DE10108858A1 - Schaltkontaktanordnung - Google Patents

Abstract

Bei einer Schaltkontaktanordnung wird zur Erzeugung der erforderlichen Kontaktkraft eines Kontakthebels (2) als Kontaktkraftfeder (8) eine wippenartige Blattfeder verwendet, deren Schwenklager (10) zwischen dem Drehpunkt (11) des Kontakthebels (2) an einem Kontaktträger (1) und einem kontaktgebenden Endteil (18) des Kontakthebels (2) gelegen ist. Vorzugsweise ist dieses Schwenklager (10) durch einen Knick der Kontaktkraftfeder (8) und eine am Kontaktträger (1) befindliche Gleitfläche (19) gebildet. Das Schwenklager (10) der Kontaktkraftfeder (8) ist ohne feste Verbindung mit dem Kontaktträger (2) in Abhängigkeit von der Spannung der Kontaktkraftfeder (8) entlang der Gleitfläche (19) verschiebbar. Besitzt die Schaltkontaktanordnung mehrere Kontakthebel (Vielfachkontaktanordnung), so können alle zugehörigen Kontaktkraftfedern zu einer einteiligen Blattfeder (23) zusammengefasst sein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanord­ nung mit einem Kontaktträger und einem an dem Kontaktträger um einen Drehpunkt gelenkig bewegbaren Kontakthebel sowie mit einer als Blattfeder ausgebildeten Kontaktkraftfeder zum An­ pressen des Kontakthebels an einen Gegenkontakt.

Eine Schaltkontaktanordnung dieser Art ist als Bestandteil eines Niederspannungs-Leistungsschalters durch die US- Pa­ tentschrift 5,517,164 bekannt geworden.

Die auf die Schaltkontakte von Leistungsschaltern wirkende Kontaktkraft wird dadurch aufgebracht, dass die erwähnten Kontaktkraftfedern während des Einschaltens gespannt werden. Dies geschieht durch eine zu dem Leistungsschalter gehörende Antriebsvorrichtung, deren Schaltweg über die vorgesehene Le­ bensdauer des Leistungsschalters im wesentlichen konstant ist. Demgegenüber vergrößert sich durch Abbrand der Schalt­ kontakte der Weg der Kontakthebel, wodurch die Kontaktkraft entsprechend dem Abbrand abnimmt. Soll sichergestellt sein, dass auch gegen Ende der Lebensdauer einer Schaltkontak­ tanordnung eine ausreichende Kontaktkraft erzielt wird, so kann eine entsprechende Bemessung der Kontaktkraftfedern zu einer unerwünscht hohen Kontaktkraft im Neuzustand der Schaltkontaktanordnung führen. Dies hat einen entsprechend hohen Energiebedarf der Antriebsvorrichtung zur Folge.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter anzugeben, bei dem die Kontaktkraft weniger stark vom Abbrand der Kontakte abhängt.

Durch die Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Schaltkon­ taktanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kontaktkraftfeder wippenartig schwenkbar angeordnet ist, derart, dass die Enden der Kontaktkraftfeder am Kontakthebel anliegen und ein Schwenklager der Kontaktkraftfeder zwischen dem Drehpunkt des Kontakthebels und seinem kontaktgebenden Endteil angeordnet ist.

Die Kontaktkraft der erfindungsgemäßen Schaltkontaktanordnung folgt nicht der bekannten Charakteristik einer Schrauben- Druckfeder oder einer einarmigen Blattfeder nach der genann­ ten US 5,517,164. Vielmehr ist die Abhängigkeit vom Kontakt­ abbrand weitgehend reduziert und kann durch optimierte Ausle­ gung der Geometrie weitgehend beseitigt werden. Die Festle­ gung der Kontaktkraft erfolgt im wesentlichen durch geeignete Wahl der Vorspannung. Damit entfällt auch die Notwendigkeit der Überdimensionierung der Kontaktkraftfeder und der An­ triebsvorrichtung, was die Lebensdauer des Leistungsschalters günstig beeinflusst.

Vorzugsweise ist das Schwenklager der Kontaktkraftfeder ohne feste Verbindung mit dem Kontaktträger in Abhängigkeit von der jeweiligen Federkraft entlang einer am Kontaktträger be­ findlichen Gleitfläche beweglich ist. Durch die nicht ortsge­ bundene Lagerung verändert sich der Lagerpunkt der Blattfe­ deranordnung in Abhängigkeit von der Position des Kontakthe­ bels.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Schwenklager der Kontaktkraftfeder durch einen an der im wesentlichen ebenen Gleitfläche am Kontaktträger anliegenden Knick der Kontakt­ kraftfeder gebildet ist.

