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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Schaltgeräte der eingangs genannten Art sind allgemein bekannt, vorzugsweise als Leitungsschutzschalter, welche zur Absicherung von Verbrauchern beziehungsweise deren elektrischen Versorgungsleitungen dienen. Bei solchen Schaltgeräten, welche zur automatischen Absicherung dienen und im Störfall ausgelöst werden, indem deren Kontaktstelle schlagartig geöffnet wird, erreicht die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktstücks beim Öffnen sehr hohe Werte. Dies dient zur Unterdrückung beziehungsweise Unterbrechung des beim störungsbedingten Öffnen der Kontaktstelle unter Last entstehenden elektrischen Lichtbogens. Gleichwohl kann die hieraus resultierende Bewegungsenergie gegebenenfalls zur Beschädigung des elektrischen Schaltgerätes führen, sei es durch mechanische Einwirkung oder durch Lichtbogenrückzündung beim Zurückprallen aus der erreichten Endposition und hieran folgend durch Beschädigungen infolge Abbrand der Kontaktstücke.
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Die
US 5 258 733 A zeigt ein elektrisches Schaltgerät mit einem Gehäuse mit einer darin angeordneten Schaltmechanik mit einem festen Kontaktstück und mit einem beweglichen Kontaktstück, welches bewegliche Kontaktstück um einen Drehpunkt schwenkbar angeordnet ist und hierbei in einer ersten Schaltposition das feste Kontaktstück kontaktiert, aus welcher es im Auslösefall in eine zweite Schaltposition verschwenkt, wobei im Gehäuseinneren eine ortsfeste Anformung vorgesehen ist, welche im Bewegungsweg des beweglichen Kontaktstücks angeordnet ist und hierfür eine Endposition markiert. Zur Dämpfung des Aufpralls des beweglichen Kontaktstücks auf der Anformung ist an dieser ein scheibenförmiges Gummiteil angebracht.
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Die
US 4 527 027 zeigt eine Kontaktstruktur, die so angeordnet ist, um entgegengesetzt gerichtete parallele Strompfade innerhalb eines geschlossenen Magnetfluss-Verstärkers bereitzustellen, welcher Fluss-Verstärker unter hohen Überlaststrombedingungen direkt trennbar ist. Der Fluss-Verstärker funktioniert so, dass das Moment des beweglichen Kontaktes aufgenommen wird. Eine wirtschaftliche Herstellung erfolgt durch Teilmontage der ortsfesten Kontaktstruktur und des Fluss-Verstärkers und anschließender Befestigung eines Endes der genannten Baugruppen innerhalb der Gehäusebasis und Befestigen des anderen Endes mit einer einzigen Schraube. Der bewegliche Kontaktarm umfasst eine Vielzahl von zusammengesetzten Schichten, wodurch verbesserte Kontaktmontage und verbesserte Lageroberflächen bereitgestellt werden. Die Seitenwände des spritzgegossenen Gehäuses sind im Bereich der Kontakttrennung verstärkt, indem die Trennlinie zwischen dem Deckel und der Basis näher an die Unterseite der Basis gelegt wurde und dünnere Basis-Seitenwände mit dickeren Deckel-Seitenwänden im Bereich der Trennlinie überlappen.
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Die
DE 197 12 958 C1 zeigt eine Schaltvorrichtung mit einer Kontaktanordnung, mit mindestens einem beweglichen, an einem dreh- oder verschiebbaren Kontaktarm angeordneten Schaltstück, und mindestens einem feststehenden Schaltstück, wobei die Schaltvorrichtung mindestens einen ersten Anschlag umfasst, der die Bewegung des Kontaktarms beim Öffnen der Kontaktanordnung begrenzt. Um zu erreichen, dass der Kontaktarm auch im Fall hoher Schaltleistungen beim Erreichen seiner vorgegebenen Endstellung abgebremst wird, ohne dass er anschließend von dem ersten Anschlag zurückgeworfen wird, ist als erster Anschlag ein beweglicher Bremskörper verwendet, dessen Material und Trägheit derart auf den Kontaktarm abgestimmt ist, dass beim Auftreffen des Kontaktarmes auf den Bremskörper ein Stoß ausgeführt wird, derart, dass der Kontaktarm stark abgebremst und der Bremskörper in Stoßrichtung verschoben wird. Der Bremskörperkann anschließend durch einen zweiten Anschlag oder eine Feder abgebremst werden.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Schaltgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfacher Gestaltung die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, indem die hieraus resultierende Bewegungsenergie so aufgefangen wird, dass sie keine Schädigung des elektrischen Schaltgerätes zur Folge hat. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Demgemäß ist eine in das Gehäuseinnere ragende Anformung am Gehäuse vorgesehen, auf welche das bewegliche Kontaktstück auftrifft und daran anliegt, wobei die Anformung am Gehäuse als Nocken ausgebildet ist, wobei durch das Auftreffen des beweglichen Kontaktstückes die Anformung sich elastisch verformt und dadurch die Bewegungsenergie des beweglichen Kontaktstückes absorbiert und so dessen Zurückfedern verhindert.
