe Gesamtabmessun­ gen erreicht.

Man könnte einen Kontaktträger mit seinen Lagerarmen auch als Präzisions-Metall-Druckgussteil herstellen. Das hat aber eine Vielzahl von Nachteilen. Es ergeben sich Spannungsverschlep­ pungen und Probleme bezüglich der Isolation zwischen dem Kon­ taktträger und dem Schalterantrieb. Dadurch gehen die Vortei­ le des einstückigen Körpers wieder verloren, wenn er aus Me­ tall besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bewegbaren Kontaktträger zu schaffen, der die mechanische Festigkeit ei­ ner Metallkonstruktion mit den Vorteilen der Kunststofftech­ nologie verbindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der bewegbare Kontaktträger zur Aufnahme von Kontakthebeln für Niederspannungs-Leistungsschalter, der mittels seitlicher La­ gerarme zum Ein- und Ausschalten schwenkbar gelagert ist, aus einem Isolierstoffkörper mit vom Isolierstoff umschlossenen metallischen Verstärkungselementen zur Erhöhung der mechani­ schen Festigkeit besteht. Der Isolierstoffkörper, der die metallischen Verstärkungselemente umschließt, bewirkt dabei die Isolierung gegen geerdete oder berührbare Teile und die me­ tallischen Verstärkungselemente ermöglichen, im Vergleich zu einer Ausführung nur aus Kunststoff, geringere Materialstär­ ken. Außerdem kann durch die Verwendung von Kunststoff die Formgebung den jeweiligen räumlichen Erfordernissen problem­ los angepasst werden.

Die metallischen Verstärkungselemente können vorteilhaft als metallische Seitenteile in den seitlichen Lagerarmen des be­ wegbaren Kontaktträgers ausgebildet sein.

Es kann aber auch zweckmäßig sein, ein komplettes zusammen­ hängendes Metallskelett in den Kunststoffkörper des bewegba­ ren Kontaktträgers einzubringen.

Das Metallskelett besteht dann vorzugsweise aus zwei mittels wenigstens eines Steges miteinander verbundenen metallischen Seitenteilen für die seitlichen Lagerarme.

Die metallischen Seitenteile für die seitlichen Lagerarme, bestehen vorteilhaft jeweils aus einem Schenkel mit einer Bohrung zur Aufnahme des Gelenkbolzens für die Kontakthebel, einer Öse für den Koppelbolzen für die Antriebsorgane und ei­ nem Fortsatz zur Verstärkung des Lagerzapfens des Kontaktträ­ gers. Der Abstand der Ösen der beiden metallischen

Seitenteile des Metallskeletts voneinander kann gegenüber dem Abstand der Schenkel der metallischen Seitenteile verringert bemessen sein. Damit wird einer geringeren Stützweite für die Angriffspunkte der Antriebskraft auf den Kontaktträger Rech­ nung getragen.

Die Öse für den Koppelbolzen des Antriebs weist einen inneren Durchmesser auf, der so viel größer ist, als der äußere Durchmesser des Koppelbolzens, dass zwischen beiden Elementen eine ringförmige Isolation ausgebildet werden kann. Hierdurch wird beim Gießen oder Pressen des Kunststoffkörpers eine Kunststoffauskleidung in die Öse eingebracht, durch welche der Koppelbolzen gegen die Öse isoliert ist.

In den Schenkeln der metallischen Seitenteile sind bei allen Ausführungen zweckmäßig Materialaussparungen vorgesehen, wel­ che eine intensivere Verbindung des Kunststoffs der seitli­ chen Lagerarme mit dem Metall der Verstärkungselemente bewir­ ken sollen.

Bei beiden Ausführungen ist es zweckmäßig, wenn die metalli­ schen Verstärkungselemente vom Kunststoff völlig umhüllt sind, um Isolationsprobleme zu vermeiden.

Bei besonders hohen mechanischen Belastungen kann aber der Lagerzapfen des Kontaktträgers als Bestandteil des metalli­ schen Verstärkungselementes auch ohne Kunststoffumhüllung ausgebildet sein. Dann ist in diesem Bereich für eine ander­ weitige entsprechende Isolierung, insbesondere gegen den be­ nachbarten Pol, Sorge zu tragen.