Um trotz des relativ zum Kontaktträger verschiebbaren Schwen­ klagers der Kontaktkraftfeder eine definierte Kraftwirkung sicherzustellen, empfiehlt es sich, die relative Bewegung der Kontaktkraftfeder zum Kontakthebel einzuschränken oder auf einen bestimmten Punkt zu beziehen. Dies kann dadurch er­ reicht werden, dass als Widerlager der Kontaktkraftfeder ein am Kontaktträger sitzender Gleitbutzen vorgesehen ist. Gleichfalls als gut geeignet erweist es sich, wenn zur Bil­ dung eines Widerlagers der Kontaktkraftfeder ein Ende dersel­ ben abgebogen ist und zur Aufnahme des abgebogenen Endes am Kontakthebel eine Ausnehmung angeordnet ist.

Wie einleitend erwähnt, gehört es zum Anliegen der Erfindung, den Energiebedarf zur Betätigung der Schaltkontaktanordnung eines Leistungsschalters gering zu halten. Hierzu kann da­ durch beigetragen werden, dass am Kontaktträger und am Kon­ takthebel versetzt einander gegenüberstehende Vorsprünge vor­ gesehen sind in einer derartigen Anordnung, dass die Feder­ kraft beim Einschalten der Schaltkontaktanordnung gegen Ende der Einschaltbewegung ansteigt. Dies hat zur Folge, dass die von einer Antriebsvorrichtung zu liefernde Antriebskraft bei der Berührung der Kontakthebel mit ihrem Gegenkontakt weniger steil ansteigt und bereits vorhandene kinetische Energie ge­ nutzt werden kann, die benötigte Spannung der Kontaktkraftfe­ dern im eingeschalteten Zustand der Schaltkontaktanordnung zu erreichen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Schaltkontaktanordnung ist besonders für Leistungsschalter mit hohem Nennstrom ge­ eignet, die in jedem Pol mehrere Kontakthebel aufweisen. Die Herstellung und die Montage der entsprechenden Anzahl von Kontaktkraftfedern können dadurch vereinfacht werden, dass die Kontaktkraftfedern aller Kontakthebel Bestandteil einer einteiligen Blattfeder sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren darge­ stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schaltkontaktanordnung mit mehreren Kon­ takthebeln teilweise in einem Schnitt II-II in Fig. 2.

Fig. 2 zeigt die Schaltkontaktanordnung gemäß der Fig. 1 mit Blick auf die parallelen Kontakthebel.

Fig. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab gezeigte Einzelheit der Schaltkontaktanordnung gemäß den Fig. 1 und 2.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbei­ spiel in Darstellungen, die den Fig. 1, 2 und 3 entspre­ chen.

Fig. 7 zeigt eine Blattfeder, die Kontaktkraftfedern für mehrere Kontakthebel aufweist, in einer perspektivischen Dar­ stellung.

Der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Schaltkontaktan­ ordnung umfasst einen Kontaktträger 1, der in einem nicht dargestellten Schwenklager mittels Lagerzapfen 12 gelagert ist. Kontakthebel 2 sind mit dem Kontaktträger 1 gelenkig um einen Drehpunkt 11 verbunden. Die Kontakthebel 2 besitzen ei­ nen kontaktgebenden Endteil 18 und sind am gegenüberliegenden Ende durch lediglich angedeutete biegsame Leiter 13 elek­ trisch leitend mit einer unteren Anschlussschiene 4 verbun­ den. Zwischen dem Kontaktträger 1 und den Kontakthebeln 2 be­ finden sich wippenartig gelagerte Kontaktkraftfedern 8, die dafür sorgen, dass die kontaktgebenden Endteile 18 der Kon­ takthebel 2 im eingeschalteten Zustand der Schaltkontaktan­ ordnung mit ausreichender Kontaktkraft an einem Gegenkontakt 5 anliegen, der ein Lichtbogenhorn 3 trägt. In bekannter Wei­ se kann der Gegenkontakt 5 durch ein Ende einer parallel zur unteren Anschlussschiene 4 angeordnete obere Anschlussschiene gebildet sein.

