DE102007040164A1

DE102007040164A1 - Schaltgerät mit einem doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem sowie mehrpolige Schaltgeräteanordnung

Info

Publication number: DE102007040164A1
Application number: DE102007040164A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Erven
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2009-02-26

Abstract

Ein Schaltgerät (1) weist ein doppelt unterbrechendes Drehkontaktsystem (2) auf, welches zwei Festkontakte (3) zum Anschließen an jeweils eine Strombahn (4) sowie eine drehbare Kontaktbrücke (5) mit einem mit den Festkontakten (3) zusammenwirkenden Paar von Schaltkontakten (6) aufweist. Die Kontaktbrücke (5) dreht sich bei einem vorgegebenen Überstrom- oder Kurzschlussstrom selbsttätig in eine Ausschaltstellung. Erfindungsgemäß ist die Kontaktbrücke (5) mit einer in einer Einschaltstellung vorgespannten Kontakt- und Öffnungsfeder (7) zur Aufbringung einer Kontaktkraft und eines Drehmoments zum Öffnen der Kontaktbrücke (5) verbunden. Das Drehkontaktsystem (2) ist derart angeordnet, dass die Kontaktbrücke (5) im Überstrom- oder Kurzschlussfall axial abhebt, wobei die Kontaktbrücke (5) beim Abheben nur bis zu einer vorgebbaren axialen Abhebestrecke (8) drehfest geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere ein Schütz und/oder einen Leistungsschalter, mit einem doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem. Das Drehkontaktsystem weist zwei Festkontakte zum Anschließen an jeweils eine Strombahn sowie eine drehbare Kontaktbrücke mit einem mit den Festkontakten zusammenwirkenden Paar von Schaltkontakten auf. Die Kontaktbrücke dreht sich bei einem vorgegebenen Überstrom- oder Kurzschlussstrom selbsttätig in eine Ausschaltstellung.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine mehrpolige, insbesondere dreipolige, Schaltanordnung mit zumindest zwei derartigen Schaltgeräten.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Niederspannungsschaltgeräte, mittels derer sich die Strombahnen zwischen einer elektrischen Versorgungseinrichtung und Verbrauchern und damit deren Betriebsströme schalten lassen. Das heißt, indem vom Schaltgerät Strombahnen geöffnet und geschlossen werden, lassen sich die angeschlossenen Verbraucher sicher ein- und ausschalten.
Aus der deutschen Übersetzung DE 694 03 923 T2 des europäischen Patents EP 0 615 268 B1 ist eine elektrische Kontaktiervorrichtung im Sinne der Merkmale des Oberbegriffs bekannt.
Rotatorisch doppelt unterbrechende Kontaktsysteme sind im Bereich der Schutzschaltgeräte seit langem bekannt. Sie erfül len insbesondere bei Leistungsschaltern die Aufgabe, den zu unterbrechenden Strom schnell zu begrenzen, da im Vergleich zu einfach unterbrechenden Kontaktsystemen eine Verdopplung der Lichtbogenspannung in der gleichen Zeiteinheit möglich ist.
Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Schaltgerät mit einem Drehkontaktsystem anzugeben, welches einen einfacheren Aufbau aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Schaltgerät anzugeben, welches bei einem vorgegebenen Überstrom und/oder Kurzschlussstrom zuverlässiger abschaltet.
Schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine geeignete mehrpolige Schaltgeräteanordnung mit mindestens zwei derartigen Schaltgeräten anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Schaltgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Schaltgerätes sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 21 genannt. Im Anspruch 22 ist eine mehrpolige Schaltgeräteanordnung mit zumindest zwei derartigen Schaltgeräten angegeben. In den abhängigen Ansprüchen 23 bis 27 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltgeräteanordnung genannt.
Erfindungsgemäß ist die Kontaktbrücke mit einer in einer Einschaltstellung vorgespannten Kontakt- und Öffnungsfeder zur Aufbringung einer Kontaktkraft und eines Drehmoments zum Öffnen der Kontaktbrücke verbunden. Das Drehkontaktsystem ist derart angeordnet, dass die Kontaktbrücke im Überstrom- oder Kurzschlussfall axial abhebt, wobei die Kontaktbrücke beim Abheben nur bis zu einer vorgebbaren axialen Abhebestrecke drehfest geführt ist. Mit „axial" sind Richtungen parallel zu der Drehachse der Kontaktbrücke bezeichnet.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Trennung des Ausschaltvorganges in eine erste (ausschließliche) axiale Phase und eine daran anschließende (ausschließliche) Drehphase der drehbaren Kontaktbrücke.
Damit ist der Vorteil der verbunden, dass bis zu einem vorgegebenen Überstrom oder Kurzschlussstrom nur eine axiale Abhebung der drehbaren Kontaktbrücke möglich ist und zwar bis zu einer vorgegebenen bzw. vorgebbaren axialen Abhebestrecke bzw. Auslösestrecke. Wird diese in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall nicht erreicht, fällt die Kontaktbrücke zum Schließen der Festkontakte wieder zurück und ist weiterhin betriebsbereit. Erst mit Überschreiten der axialen Abhebestrecke erfolgt eine sofortige, unwiderruflich einsetzende selbsttätige Drehbewegung der Kontaktbrücke in die Ausschaltstellung.
Typischerweise ist die Kontaktbrücke in der Ausschaltstellung um 90° zu der Einschaltstellung versetzt, da dann der Spannungsabstand zwischen den Festkontakten und den beweglichen Schaltkontakten maximal ist. Die Drehstellung kann prinzipiell auch darüber- oder darunterliegende Gradwerte aufweisen, wie z. B. 45°, 60°, 105°. Insbesondere wird der Winkel der Drehstellung durch Drehanschläge für die drehbare Kontaktbrücke festgelegt.
Ein weiterer großer Vorteil ist die Verwendung ein und derselben Feder zum Aufbringen der Kontaktkraft sowie eines Drehmoments zum öffnen der Kontaktbrücke.