Durch die vorliegende Erfindung können die seitlichen La­ gerarme des Kontaktträgers dünner ausgebildet sein, als sol­ che aus reinem Kunststoff. Wenn sie auch dicker sind, als solche aus Metall, ergibt sich doch ein Vorteil daraus, dass nur eine Toleranz vorhanden ist, nämlich die des äußeren Kunststoffkörpers. Die Einzeltoleranzen werden innen ausge­ glichen und die äußere Toleranz ist nur durch die Form be­ stimmt. Dadurch kann die Gesamtbreite des Kontaktträgers besser an die Kammerbreite des Pols angepasst werden und beide Teile, die feststehende Kammer und der bewegbare Kontaktträ­ ger können besser aufeinander abgestimmt werden. Es muss auch kein Platz für Befestigungselemente, wie überstehende Schrau­ benköpfe oder dergleichen, freigehalten werden und durch die glatten Seitenwände des Kontaktträgers ergibt sich eine gute Dichtigkeit gegen einen Durchtritt von Schaltgasen in diesem Bereich. Außerdem kann durch die mögliche genaue maßliche An­ passung des Kontaktträgers an das Gehäuse erreicht werden, daß der Kontaktträger nicht, wie herkömmlich üblich, nur durch seine Lagerstellen geführt und gehalten wird, sondern durch das Gehäuse geführt wird, wobei eine zusätzliche seit­ liche Abstützung beziehungsweise Führung des bewegbaren Kon­ taktträgers im Schaltergehäuse nicht mehr erforderlich ist. Das entlastet insbesondere die seitlichen Lagerstellen mit den Drehzapfen. Letztlich ergeben sich geringere Bewegungswi­ derstände und eine geringere Belastung der Koppelhebel beim Schalten von Kurzschlüssen. Bei den herkömmlichen Kunststoff- Metallkonstruktionen ist eine gewisse Verkantung und Verlage­ rung möglich. Diese wirkt sich zumindest an der Koppelstelle zwischen dem Kontaktträger und dem Hebelgestänge aus. Das be­ deutet, dass diese Koppelelemente ihrerseits wegen einer ge­ wissen erforderlichen Torsionssteifigkeit und Biegefestigkeit mit ähnlichen Maßen und Merkmalen ausgestattet sein müssen und nicht nur als reine Zug- und Druckelemente ausgebildet sind, wie das wünschenswert ist.

Dadurch, dass durch die Seitenführung des erfindungsgemäßen Kontaktträgers im Gehäuse diese Verkantungen minimiert wer­ den, werden auch die Verkantungskräfte an der Koppelstelle zu dem Hebelgestänge verringert, so dass dieses günstiger dimen­ sioniert werden kann. Im Endergebnis ist der erfindungsgemäße Kontaktträger nicht breiter als die bisherigen zusammengesetzten, als Kunststoff-Metallkonstruktion ausgebildeten Kon­ taktträger.

Die Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis an­ hand eines bevorzugten, den Schutzumfang nicht einschränken­ den Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Kontakt­ träger in der Vorderansicht.

Die Fig. 2 zeigt schematisch den Kontaktträger gemäß der Fig. 1 in der Seitenansicht.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Kontaktträger ent­ lang der Linie III-III in der Fig. 1.

Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Kontaktträger ent­ lang der Linie IV-IV in der Fig. 1.

Die Fig. 5 zeigt schematisch ein metallisches Seitenteil für einen seitlichen Lagerarm des erfindungsgemäßen Kontaktträ­ gers in der Seitenansicht.

Die Fig. 6 zeigt schematisch ein Metallskelett für den erfin­ dungsgemäßen Kontaktträger in der Vorderansicht.

Die Fig. 7 zeigt schematisch ein Metallskelett für den erfin­ dungsgemäßen Kontaktträger in perspektivischer Ansicht.

Die Fig. 8 zeigt schematisch ein Metallskelett für den erfin­ dungsgemäßen Kontaktträger in perspektivischer Ansicht, aus einer anderen Blickrichtung.