In der Fig. 1 ist ferner schematisch eine an sich bekannte Antriebsvorrichtung 6 gezeigt, die mittels einer Hebelkette 7 auf den Kontaktträger 1 wirkt und diesen in die Ein- bzw. Ausschaltstellung bringt. Zusammen mit nicht gezeigten Schutz- und Steuereinrichtungen bilden die genannten Baugrup­ pen einen Niederspannungs-Leistungsschalter 22, wie durch ei­ nen strichpunktierten Rahmen angedeutet ist.

Die Kontaktkraftfedern 8 der einzelnen Kontakthebel 2 können zwar einzelne, als Blattfeder ausgebildete Teile sein, sind aber Bestandteil einer zusammenhängenden, d. h. einteiligen Blattfeder. Wie näher den Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist, besitzen die Kontaktkraftfedern 8 einen etwa mittig angeord­ neten Knick 20, der zusammen mit einer am Kontaktträger 1 ausgebildeten Gleitfläche 19 ein Schwenklager 10 bildet. We­ sentlich für die gewünschte Funktion der Schaltkontaktanord­ nung ist die Lage des Schwenklagers 10 zwischen dem Drehpunkt 11 des Kontakthebels 2 und einem oberen Endschenkel 14 der Kontaktkraftfeder 8. Dieser Endschenkel 14 liegt am kontakt­ gebenden Endteil 18 des Kontakthebels 2 an, während ein etwa gleich geformter Endschenkel 14 am gegenüberliegenden Ende der Kontaktkraftfeder 8 an dem Kontakthebel 2 etwa dort an­ liegt, wo sich der Drehpunkt 11 befindet. Diese Anordnung hat die Eigenschaft, dass die Kontaktkraft zwischen dem kontakt­ gebenden Endteil 18 und dem Gegenkontakt 5 weitgehend unabhängig von der relativen Position der Kontakthebel 2 zu dem Kontaktträger 1 ist. Dementsprechend ist der Einfluss des Ab­ brand der zusammenwirkenden Kontaktstellen auf die Größe der Kontaktkraft gering.

Um sicher zu stellen, dass die benötigte Kontaktkraft ent­ steht, ist bei gegebenen Abmessungen und Eigenschaften der zusammenwirkenden Teile die Position des oberen abgewinkelten Endteiles 14 der Kontaktkraftfeder 8 wesentlich. Hierzu ist ein am Kontaktträger 2 angebrachter Gleitbutzen 9 vorgesehen. Das Schwenklager 10 der Blattfederanordnung 8 ist ohne feste Verbindung mit dem Kontaktträger 1 entlang der Gleitfläche 19 frei beweglich und in Abhängigkeit von der Spannung der Kon­ taktkraftfeder 8 lediglich begrenzt durch den als Widerlager dienenden Gleitbutzen 9.

Es ist noch zu erwähnen, dass sich die dargestellte Anordnung der wippenartigen Kontaktkraftfeder 8 in dem Raum zwischen der den Kontakten abgewandten Seite des Kontakthebels 2 und dem Kontaktträger 1 befindet und hierdurch gegen Einflüsse von Schaltlichtbögen geschützt ist.

Die in den Fig. 4 bis 7 dargestellte weitere Ausführungs­ form einer Schaltkontaktanordnung mit einer Vielzahl von Kon­ takthebeln 2 (Vielfachkontaktsystem) weicht in den im folgen­ den beschriebenen Merkmalen von denen des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Beispieles ab. Hinsichtlich der übrigen Ausgestaltung wird auf die Beschreibung der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 verwiesen.

Während bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Gleitbutzen 9 als Mittel zur Positionierung der wippenartigen Kontaktkraftfeder 8 dient, ist bei der in den Fig. 4 bis 7 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung der obere Endschenkel 14 in Richtung des Kontakthebels abgewinkelt. Die Kontakthebel 2 sind mit einer Ausnehmung 15 versehen, in wel­ che der Endschenkel 14 eingreift. Hierdurch sind die Kontakt­ kraftfedern 8 gegenüber den zugeordneten Kontakthebeln aus­ richtet. Wie auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1, 2 und 3 wird die gewünschte Kontaktkraft durch den Einbau der Kontaktkraftfedern 8 in die Schaltkontaktanordnung mit einer bestimmten Vorspannung erreicht.