Nach einer Ausführungsform ist die drehbare Kontaktbrücke in einer Schaltachse axial geführt. Die Schaltachse weist eine mit einer Drehachse der Kontaktbrücke fluchtende Rotationsachse auf. Weiterhin ist die Schaltachse vorzugsweise fest im oder am Gehäuse des Schaltgerätes angebracht. Alternativ kann die Kontaktbrücke an deren beiden radialen außenliegenden Enden axial verschiebbar gelagert sein. Mit „radial" sind Richtungen hin zur Drehachse und von ihr weg bezeichnet. Weiterhin kann die Schaltwelle alternativ in einem radialen Bereich zwischen der Drehachse und den radialen außenliegenden Enden axial verschiebbar geführt sein.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist die drehbare Kontaktbrücke eine zentrale Aussparung zur Führung in der Schaltachse auf. Durch die zentrale Aussparung verläuft die Drehachse bzw. die Rotationsachse. Die Schaltachse weist zwei axial benachbart angeordnete Schaltachsenabschnitte auf, die durch eine Übergangsstelle voneinander getrennt sind. Der erste Schaltachsenabschnitt erstreckt sich axial weg vom Kontaktbereich und weist einen derart auf die zentrale Aussparung geometrisch abgestimmten ersten Achsenquerschnitt auf, dass die Kontaktbrücke axial verschiebbar und zugleich drehbar ist. Typischerweise ist der erste Achsenquerschnitt kreisförmig. Die korrespondierende zentrale Aussparung in der Kontaktbrücke ist geringfügig größer als der erste Achsenquerschnitt. Weiterhin erstreckt sich der zweite Schaltachsenabschnitt axial hin zum Kontaktbereich und weist einen derart auf die zentrale Aussparung geometrisch abgestimmten zweiten Achsenquerschnitt auf, dass die Kontaktbrücke axial verschiebbar und zugleich drehfest geführt ist.
Hebt nun die drehbare Kontaktbrücke axial ab und erreicht das axiale untere Ende der zentralen Aussparung, das heißt das dem Kontaktbereich zugewandte axiale Ende der zentralen Aussparung, die Übergangsstelle, so entfällt durch den nun folgenden runden ersten Schaltachsenabschnitt die radiale Fixie rung. Das nun wirkende Drehmoment der tangential vorgespannten Kontakt- und Öffnungsfeder dreht die Kontaktbrücke von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung. Mit „tangential" sind Richtungen um die Drehachse herum bezeichnet.
Nach einer Ausführungsform sind die zentrale Aussparung und der zweite Schaltachsenquerschnitt derart aufeinander abgestimmt, dass die bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall in den ersten Schaltachsenabschnitt hineinbewegte und dann durch die Kontakt- und Öffnungsfeder in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke im ersten Schaltachsenabschnitt verbleibt. Dadurch ist auf einfache Weise eine Rückstellung der Kontaktbrücke in die Einschaltstellung möglich, indem auf die Kontaktbrücke lediglich ein Rückstellmoment aufgebracht wird, so dass die Kontaktbrücke durch die Kontaktfederkraft von selbst wieder in die Einschaltstellung einrastet. Eine axiale Rückstellung der Kontaktbrücke entfällt in diesem Fall.
Die zentrale Aussparung und der zweite Achsenquerschnitt weisen einen derart aufeinander abgestimmten Querschnitt auf, dass die Kontaktbrücke mit der zentralen Aussparung in der Ausschaltstellung bei einem vorgegebenen Drehwinkel zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung nicht wieder durch die Kontaktfederkraft in den zweiten Schaltachsenabschnitt eintaucht. Insbesondere weisen die zentrale Aussparung und der zweite Achsenquerschnitt einen Querschnitt auf, der bei einer Drehung um die Drehachse der Kontaktbrücke mit dem vorgegebenen Drehwinkel nicht wieder deckungsgleich ist. Dies wäre z. B. dann der Fall, wenn der vorgegebene Drehwinkel 60° beträgt und die zentrale Aussparung und der zweite Schaltachsenabschnitt eine sechseckige Querschnittform aufweisen.
Bei dem bevorzugten Drehwinkel von 90° sind die zentrale Aussparung und der zweite Achsenquerschnitt insbesondere rechteckig. Der erste Achsenquerschnitt ist vorzugsweise kreisförmig, wobei dessen Durchmesser so groß ist wie die kürzere Seite des rechteckigen zweiten Achsenquerschnitts. Alternativ können die zentrale Aussparung und der zweite Achsenquerschnitt z. B. auch dreieckig, fünfeckig oder sechseckig sein.
In einer alternativen Ausführungsform sind die zentrale Aussparung und der zweite Achsenquerschnitt derart aufeinander abgestimmt, dass die bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall in den ersten Schaltachsenabschnitt hineinbewegte und dann durch die Kontakt- und Öffnungsfeder in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke in den ersten Schaltachsenabschnitt axial zurückbewegbar ist. Die Kontaktbrücke bleibt somit formschlüssig in der Ausschaltstellung. Ein Rückstellen der Kontaktbrücke in die Einschaltstellung ist nur möglich, wenn zusätzlich zu einem Rückstelldrehmoment eine axiale Rückstellkraft aufgebracht wird. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn ein Wiedereinschalten des Schaltgerätes unter allen Umständen im Sinne einer Wiedereinschaltsperre verhindert werden soll.
Die zentrale Aussparung und der zweite Schaltachsenquerschnitt weisen einen derart aufeinander abgestimmten Querschnitt auf, dass die Kontaktbrücke mit der zentralen Aussparung in der Ausschaltstellung bei einem vorgegebenen Drehwinkel zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung wieder durch die Kontaktfederkraft in den zweiten Schaltachsenabschnitt eintaucht. Insbesondere weisen die zentrale Aussparung und der zweite Achsenquerschnitt einen Querschnitt auf, der bei einer Drehung um die Drehachse der Kontaktbrücke mit dem vorgegebenen Drehwinkel wieder deckungsgleich ist. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn der vorgegebene Drehwinkel 60° beträgt und die zentrale Aussparung und der zweite Schaltachsenabschnitt eine sechseckige Querschnittsform aufweisen.