Die Fig. 1 und die Fig. 2 zeigen schematisch einen erfindungs­ gemäßen Kontaktträger 1 in der Vorderansicht und in der Sei­ tenansicht. Er besteht im wesentlichen aus einem Kunststoff­ körper 2 des Kontaktträgers 1 zur Aufnahme der bewegbaren Schaltkontakte und zwei seitlichen Lagerarmen 3, 4, an denen Lagerzapfen 5, 6 angeordnet sind, mittels welcher der Kon­ taktträger 1 in einer ortsfesten Lagerung des Schalters schwenkbar gelagert ist. Weiterhin weist er eine Bohrung 7 für den Gelenkbolzen, um den die Kontakthebel schwenkbar ge­ lagert sind, auf und eine Bohrung 8 für den Koppelbolzen, an welchem die Koppelorgane einer geeigneten Antriebsvorrichtung des Leistungsschalters angreifen.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Kontaktträger 1 ent­ lang der Linie III-III in der Fig. 1. Dieser Schnitt ist durch den seitlichen Lagerarm 3 geführt und zeigt ein einge­ gossenes oder eingepresstes metallisches Seitenteil 9 zur Er­ höhung der mechanischen Festigkeit des aus Kunststoff beste­ henden seitlichen Lagerarms 3. Dieses metallische Seitenteil 9 weist Materialaussparungen 10 bis 13 auf, welche eine in­ tensivere Verbindung zwischen dem metallischen Seitenteil 9 und dem seitlichen Lagerarm 3 aus Kunststoff bewirken. Wei­ terhin ist die Bohrung 7 zur Aufnahme des Gelenkbolzens für die Kontakthebel durch dieses metallische Seitenteil 9 hin­ durchgeführt.

Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Kontaktträger 1 ent­ lang der Linie IV-IV in der Fig. 1. Dieser Schnitt verläuft in der Blickrichtung hinter dem seitlichen Lagerarm 3 durch den Kunststoffkörper 2 des Kontaktträgers 1 und zeigt einen in der Fig. 2 nicht erkennbaren Bestandteil des metallischen Seitenteils 9 in Form einer Öse 14, durch welche der Koppel­ bolzen für die Antriebsorgane geführt ist. Diese Öse 14 weist einen derart vergrößerten Durchmesser gegen den Koppelbolzen auf, dass zwischen diesem und der Öse 14 des metallischen Seitenteils 9 eine ausreichende ringförmige Kunststoffisolie­ rung 15 vorgesehen werden kann.

Die Fig. 5 zeigt schematisch das in den Fig. 2 und 3 bereits dargestellte metallische Seitenteil 9 für einen seitlichen Lagerarm 3 des erfindungsgemäßen Kontaktträgers 1 in der Sei­ tenansicht. Es besteht aus einem Schenkel 16 mit der bereits beschriebenen Bohrung 7 zur Aufnahme des Gelenkbolzens für die Kontakthebel, der ebenfalls bereits erwähnten Öse 14 für den Koppelbolzen für die Antriebsorgane und einem Fortsatz 17 zur Verstärkung des Lagerzapfens 5.

Die Öse 14 ist in der Blickrichtung um eine Materialstärke zurückgesetzt angeordnet. Damit wird nach dem Einbau eine ge­ ringere Stützweite für die Angriffspunkte der Antriebskraft auf den Kontaktträger erreicht.

Im Schenkel 16 sind Materialaussparungen 10 bis 13 vorgese­ hen, welche eine intensivere Verbindung des Kunststoffs des seitlichen Lagerarms 3 mit dem metallischen Seitenteil 9 be­ wirken sollen.

Die Fig. 6 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform für ein Metallskelett 18 für den gesamten Kontaktträger 1 in der Vorderansicht. Dieses bildet eine komplette metallische Stützeinrichtung für den Kontaktträger 1, mit durch einen Steg 19 verbundenen metallischen Seitenteilen 20, 21, die, analog zu den metallischen Seitenteilen 9, zur Verstärkung der seitlichen Lagerarme 3, 4 des Kontaktträgers 1 vorgesehen sind.

Die Fig. 7 und 8 zeigen das Metallskelett 18 gemäß der Fig. 6 in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten. Die zwei mittels eines Steges 19 miteinander verbundenen metallischen Seitenteile 20, 21 bestehen, ebenso, wie die metallischen Seitenteile 9, jedes aus einem Schenkel 22, 23 mit einer Boh­ rung 24, 25 zur Aufnahme des Gelenkbolzens für die Kontakthe­ bel, einer Öse 26, 27 für den Koppelbolzen für die Antrieb­ sorgane und einem Fortsatz 28, 29 zur Verstärkung des Lager­ zapfens 5. Der Abstand der Ösen 26, 27 der beiden metalli­ schen Seitenteile 20, 21 des Metallskeletts 18 voneinander ist gegenüber dem Abstand der Schenkel 22, 23 der metalli­ schen Seitenteile 20, 21 verringert bemessen. Damit wird ei­ ner geringeren Stützweite für die Angriffspunkte der An­ triebskraft auf den Kontaktträger 1 Rechnung getragen.