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Das bewegliche Kontaktstück allgemein üblicher Schaltgeräte, insbesondere Leitungsschutzschalter, ist an einem Kontakthebel angebracht. Wenn im folgenden von „Kontaktstück” die Rede ist, dann umfasst dieser Begriff auch den Begriff „Kontakthebel”, sofern im Schaltgerät das Kontaktstück am Kontakthebel angeordnet ist. Die Erfindung ist auch anwendbar bei Schaltgeräten mit Kontaktbrücken, wobei dort gegebenenfalls zwei Nocken vorgesehen sein können.
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Dieser Nocken besteht erfindungsgemäß aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie das Gehäuse, an welches er einstückig angeformt ist. Somit ist bereits durch diese Maßnahme gewährleistet, dass eine durch mechanische Einwirkung oder durch Lichtbogenrückzündung beim Zurückprallen aus der erreichten Endposition resultierende Beschädigung des elektrischen Schaltgeräts durch den Kunststoffnocken, auf welchen der bewegliche Kontakthebel nach Öffnen der Kontaktstelle aufschlägt, verhindert ist.
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Um die hiermit erreichte Dämpfung des Aufpralls des Kontakthebels weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, den Nocken hinsichtlich seiner geometrischen Form ringförmig zu gestalten. Hierbei ist vorgesehen, dass ein Ringabschnitt des ringförmigen Nockens von der Gehäusewandung gebildet ist und der Rest der ringförmigen Anformung hiervon absteht, so dass er die Bewegungsbahn des Kontakthebels begrenzt.
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Gemäß einer alternativen Lösungsvariante kann das Gehäuse mit einem an der Gehäusewandung angeformten Steg versehen sein, der mit seinem freien Ende in das Gehäuseinnere ragt, wobei das freie Ende des Steges zumindest bereichsweise einen Ringabschnitt eines hieran orthogonal angeformten ringförmigen Nockens bildet, dessen restlicher Ringabschnitt hiervon ebenfalls absteht und so die Bewegungsbahn des beweglichen Kontakthebels begrenzt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der abstehende Ringabschnitt des ringförmigen Nockens in zwei gleich große Teilabschnitte aufgeteilt, welche durch eine Trennfuge von einander getrennt sind. Vorzugsweise ist die Trennfuge bezogen auf ihre Positionierung symmetrisch angeordnet, das heißt, die sie begrenzenden Schenkel des ringförmigen Nockens sind etwa gleich groß, wobei hierdurch die Feder- beziehungsweise Dämpfungskonstante dieses mechanisch wirksamen Dämpfungsgliedes bestimmt ist. Hierbei besteht die Möglichkeit über die Breite der Trennfuge die Länge der sie begrenzenden Schenkel einzustellen.
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Entsprechend einer weiteren Verbesserung der Erfindung können die beiden durch die Trennfuge voneinander getrennten Teilabschnitte zu ihren freien Enden hin einen verjüngten Querschnitt aufweisen. Auf diese Weise ist es ohne besondere zusätzliche Maßnahmen möglich, die für das betreffende Schaltwerk optimale Dämpfung durch Festlegung der jeweiligen Querschnittsverjüngung der beiden von den voneinander getrennten Teilabschnitten gebildeten Schenkel entsprechend der zuvor ermittelten Kenngrößen einzustellen.
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Eine weitere Alternative zur Dämpfung der Aufprallenergie des beweglichen Kontakthebels sieht vor, dass der abstehende Ringabschnitt in seinem Scheitelpunkt, der diametral gegenüber dem von der Gehäusewandung beziehungsweise von dem freien Ende des Steges gebildeten Teilabschnitt angeordnet ist, einen Bereich mit verringertem Querschnitt aufweist. Hierdurch kann das durch das Querschnittsprofil des ringförmig ausgebildeten Nockens bestimmte Widerstandsmoment und somit seine Dämpfung eingestellt werden.