Bei dem bevorzugten Drehwinkel von 90° sind die zentrale Aussparung und der zweite Achsenquerschnitt insbesondere quadratisch. Der erste Achsenquerschnitt ist vorzugsweise wieder kreisförmig, wobei dessen Durchmesser so groß ist wie eine Seite der quadratischen Aussparung. Alternativ können die zentrale Aussparung und der zweite Achsenquerschnitt achteckig sein.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die drehbare Kontaktbrücke fest mit einer Schaltwelle verbunden. Insbesondere ist die Schaltwelle integraler Teil der drehbaren Kontaktbrücke. Die Schaltwelle ist in einem Gehäuse des Schaltgerätes drehbar, axial verschiebbar und vorzugsweise radial fixiert angeordnet. Sie weist eine mit der Drehachse der Kontaktbrücke fluchtende Rotationsachse auf.
Der besondere Vorteil dieser Anordnung ist, dass an einem axialen Ende der Schaltwelle in einfacher Weise ein Rückstelldrehmoment oder eine axiale Kraft zur Auslösung des Schaltgerätes aufgebracht werden kann. Sind beide axialen Enden zugänglich ausgeführt, so ist im Falle einer mehrpoligen Schaltgeräteanordnung vorteilhaft eine drehfeste Kupplung von mehreren Schaltwellen miteinander möglich.
Im Besonderen weist die Schaltwelle zwei axial benachbart angeordnete Schaltwellenabschnitte auf, die durch eine Übergangsstelle voneinander getrennt sind. Das Schaltgerät weist zumindest eine zwischen den Festkontakten angeordnete Drehfixierung mit einer axialen Höhe auf, an welcher die beiden Schaltwellenabschnitte zumindest teilweise axial entlang ge führt sind. Es erstreckt sich der erste Schaltwellenabschnitt axial weg vom Kontaktbereich und er weist eine derart auf die Drehfixierung geometrisch abgestimmte erste Außenkontur auf, dass die Kontaktbrücke axial verschiebbar und zugleich drehbar ist. Es erstreckt sich der zweite Schaltwellenabschnitt axial hin zum Kontaktbereich und er weist eine derart auf die Drehfixierung geometrisch abgestimmte zweite Außenkontur auf, dass die Kontaktbrücke axial verschiebbar und zugleich drehfest geführt ist.
Hebt nun die Kontaktbrücke in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall axial vom Kontaktbereich weg ab und erreicht die Übergangsstelle das obere axiale Ende der Drehfixierung, so geht die tangentiale Fixierung der Kontaktbrücke durch die Drehfixierung verloren und die Kontaktbrücke wird durch die Torsionsvorspannung der Kontakt- und Öffnungsfeder von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung gedreht.
Im Besonderen sind die Höhe der Drehfixierung, eine der Schaltwelle zugewandte Kontur der Drehfixierung und die erste Schaltwellenkontur derart aufeinander abgestimmt, dass der bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall aus der Drehfixierung herausbewegte erste Schaltwellenabschnitt und die dann durch die Kontakt- und öffnungsfeder in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke auf einer Oberseite der Drehfixierung verbleibt. Vorzugsweise ist dann der erste Schaltwellenquerschnitt bei einem bevorzugten Drehwinkel zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung von 90° rechteckig. In Bezug auf die Abstimmung zwischen der Kontur der Drehfixierung und der Schaltwellenkontur gelten analog die zu der Ausführungsform mit der Schaltachse gemachten Einschränkungen.
Dadurch ist auf einfache Weise eine Rückstellung der Kontaktbrücke in die Einschaltstellung möglich. Hierzu ist auf die Kontaktbrücke ein Rückstellmoment aufzubringen, so dass die Kontaktbrücke von selbst durch die Kontaktfederkraft wieder in die Einschaltstellung einrastet.
Alternativ können die Höhe der Drehfixierung, eine der Schaltwelle zugewandte Kontur der Drehfixierung und die erste Schaltwellenkontur derart aufeinander abgestimmt sein, dass der bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall aus der Drehfixierung herausbewegte erste Schaltwellenabschnitt und die dann dadurch die Kontakt- und Öffnungsfeder in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke entlang der zumindest einen Drehfixierung axial zurückbewegbar ist. Diese Ausführungsform ist wiederum vorteilhaft, wenn ein Wiedereinschalten des Schaltgerätes unter allen Umständen im Sinne einer Wiedereinschaltsperre verhindert werden soll. Vorzugsweise ist dann der erste Schaltwellenquerschnitt bei einem bevorzugten Drehwinkel zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung von 90° quadratisch. In Bezug auf die Abstimmung zwischen der Kontur der Drehfixierung und der Schaltwellenkontur gelten analog die zu der Ausführungsform mit der Schaltachse gemachten Einschränkungen.
Alternativ kann die tangentiale Fixierung der Kontaktbrücke mittels eines oder zweier Tangentialanschläge erfolgen. Diese Anschläge hindern die Kontaktbrücke daran, in die Ausschaltstellung zu drehen. Vorzugsweise liegen die Tangentialanschläge am radialen Endbereich der Kontaktbrücke an. Der zumindest eine Tangentialanschlag weist eine axiale Höhe auf, die so bemessen ist, dass die Kontaktbrücke in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall abheben und über diesen hinweg in die Ausschaltstellung drehen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann die tangentiale Fixierung der Kontaktbrücke mittels eines oder zweier Haltebolzen erfolgen.
Diese greifen in einer Einschaltstellung in eine entsprechende radial außenliegende Bolzenaussparung, so dass die Kontaktbrücke daran gehindert wird, in die Ausschaltstellung zu drehen. Der zumindest eine Haltebolzen weist eine axiale Höhe auf, die so bemessen ist, dass die Kontaktbrücke in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall abheben und über diesen hinweg in die Ausschaltstellung drehen kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Löschblechen radial und beabstandet zur Drehachse der Kontaktbrücke im tangentialen Bereich zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung angeordnet. Dadurch ist eine effektive Kühlung der beiden beim Öffnen entstehenden Lichtbögen und somit eine damit verbundene schnelle Strombegrenzung vorteilhaft möglich.