Die Ösen 26, 27 für den Koppelbolzen des Antriebs weisen auch hier einen inneren Durchmesser auf, der so viel größer ist, als der äußere Durchmesser des Koppelbolzens, dass zwischen beiden Elementen eine nicht dargestellte ringförmige Isolati­ on ausgebildet werden kann.

In den Schenkeln 22, 23 sind Materialaussparungen 30 bis 33 vorgesehen, welche eine intensivere Verbindung des Kunst­ stoffs des seitlichen Lagerarms 3 mit den metallischen Sei­ tenteilen 20, 21 bewirken sollen.

Die erfindungsgemäße Ausführung ergibt ein sehr stabiles Ge­ bilde, dessen Kunststoffvolumen auf ein für Isolierzwecke ausreichendes Maß verringert ist, weil vom Kunststoff keine tragenden Funktionen mehr übernommen werden müssen.

Claims (11)

1. Bewegbarer Kontaktträger zur Aufnahme von Kontakthebeln für Niederspannungs-Leistungsschalter, der mittels seitlicher Lagerarme zum Ein- und Ausschalten schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Kunststoffkörper (2) mit vom Isolierstoff umschlossenen metallischen Verstärkungselementen (9, 18) zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit besteht.

2. Bewegbarer Kontaktträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Verstärkungselemente metallische Sei­ tenteile (9) in den seitlichen Lagerarmen (3, 4) des bewegba­ ren Kontaktträgers (1) sind.

3. Bewegbarer Kontaktträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die metallischen Verstärkungselemente als zusammenhän­ gendes Metallskelett (18) für den bewegbaren Kontaktträger (1) ausgebildet sind.

4. Bewegbarer Kontaktträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallskelett (18) aus zwei mittels wenigstens eines Steges (19) miteinander verbundenen metallischen Seitenteilen (2; 21) für die seitlichen Lagerarme (3, 4) besteht.

5. Bewegbarer Kontaktträger nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Seitenteile (9; 20, 21)in den seitli­ chen Lagerarmen (3, 4), jeder aus einem Schenkel (16; 22, 23) mit einer Bohrung (8; 24) zur Aufnahme des Gelenkbolzens für die Kontakthebel, einer Öse (14; 26, 27) für den Koppelbolzen für die Antriebsorgane und einem Fortsatz (17; 28, 29) zur Verstärkung des Lagerzapfens 5 des Kontaktträgers bestehen.

6. Bewegbarer Kontaktträger nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Ösen (26, 27) der beiden metallischen Seitenteile (20, 21) des Metallskeletts (18) voneinander ge­ genüber dem Abstand der Schenkel (22, 23) der Seitenteile (20, 21) verringert bemessen ist.

7. Bewegbarer Kontaktträger nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Durchmesser der Öse (14; 26, 27) für den Kop­ pelbolzen des Antriebs mit einem größeren Durchmesser, als dem Durchmesser des Koppelbolzens ausgebildet ist.

8. Bewegbarer Kontaktträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem inneren Durchmesser der Öse (14; 26, 27) und dem äußeren Durchmesser des Koppelbolzens derart bemessen ist, dass durch den beim Pressen oder Gießen des Kontaktträgers in diesen Zwischenraum eingebrachten Kunststoff eine ausreichende elektrische Isolierung der bei­ den Elemente erreicht ist.

9. Bewegbarer Kontaktträger nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schenkeln (16; 22, 23) der metallischen Seiten­ teile (9; 20; 21) Materialaussparungen (10, 11, 12, 13, 30, 31, 32, 33) zur intensiveren Verbindung des Kunststoffs der seit­ lichen Lagerarme 3 mit den metallischen Seitenteilen (9; 20, 21) vorgesehen sind.

10. Bewegbarer Kontaktträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Verstärkungselemente (9, 18) vom Kunst­ stoff völlig umhüllt sind.

11. Bewegbarer Kontaktträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerzapfen (5, 6) des Kontaktträgers (1) als Be­ standteile der metallischen Verstärkungselemente ohne Kunst­ stoffumhüllung ausgebildet ist.