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Vorzugsweise ist gemäß der Erfindung der Bereich des ringförmig ausgebildeten Nockens, der einen verringerten Querschnitt aufweist, von einer innenseitig in den Ringquerschnitt eingeformten Konkavnut gebildet. Hierbei ist unter dem Begriff Konkavnut eine Einformung zu verstehen, die sich entlang der Umfangsrichtung des abstehenden Ringabschnitts des ringförmigen Nockens erstreckt und vorzugsweise entlang einer gekrümmten Linie, vorzugsweise mit einem definierten Radius, von seiner Innenseite her eingeformt ist. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist der Radius der Konkavnut kleiner als der mittlere Radius des abstehenden Ringabschnitts des ringförmigen Nockens. Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
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Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt eines geöffneten Gehäuses eines ersten elektrischen Schaltgeräts in isometrischer Darstellung;
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2 eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt eines geöffneten Gehäuses eines zweiten elektrischen Schaltgeräts in isometrischer Darstellung
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3 eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt eines geöffneten Gehäuses eines dritten elektrischen Schaltgeräts in isometrischer Darstellung.
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In 1 ist eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt eines geöffneten Gehäuses 12 eines ersten elektrischen Schaltgeräts 10.1 in isometrischer Darstellung wiedergegeben, in welcher Darstellung im wesentlichen eine für die vorliegende Erfindung relevante Kontaktstelle 14 mit einem festen Kontaktstück 16 und einem als zweiarmiger Hebel ausgebildeten und um einen Drehzapfen 18 schwenkbaren beweglichen Kontaktstück 20 (auch Kontakthebel 20 genannt) gezeigt sind.
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In der gezeigten Darstellung befindet sich das bewegliche Kontaktstück 20 in Ruheposition, das heißt in Offenstellung der Kontaktstelle 14. Hierbei wird das bewegliche Kontaktstück 20 an seinem ersten Hebelarm 22 von einer Druckfeder 26 beaufschlagt, wodurch sein zweiter Hebelarm 24 mit seiner der Kontaktstelle 14 abgewandten Rückseite 25 wie eine Tangente an einem ringförmig ausgebildeten Nocken 28.1 anliegt, der im gezeigten Beispiel einstückig mit einem an der Wandung 13 des Gehäuses 12 angeformten Steg 30 verbunden ist.
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Wenn im Störfall nach Auslösung durch einen hier nicht näher dargestellten Auslöser der zweite Hebelarm 24 des beweglichen Kontaktstücks 20 der Beaufschlagung durch die Federkraft der Druckfeder 26 folgend sich von der Kontaktstelle 14 mit hoher Geschwindigkeit entfernt, wird es durch den in seinem Wegeverlauf angeordneten ringförmigen Nocken 28 gestoppt und legt sich hieran an. Mittels der erfindungsgemäß vorgesehen Formgebung dieses Nockens 28 als nahezu kreisringförmiger Hohlnocken wird dieser unter der Wucht des Aufpralls des hierauf tangential auftreffenden Hebelarms 24 derart beaufschlagt, dass er kurzfristig seine Kreisringform verliert und abflacht, wobei durch diese vom zweiten Hebel 24 des beweglichen Kontaktstückes 24 beim Auftreffen verursachte elastische Verformung die Aufprallenergie des beweglichen Kontaktstückes 24 ganz oder nahezu vollständig absorbiert wird.
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In 2 ist eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt eines geöffneten Gehäuses 12 eines zweiten elektrischen Schaltgeräts 10.2 in isometrischer Darstellung wiedergegeben, in welcher Darstellung, wie bereits in 1 gezeigt, im wesentlichen eine für die vorliegende Erfindung relevante Kontaktstelle 14 mit einem festen Kontaktstück 16 und einem als zweiarmiger Hebel ausgebildeten und um einen Drehzapfen 18 schwenkbaren beweglichen Kontaktstück 20 gezeigt sind.
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In der gezeigten Darstellung befindet sich das bewegliche Kontaktstück 20 in Ruheposition, das heißt in Offenstellung der Kontaktstelle 14. Hierbei wird das bewegliche Kontaktstück 20 an seinem ersten Hebelarm 22 Hebelarms von einer Druckfeder 26 beaufschlagt, wodurch sein zweiter Hebelarm 24 mit seiner der Kontaktstelle 12 abgewandten Rückseite 25 wie eine Tangente an einem ringförmig ausgebildeten Nocken 28.2 anliegt, der im gezeigten Beispiel einstückig mit einem an der Wandung 13 des Gehäuses 12 angeformten Steg 30 verbunden ist.
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Unterschiedlich zu der in 1 gezeigten Ausführungsvariante ist der ringförmig ausgebildete Nocken 28.2 mit einer seinen freien Ringabschnitt in etwa zwei gleich große Teilabschnitte 32, 33 unterteilenden Trennfuge 34 versehen, die etwa diametral zu dem mit dem Steg 30 verbundenen Ringabschnitt des Nockens 28.2 angeordnet ist und gleichzeitig die Auftreffstelle für den zweiten Hebel 24 des beweglichen Kontaktstückes 24 bildet.