Im Besonderen sind die jeweiligen Löschbleche klauenförmig ausgeformt, so dass die Kontaktbrücke im Auslösungsfall durch die jeweiligen Klauen der Löschbleche hindurch bewegt wird.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weisen die beiden sich gegenüberliegenden Schaltkontakte der drehbaren Kontaktbrücke ein schenkelförmiges und ein in radialer Richtung zur Drehachse verlaufendes Profil auf. Ein erster Schenkel des jeweiligen Schaltkontakts liegt in der Einschaltstellung dem entsprechenden Festkontakt gegenüber. Ein zweiter Schenkel des jeweiligen Schaltkontakts liegt innerhalb einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene, wobei sich der zweite Schenkel in Bezug auf den ersten Schenkel in axialer Richtung weg vom Kontaktbereich erstreckt.
Der besondere Vorteil dieser Formgebung ist, dass die beiden Lichtbögen zum jeweiligen zweiten Schenkel „hingezogen" werden, so dass der eigentliche Kontaktbereich, das heißt der flächige Bereich des ersten Schenkels, vor Verbrennungen durch den jeweiligen Lichtbogen besser geschützt ist. Einer weiteren Ausführungsform zufolge weisen zwei sich im Bezug auf die Drehachse gegenüberliegende und an die Festkontakte angrenzende erste Löschbleche jeweils ein sich in axialer Richtung weg vom Kontaktbereich erstreckendes Leitblech zur Führung der beim Öffnen der Kontakte sich bildenden Lichtbögen hin zum jeweiligen Schaltkontakt auf. Dadurch werden vorteilhaft die beiden sich bildenden Lichtbögen hin zum jeweiligen Schaltkontakt der Kontaktbrücke gelenkt.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Kontakt- und Öffnungsfeder zur Aufbringung einer Kontaktkraft und eines Drehmoments zum Öffnen der Kontaktbrücke in zwei voneinander im Wesentlichen unabhängig wirkenden Teilfedern aufgeteilt. Die erste Teilfeder ist eine in der Einschaltstellung vorgespannte tangential wirkende Torsionsfeder. Die zweite Teilfeder ist eine vorgespannte axial wirkende Druckfeder zur Aufbringung der Kontaktkraft.
Dadurch ist eine voneinander unabhängige Einstellung der gewünschten oder erforderlichen Kontaktfederkraft und des Drehmoments zur Bewegung der Kontaktbrücke von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung möglich. Das eine axiale Ende der ersten Teilfeder ist zur Übertragung eines Drehmoments fest an einem feststehenden Teil des Schaltgerätegehäuses und das zweite axiale Ende an der Kontaktbrücke befestigt. Dabei wirkt die erste Teilfeder derart auf die Kontaktbrücke, dass nahezu keine axialen Druckkräfte übertragen werden. Dagegen wirkt die zweite Teilfeder derart auf die Kontaktbrücke, dass nahezu kein Drehmoment übertragen wird. Die zweite Teilfeder kann hierzu ein Drehlager aufweisen.
Vorzugsweise sind beide Teilfedern koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere sind sie Zylinderfedern.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Schaltgerät eine Rückstelleinrichtung zum Rückstellen der drehbaren Kontaktbrücke von der Ausschaltstellung in die Einschaltstellung auf. Die Rückstelleinrichtung kann z. B. ein Drehmagnet sein, welcher mit dem axialen Ende der Schaltwelle verbunden ist. Sie kann alternativ ein Hubmagnet sein, welcher an einem an der Schaltwelle angebrachten Hebelarm angreift.
Weiterhin kann das Schaltgerät nach einer weiteren Ausführungsform eine Auslöseeinrichtung aufweisen, welche die drehbare Kontaktbrücke derart axial vom Kontaktbereich auslenkt, dass die drehbare Kontaktbrücke selbsttätig von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung schaltet. Dadurch kann von einer übergeordneten Einrichtung aus oder von einer separaten Stromüberwachungseinrichtung aus das erfindungsgemäße Schaltgerät abgeschaltet werden.
Die Erfindung wird weiterhin durch eine mehrpolige, insbesondere dreipolige Schaltgerätanordnung mit zumindest zwei erfindungsgemäßen Schaltgeräten bzw. Schaltgeräteeinheiten gelöst. Im Besonderen fluchten die Schaltwellen der jeweiligen Schaltgeräte miteinander. Sie sind zudem zur Bildung einer gemeinsamen Schaltwelle zumindest über ein Kupplungselement miteinander verbunden. Vorzugsweise weist die Schaltgeräteanordnung eine Rückstelleinrichtung zum Rückstellen aller drehbaren Kontaktbrücken der zumindest einen Schaltgeräte auf. Schließlich weist die Schaltgeräteanordnung eine Auslöseeinrichtung auf, welche die gemeinsam verbundenen Schaltwellen aller Schaltgeräte derart axial auslenkt, dass alle drehbaren Kontaktbrücken selbsttätig von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung schalten.
Sowohl das Schaltgerät als auch die mehrpolige Schaltgeräteanordnung können ein Schütz zum betriebsmäßigen Schalten von Strömen sein. Alternativ oder zusätzlich kann sowohl das Schaltgerät als auch die mehrpolige Schaltgeräteanordnung ein Leistungsschalter sein, insbesondere zum Abschalten eines Überstrom- und/oder Kurzschlussstroms.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen
1–5 beispielhaft verschiedene Schalt- und Zwischenzustände eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes nach einer ersten Ausführungsform,
6 beispielhaft eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes,
7–8 beispielhaft eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes,
9–10 beispielhaft eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes,
11–13 beispielhaft eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes,
14, 15 beispielhaft zwei unterschiedliche Querschnittsformen eines ersten Schaltwellenabschnitts sowie jeweils eine dazu korrespondierende Ausgestaltung einer Drehfixierung des Schaltgerätes gemäß 11 bis 13,
16, 17 beispielhaft ein Schaltgerät nach der ersten Ausführungsform in einer Einschaltstellung und mit einer Mehrzahl von Löschblechen,
18, 19 das Beispiel gemäß 16 und 17 in einer Ausschaltstellung,
20 ein beispielhaftes Schaltgerät mit zwei koaxial angeordneten Teilfedern gemäß der Erfindung,
21 beispielhaft einen L-förmigen Schaltkontakt einer Kontaktbrücke gemäß der Erfindung sowie ein Leitblech eines ersten Löschblechs und
22 eine mehrpolige Schaltgeräteanordnung mit beispielhaft drei erfindungsgemäßen Schaltgeräten.