Die Ausbildung mehrerer Kontaktkraftfedern 8 als einteilige Blattfeder 23 ist näher aus den Fig. 5 und 7 ersichtlich. Dabei lässt die Fig. 5 erkennen, dass die Blattfeder 23 hin­ ter den Kontakthebeln liegt. Die Montage ist einfach und kann beispielsweise so erfolgen, dass die Blattfeder 23 nach dem Zusammenfügen von Kontaktträger 1 und Kontakthebeln 2 in den Zwischenraum hineingedrückt wird, bis die abgewinkelten End­ teile 14 in die Ausnehmungen 25 einrasten.

Zur Verringerung des Energiebedarfs beim Einschalten eines Leistungsschalters kann es erwünscht sein, dass die Kontakt­ kraft erst kurz vor der Endstellung der Kontakthebel beim Einschalten auf einen gewünschten Wert erhöht wird. Zur Er­ reichung dieses Ziels sind, wie deutlich in den Fig. 4 und Fig. 6 erkennbar, am Kontaktträger 1 und am Kontakthebel 2 Vorsprünge 16 bzw. 17 vorgesehen, die zueinander versetzt ge­ genüberstehen und derart angeordnet sind, dass die Federkraft gegen Ende der Einschaltbewegung erhöht wird.

Bezugszeichenliste

1

Kontaktträger

2

Kontakthebel

3

Lichtbogenhorn am Gegenkontakt

5

4

untere Anschlussschiene

5

Gegenkontakt

6

Antriebsvorrichtung

7

Hebelkette

8

wippenartige Kontaktkraftfeder

9

Gleitbutzen

10

Schwenklager der Kontaktkraftfeder

11

Drehpunkt des Kontakthebels

2

12

Zapfen für Schwenklager

13

biegsame Strombänder

14

abgewinkelter Endschenkel der Kontaktkraftfeder

8

15

Ausnehmung am Kontakthebel

2

16

Vorsprung am Kontaktträger

1

17

Vorsprung am Kontakthebel

2

18

kontaktgebender Endteil des Kontakthebels

2

19

Gleitfläche am Kontaktträger

1

20

Knick der Kontaktkraftfeder

8

21

Schaltkontaktanordnung

22

Leistungsschalter

23

Blattfeder mit mehreren Kontaktkraftfedern

8

Claims (7)

1. Schaltkontaktanordnung mit einem Kontaktträger (1) und ei­ nem an dem Kontaktträger (1) um einen Drehpunkt (11) gelenkig bewegbaren Kontakthebel (2) sowie mit einer als Blattfeder ausgebildeten Kontaktkraftfeder (8) zum Anpressen des Kon­ takthebels (2) an einen Gegenkontakt, (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftfeder (8) wippenartig schwenkbar ange­ ordnet ist, derart, dass die Enden (14) der Kontaktkraftfeder (8) am Kontakthebel (2) anliegen und ein Schwenklager (10) der Kontaktkraftfeder (8) zwischen dem Drehpunkt (11) des Kontakthebels (2) und seinem kontaktgebenden Endteil (18) an­ geordnet ist.

2. Schaltkontaktanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenklager (10) der Kontaktkraftfeder (8) ohne fe­ ste Verbindung mit dem Kontaktträger (1) in Abhängigkeit von der jeweiligen Federkraft entlang einer am Kontaktträger (1) befindlichen Gleitfläche (19) beweglich ist.

3. Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenklager (10) der Kontaktkraftfeder (8) durch einen an der im wesentlichen ebenen Gleitfläche (19) am Kon­ taktträger (1) anliegenden Knick (20) der Kontaktkraftfeder (8) gebildet ist.

4. Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerlager der Kontaktkraftfeder (8) ein am Kontakt­ träger (2) sitzender Gleitbutzen (9) vorgesehen ist. (Fig. 2 und Fig. 3)

5. Schaltkontaktanordnung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines Widerlagers der Kontaktkraftfeder (8) ein Ende (14) derselben abgebogen ist und zur Aufnahme des abgebogenen Endes (14) am Kontakthebel (2) eine Ausnehmung (15) angeordnet ist. (Fig. 4, 6, 7)

6. Schaltkontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass am Kontaktträger (1) und am Kontakthebel(2) versetzt einander gegenüberstehende Vorsprünge (16, 17) vorgesehen sind in einer derartigen Anordnung, dass die Federkraft beim Einschalten der Schaltkontaktanordnung gegen Ende der Ein­ schaltbewegung ansteigt. (Fig. 4 und Fig. 5)

7. Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausbildung der Schaltkontaktanordnung (20) als Vielfachkontaktanordnung die Kontaktkraftfedern (8) aller Kontakthebel (2) Bestandteil einer einteiligen Blattfeder (23) sind.