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Hierbei stehen sich die freien Enden der zwei dem Bogenverlauf des ringförmigen Nockens 28.2 entsprechend gekrümmten Teilabschnitte 32, 33 wie Kragarme gegenüber, welche sich dem bei Auslösung, zum Beispiel infolge Störfall, mit hoher Geschwindigkeit hierauf auftreffenden Hebelarm 24 des beweglichen Kontaktstückes 20 entgegenstellen und durch Einfedern dessen Bewegungsenergie praktisch aufnehmen und durch elastische Verformung verzehren. In 3 ist eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt eines geöffneten Gehäuses 12 eines dritten elektrischen Schaltgeräts 10.3 in isometrischer Darstellung wiedergegeben, in welcher Darstellung, wie bereits in 1 und 2 gezeigt, im wesentlichen eine für die vorliegende Erfindung relevante Kontaktstelle 14 mit einem festen Kontaktstück 16 und einem als zweiarmiger Hebel ausgebildeten und um einen Drehzapfen 18 schwenkbaren beweglichen Kontaktstück 20 gezeigt sind.
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In der gezeigten Darstellung befindet sich das bewegliche Kontaktstück 20 in Ruheposition, das heißt in Offenstellung der Kontaktstelle 14. Hierbei wird das bewegliche Kontaktstück 20 an seinem ersten Hebelarm 22 von einer Druckfeder 26 beaufschlagt, wodurch sein zweiter Hebelarm 24 mit seiner der Kontaktstelle 12 abgewandten Rückseite 25 wie eine Tangente an einem ringförmig ausgebildeten Nocken 28.3 anliegt, der im gezeigten Beispiel einstückig mit einem an der Wandung 13 des Gehäuses 12 angeformten Steg 30 verbunden ist.
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Unterschiedlich zu der in 1 gezeigten Ausführungsvariante ist der ringförmig ausgebildete Nocken 28.3 in seinem freien Ringabschnitt auf seiner Innenseite mit einer symmetrischen Einformung 36 versehen, die etwa diametral zu dem mit dem Steg 30 verbundenen Ringabschnitt des Nockens 28.3 angeordnet ist. Vorzugsweise ist diese Einformung 36 stetig, das heißt, sie folgt einem Kreisbogen mit kleinerem Radius als der Radius des ringförmigen Nockens 28.3. Abhängig von der Länge sowie auch von der Tiefe der Einformung in dem freien Ringabschnitt des Nockens 28.3 resultiert eine definierte Federkonstante, so dass sich das Einfederungsverhalten des Nockens 28.3 bei auftreffendem Hebelarm 24 des beweglichen Kontaktstückes 20 günstig im Hinblick auf ein hohes Dämpfungsvermögen einstellen lässt.
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Wenn im Störfall nach Auslösung durch einen hier nicht näher dargestellten Auslöser der zweite Hebelarm 24 des beweglichen Kontaktstücks 20 der Beaufschlagung durch die Federkraft der Druckfeder 26 folgend sich von der Kontaktstelle 14 mit hoher Geschwindigkeit entfernt, wird es durch den in seinem Wegeverlauf angeordneten ringförmigen Nocken 28.3 gestoppt und legt sich hieran an.
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Mittels der erfindungsgemäß vorgesehen Formgebung dieses Nockens 28.3 als etwa kreisringförmiger Hohlnocken mit einer Querschnittsverschwächung in seinem Scheitelpunkt wird dieser unter der Wucht des Aufpralls des hierauf auftreffenden Hebelarms 24 derart beaufschlagt, dass er kurzfristig seine Kreisringform verliert und abflacht, wobei durch diese vom zweiten Hebel 24 des beweglichen Kontaktstückes 24 beim Auftreffen verursachte elastische Verformung die Aufprallenergie des beweglichen Kontaktstückes 20 ganz oder nahezu vollständig absorbiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10.1
- erstes elektrisches Schaltgerät
- 10.2
- zweites elektrisches Schaltgerät
- 10.3
- drittes elektrisches Schaltgerät
- 12
- Gehäuse
- 13
- Gehäusewandung
- 14
- Kontaktstelle
- 16
- festes Kontaktstück
- 18
- Drehzapfen
- 20
- bewegliches Kontaktstück
- 22
- erster Hebelarm
- 24
- zweiter Hebelarm
- 26
- Druckfeder
- 28.1
- Nocken
- 28.2
- Nocken
- 28.3
- Nocken
- 30
- Steg
- 32
- Teilabschnitt
- 33
- Teilabschnitt
- 34
- Trennfuge
- 36
- Einformung