1 bis 5 zeigen beispielhaft verschiedene Schalt- und Zwischenzustände eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1 nach einer ersten Ausführungsform.
1 zeigt ein Schaltgerät 1 mit einem doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem 2. Das Drehkontaktsystem 2 weist zwei Festkontakte 3 zum Anschließen an jeweils eine Strombahn 4 sowie eine drehbare Kontaktbrücke 5 auf. Die Festkontakte 3 wirken mit einem Paar von Schaltkontakten 6 der Kontaktbrücke 5 zusammen. Das Schaltgerät 1 ist derart ausgelegt, dass die Kontaktbrücke 5 bei einem vorgegebenen Überstrom- oder Kurzschlussstrom selbsttätig, das heißt mittels Federkraft, in eine Ausschaltstellung fährt. Die beiden Strombahnen 4 sind U-förmig bzw. schleifenförmig zu dem jeweiligen Festkontakt 3 geführt. Diese an sich bekannte Anordnung bewirkt, dass bei sehr hohen Strömen, insbesondere im Kurzschlussfall, sich die axial geführte Kontaktbrücke 5 entgegen der gezeigten Feder 7 nach oben abhebt. Ursache hierfür sind hohe und sich gegenseitig abstoßende Magnetfelder, die durch den Strom durch die Strombahnen 4 und durch die Kontaktbrücke 5 erzeugt werden.
Erfindungsgemäß ist die Kontaktbrücke 5 mit einer in der gezeigten Einschaltstellung vorgespannten Kontakt- und öffnungsfeder 7 zur Aufbringung einer Kontaktkraft und eines Drehmoments zum öffnen der Kontaktbrücke 5 verbunden. Die gezeigte Feder 7 ist eine Druckfeder und insbesondere eine Zylinderfeder. Sie ist zwischen einem Gehäuseteil 10 des Schaltgerätes 1, das heißt schaltgerätefest, und der Oberseite der Kontaktbrücke 5 angebracht. Zur Einleitung des Drehmoments ist die Feder 7 am oberen axialen Ende über einen radial außenliegenden Federanschluss 12 mit dem Gehäuse 10 und am unteren axialen Ende über einen weiteren Federanschluss 12 mit der Kontaktbrücke 5 fest verbunden.
Weiterhin ist das Drehkontaktsystem 2 gemäß der Erfindung derart angeordnet, dass die Kontaktbrücke 5 im Überstrom- oder Kurzschlussfall axial abhebt, wobei die Kontaktbrücke 5 beim Abheben nur bis zu einer vorgebbaren bzw. vorgegebenen axialen Abhebestrecke 8 drehfest geführt ist.
Mit anderen Worten führt ein Abheben der Kontaktbrücke 5 über die axiale Abhebestrecke 8 bzw. Auslösestrecke dazu, dass die Kontaktbrücke 5 nicht mehr drehfest geführt ist und sich somit durch die Torsionsvorspannung der Feder 7 angetrieben in die Ausschaltstellung drehen kann.
Im Beispiel der 1 ist die drehbare Kontaktbrücke 5 in einer Schaltachse 9 axial geführt. Die Schaltachse 9 weist eine mit der Drehachse 13 der Kontaktbrücke 5 fluchtende Rotationsachse 14 auf. Weiterhin weist die Schaltachse 9 zwei axial benachbart angeordnete Schaltachsenabschnitte 91, 92 auf, die durch eine Übergangsstelle 11 voneinander getrennt sind.
2 zeigt das erfindungsgemäße Schaltgerät 1 gemäß 1 in einer Draufsicht. Der eingetragene Peil zeigt die Richtung an, in welche sich die Kontaktbrücke 5 im Auslösungsfall von der gezeigten Einschaltstellung in die Ausschaltstellung bewegen würde.
In der Mitte der 2 ist eine zentrale Aussparung 15 der Kontaktbrücke 5 zumindest zu radialen Führung in der Schaltachse 9 dargestellt. Es erstreckt sich der erste Schaltachsenabschnitt 91 axial weg vom Kontaktbereich (siehe 1). Der Schaltachsenabschnitt 91 weist dabei einen derart auf die zentrale Aussparung 15 geometrisch abgestimmten ersten Achsenquerschnitt auf, dass die Kontaktbrücke 5 axial verschiebbar und zugleich drehbar ist. Im Beispiel der 1 und 2 weist die zentrale Aussparung 15 einen quadratischen Querschnitt auf. Weiterhin erstreckt sich der zweite Schaltachsenabschnitt 92 hin zum Kontaktbereich. Der zweite Schaltachsenabschnitt 92 weist einen derart auf die zentrale Aussparung 15 geometrisch abgestimmten zweiten Achsenquerschnitt auf, dass die Kontaktbrücke 5 axial verschiebbar und zugleich drehfest geführt ist. Im Beispiel der 1 und 2 weisen der erste Schaltachsenabschnitt 191 einen kreisförmigen Querschnitt und der zweite Schaltachsenabschnitt 192 einen quadratischen Querschnitt auf.
3 zeigt das Schaltgerät 1 gemäß 1 und 2 mit axial abgehobener Kontaktbrücke 5 bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall. Durch die elektrodynamischen Kräfte wird nun die Kontaktbrücke 5 axial nach oben und entgegen der Feder 7 in den ersten Schaltachsenabschnitt 91 hineinbewegt. 3 zeigt gerade den Zwischenzustand, bei welchem die Unterkante der quadratischen Aussparung 15 der Kontaktbrücke 5 die Übergangsstelle 11 von dem ersten zum zweiten Schaltachsenabschnitt 91, 92 gerade erreicht. Die Kontaktbrücke 5 ist folglich zumindest um die erforderliche axiale Abhebestrecke 8 zur Auslösung des Schaltgerätes 1 abgehoben.
4 zeigt das Schaltgerät 1 mit einer im Vergleich zur 3 um 90° gedrehten Kontaktbrücke 5. Bei dieser Drehstellung ist der Isolationsabstand zu den beiden Festkontakten 3 maximal. Zur Begrenzung des durch die Torsionsspannung der Feder 7 bewirkten Drehwinkels dienen vorzugsweise zwei im Schaltgerätegehäuse 10 angeordnete gedämpfte Anschläge.
5 zeigt das Schaltgerät 1 in einer Endstellung, bei welcher die in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke 5 durch die Kontakt- und Öffnungsfeder 7 in den ersten Schaltachsenabschnitt 91 axial wieder zurückbewegt worden ist. Dadurch wird zuverlässig ein Wiedereinschalten des Schaltgerätes 1 im Sinne einer Wiedereinschaltsperre verhindert. Mit anderen Worten ist ein Einschalten des Schaltgerätes 1 nur möglich, wenn die Kontaktbrücke 5 axial über die Übergangsstelle 11 entgegen der Feder 7 bewegt und dann anschließend entgegen der Torsionskraft der Feder 7 in die Einschaltstellung gedreht wird. Dort rastet die Kontaktbrücke 5 selbsttätig ein.
6 zeigt beispielhaft eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1. In diesem Fall sind die zentrale Aussparung 15 und der zweite Schaltachsenquerschnitt 92 derart aufeinander abgestimmt, dass die bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall in den ersten Schaltachsenabschnitt 91 hineinbewegte und dann durch die Kontakt- und öffnungsfeder 7 in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke 5 im ersten Schaltachsenabschnitt 91 verbleibt. Erreicht wird dies im gezeigten Beispiel dadurch, dass die zentrale Aussparung 15 und der zweite Schaltachsenabschnitt 92 einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und dass der erste Schaltachsenabschnitt einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Im Beispiel der 6 ist der zweite Achsenquerschnitt zur radialen Führung der Kontaktbrücke 5 geringfügig kleiner als der Querschnitt der zentralen Aussparung 15. Sie sind daher durch ein gemeinsames Rechteck dargestellt. Das um 90° dazu versetzt und gestrichelt eingezeichnete Rechteck zeigt die Lage der Aussparung 15 bei ausgelöster Kontaktbrücke 5. In dieser Stellung „passt" die zentrale Aussparung 15 nicht mehr in den ersten Schaltachsenabschnitt 91. Die Kontaktbrücke 5 verbleibt daher im ersten Schaltachsenabschnitt 91. In diesem Fall ist eine axiale Zurückbewegung wie im Beispiel der 5 nicht erforderlich. Die Endstellung entspricht bei dieser Ausführungsform der in 4 gezeigten Schaltstellung.
7 und 8 zeigen beispielhaft eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1. In diesem Fall sind zwei Tangentialanschläge 16 mit einer vorgegebenen axialen Höhe im tangentialen Bewegungsweg der Kontaktbrücke 5 von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung fest im Schaltgerät 1 angeordnet. Vorzugsweise bestehen die Anschläge 16 aus einem Isolierstoff. Die axiale Höhe ist so bemessen, dass die Kontaktbrücke 5 in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall abheben kann und über die Anschläge 16 hinweg in die Ausschaltstellung drehen kann.
9 und 10 zeigen beispielhaft eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1. In diesem Fall sind zwei Haltbolzen 17 mit einer vorgegebenen axialen Höhe fest im Schaltgerät 1 angeordnet. Sie greifen in der Einschaltstellung durch entsprechende Bolzenaussparungen 18, so dass sich die Kontaktbrücke 5 nicht von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung drehen kann. Die axiale Höhe ist so bemessen, dass die Kontaktbrücke 5 in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall abheben und über diese hinweg in die Ausschaltstellung drehen kann.
11 zeigt beispielhaft eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1. Anstelle der feststehenden Schaltachse 9 weist das Drehkontaktsystem 2 nun eine drehbare Kontaktbrücke 5 mit einer damit fest verbundenen Schaltwelle 19 auf. Vorzugsweise ist diese Schaltwelle 19 integraler Bestandteil der Kontaktbrücke 5. Die Schaltwelle 19 ist in einem Gehäuse 10 des Schaltgerätes 1 drehbar, axial verschiebbar und vorzugsweise radial fixiert angeordnet. Die Drehachse 23 der Kontaktbrücke 5 fluchtet mit der Rotationsachse 22 der Schaltwelle 19. Oberhalb der Kontaktbrücke 5 ist wiederum die Kontakt- und Öffnungsfeder 7 angeordnet. Weiterhin weist die Schaltwelle 19 zwei axial benachbart angeordnete Schaltwellenabschnitte 191, 192 auf, die durch eine Übergangsstelle 11 voneinander getrennt sind. Das Schaltgerät 1 weist zumindest eine zwischen den Festkontakten 3 angeordnete Drehfixierung 21 mit einer axialen Höhe 23 auf, an welcher die beiden Schaltwellenabschnitte 191, 192 zumindest teilweise axial entlang geführt sind. In der gezeigten Einschaltstellung liegt die Übergangsstelle 11 um die axiale Abhebestrecke 8 unterhalb der Oberkante der zumindest einen Drehfixierung 21. Es erstreckt sich gemäß der Erfindung der erste Schaltwellenabschnitt 191 axial weg vom Kontaktbereich. Der erste Schaltwellenabschnitt 191 weist eine derart auf die Drehfixierung 21 geometrisch abgestimmte erste Außenkontur auf, dass die Kontaktbrücke 5 axial verschiebbar und zugleich drehfest geführt ist. Im einfachsten Fall weist der erste Schaltwellenabschnitt 191 einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt auf. Die Drehfixierung 21 kann derart ausgeformt sein, dass er zumindest eine Ecke des ersten Schaltwellenab schnitts 191 lose umgreift und/oder an zumindest einer Außenseite des ersten Schaltwellenabschnitts 191 angrenzt.
Weiterhin erstreckt sich der zweite Schaltwellenabschnitt 192 axial hin zum Kontaktbereich. Der zweite Schaltwellenabschnitt 192 weist eine derart auf die Drehfixierung 21 geometrisch abgestimmte zweite Außenkontur auf, dass die Kontaktbrücke 5 axial verschiebbar und zugleich drehbar ist. Im einfachsten Fall weist der zweite Schaltwellenabschnitt 192 einen Kreisquerschnitt auf.
12 zeigt das Schaltgerät 1 gemäß 11 im axial abgehobenen Zustand bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall. Durch die elektrodynamischen Kräfte wird nun der erste Schaltwellenabschnitt 191 mit der Kontaktbrücke 5 axial nach oben und entgegen der Feder 7 aus der Drehfixierung 21 herausbewegt. 12 zeigt gerade den Zwischenzustand, bei welchem die Übergangsstelle 11 der Schaltwelle 19 die axiale Oberkante der Drehfixierung 21 gerade erreicht. Die Kontaktbrücke 5 ist folglich zumindest um die erforderliche axiale Abhebestrecke 8 zur Auslösung des Schaltgerätes 1 abgehoben.
13 zeigt nun das Schaltgerät 1 mit einer im Vergleich zur 12 um 90° verdrehten Kontaktbrücke 5. Die Höhe 23 der Drehfixierung 21, eine der Schaltwelle 19 zugewandte Kontur der Drehfixierung 21 und die erste Schaltwellenkontur sind im gezeigten Fall derart aufeinander abgestimmt, dass der bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall aus der Drehfixierung 21 herausbewegte erste Schaltwellenabschnitt 191 und die dann durch die Kontakt- und öffnungsfeder 7 in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke 5 auf einer Oberseite der Drehfixierung 21 verbleibt. Zum Wiedereinschalten des Schaltgerätes 1 braucht die Kontaktbrücke 5 in diesem Fall nur um 90° zurückgedreht werden, wobei die Kontaktbrücke 5 dann selbsttä tig durch die wirkende Kontaktkraft der Feder 7 in die Einschaltstellung einrastet.
Vorzugsweise weist der erste Schaltwellenabschnitt 191 einen rechteckigen Querschnitt und der zweite Schaltwellenabschnitt 192 einen Kreisquerschnitt auf, dessen Durchmesser der kürzeren Seitenlänge des rechteckigen Querschnitts entspricht. Die Übergangsstelle 11 kann zwischen den beiden Schaltwellenabschnitten 191, 192 Anfasungen aufweisen, um scharfkantige Übergänge zu vermeiden.
14 zeigt beispielhaft zwei unterschiedliche Querschnittsformen eines ersten Schaltwellenabschnitts 191 sowie jeweils eine dazu korrespondierende Ausgestaltung einer Drehfixierung 21 des Schaltgerätes 1 gemäß 11 bis 13.
In Bezug auf die zuvor beschriebene Ausführungsform des Schaltgerätes 1 ist die Drehfixierung 21 buchsenförmig und insbesondere einteilig ausgeführt. Er weist einen rechteckigen Außenquerschnitt zum Tragen der Kontaktbrücke 5 in der Ausschaltstellung sowie einen rechteckigen Innenquerschnitt auf, der geringfügig größer ist als der rechteckige Querschnitt des ersten Schaltwellenabschnitts 191. Die Oberseite der Drehfixierung 21 ist vorzugsweise plan ausgebildet.
15 zeigt einen ersten Schaltwellenabschnitt 191 mit einem quadratischen Querschnitt. Zwei sich gegenüberliegenden Ecken des ersten Schaltwellenabschnitts 191 werden beispielhaft durch zwei Drehfixierungen 21 umgriffen. Es kann auch nur eine der Drehfixierungen 21 vorhanden sein. Alternativ kann an jeder Ecke eine derartige Drehfixierung 21 vorhanden sein. Die zumindest eine Drehfixierung 21 ist so ausgestaltet, dass eine axiale Bewegung der beiden Schaltwellenabschnitte 191, 192 entlang der Drehfixierung 21 möglich ist. Befindet sich jedoch zumindest noch ein Teil des ersten Schaltwellenabschnittes 191 im axialen Bereich der zumindest einen Drehfixierung 21, so die gesamte Schaltwelle 19 und die damit verbundene Kontaktbrücke 5 tangential fixiert.
Die in 15 gezeigte Anordnung und Ausgestaltung der Drehfixierung 21 sowie der quadratische Querschnitt des ersten Schaltwellenabschnitts 191 sind vorteilhaft, wenn sich die in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke 5 entlang der zumindest einen Drehfixierung 21 wieder im Sinne einer Wiedereinschaltsperre axial zurückbewegen soll. Die Kontaktbrücke 5 liegt dann formschlüssig zwischen den gezeigten beiden Drehfixierungen 21.
16 und 17 zeigen beispielhaft ein Schaltgerät 1 nach der ersten Ausführungsform in einer Einschaltstellung und mit einer Mehrzahl von Löschblechen 25. Die Löschbleche 25 sind radial und beabstandet zur Drehachse 13 der Kontaktbrücke 5 im tangentialen Bereich zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung angeordnet. Weiterhin sind die Löschbleche 25 klauenförmig ausgeformt, so dass die Kontaktbrücke 5 durch die jeweiligen Klauen der Löschbleche 25 beim Ausschalten hindurch bewegt wird. Die beiden sich beim Öffnen der Kontakte 3, 6 bildenden Lichtbögen werden beim Durchfahren der Löschbleche 25 gekühlt und dadurch der zu unterbrechende Strom schnell begrenzt. Weiterhin sind im Beispiel der 16 zwei Blasmagneten 26 erkennbar, welche die beiden Lichtbögen in Richtung der Löschbleche 25 lenken.
18 zeigt das Beispiel gemäß 16 und 17 in einer Ausschaltstellung. Darüber hinaus zeigt 17 zwei am Gehäuse 10 des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1 angeordnete Anschläge 28 zur Begrenzung der durch die Feder 7 bewirkten Drehbewegung. Die Anschläge 28 bestehen aus einem weichen Werkstoff, wie z. B. Gummi, und sind so angeordnet, dass sich ein Drehwinkel der Kontaktbrücke 5 zwischen der Einschalt- und der Ausschaltstellung von 90° ergibt.
20 zeigt ein beispielhaftes Schaltgerät 1 mit zwei koaxial angeordneten Teilfedern 71, 72 gemäß der Erfindung. Dadurch ist eine voneinander unabhängige Einstellung der gewünschten oder erforderlichen Kontaktfederkraft und des Drehmoments zur sicheren Bewegung der Kontaktbrücke 5 von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung möglich. Beide Teilfedern 71, 72 sind zylindrisch ausgeführt. Zudem sind sie koaxial zueinander angeordnet. Die jeweiligen axialen Enden der außenliegenden ersten Teilfeder 71 sind zur Übertragung eines Drehmoments fest an einem feststehenden Teil des Schaltgerätegehäuses 10 und an der Kontaktbrücke 5 mittels Federanschlüsse 12 befestigt. Die erste Teilfeder 71 wirkt derart auf die Kontaktbrücke 5, dass nahezu keine axialen Druckkräfte übertragen werden. Die beispielhaft innenliegende zweite Teilfeder 72 ist zwischen einem feststehenden Gehäuseteil 10 und der Oberseite der Kontaktbrücke 5 axial eingespannt. Sie dient zur Übertragung von axial gerichteten Druckkräften. Es erfolgt keine feste Anbindung zur Übertragung von Torsionskräften.
21 zeigt beispielhaft einen L-förmigen Schaltkontakt 6 einer Kontaktbrücke 5 gemäß der Erfindung sowie ein Leitblech 29 eines ersten Löschblechs 25. Der gezeigte Schaltkontakt 6 weist einen ersten Schenkel 61 und einen zweiten Schenkel 62 auf. Der erste Schenkel 61 liegt in der Einschaltstellung einem entsprechenden Festkontakt 3 gegenüber. Der zweite Schenkel 62 liegt innerhalb einer durch die Drehachse 13 verlaufenden Ebene. Er erstreckt sich zudem in axialer Richtung weg vom Kontaktbereich. Das heißt er umgreift das radiale Ende wie in 21 gezeigt.
Weiterhin sind zwei sich in Bezug auf die Drehachse 13 gegenüberliegende und an die Festkontakte 3 angrenzende erste Löschbleche 25 vorhanden, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eines dargestellt ist. Es erstreckt sich in axialer Richtung weg vom Kontaktbereich. Die ersten Leitbleche 25 dienen zur Führung der beim Öffnen der Kontakte 3, 6 unmittelbar sich bildenden Lichtbögen hin zum jeweiligen Schaltkontakt 6. Mit einsetzender Drehung der Kontaktbrücke 5 folgt der jeweilige Lichtbogen dem Schaltkontakt 6 durch die klauenförmigen radial angeordneten Löschbleche 25 hindurch, wobei der jeweilige Lichtbogen vorzugsweise im Bereich des zweiten Schenkels 62 des Schaltkontaktes 6 endet und dadurch den der Kontaktierung dienenden ersten Schenkel 61 schont.
Die zuvor beschriebenen Schaltgeräte 1 können eine Rückstelleinrichtung 30, wie in 22 dargestellt, zum Rückstellen der drehbaren Kontaktbrücke 5 von der Ausschaltstellung in die Einschaltstellung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Schaltgerät 1 eine Auslöseeinrichtung 35, wie in 22 dargestellt, aufweisen, welche die drehbare Kontaktbrücke 5 derart axial vom Kontaktbereich auslenkt, dass die drehbare Kontaktbrücke 5 selbsttätig von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung schaltet. Die beschriebenen einpoligen Schaltgeräte 1 können ein Schütz und/oder ein Leistungsschalter sein.
22 zeigt eine mehrpolige Schaltgeräteanordnung 100 mit beispielhaft drei erfindungsgemäßen Schaltgeräten 1. Die gezeigten Schaltgeräte 1 können auch als Schalteinheiten betrachtet werden. Erfindungsgemäß fluchten die Schaltwellen 9 der jeweiligen Schaltgeräte 1 miteinander. Zudem sind sie zur Bildung einer gemeinsamen Schaltwelle 90 zumindest über ein Kupplungselement 32 miteinander verbunden. Die Kupplungsele mente 32 sind so ausgebildet, dass sich jede der Schaltwellen 9 unabhängig von den anderen Schaltwellen 9 bis zur vorgegebenen axialen Abhebestrecke 8 in der Kupplung 32 axial verschieben kann. Dies kann beispielsweise durch seitlich angebrachte Mitnehmer bewirkt werden, die am axialen Ende der Schaltwellen 9 angebracht sind und die innerhalb der jeweiligen Kupplung 32 in einen axial außenliegenden Endanschlag greifen können. Löst jedoch eines der Schalteinheiten 1 aus, das heißt, wenn sich eine der Kontaktbrücke 5 von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung bewegt, werden die anderen durch die nun größere axiale Auslenkung gleichfalls ausgelöst. Mit anderen Worten bewegen sich alle über die gemeinsame Schaltwelle 90 drehfest miteinander verbundenen Kontaktbrücken 5 gleichzeitig von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung.
Nach einer Ausführungsform weist die Schaltgeräteanordnung eine Rückstelleinrichtung 30 zum Rückstellen aller drehbaren Kontaktbrücken 5 der zumindest zwei Schaltgeräte 1 auf. Die Rückstelleinrichtung 30 weist hierzu eine Aufnahme 31 auf, in welcher sich die gemeinsame Schaltwelle 90 nur axial bewegen kann. Die Rückstelleinrichtung 30 ist im Beispiel der 22 ein Drehmagnet. Die Rückstelleinrichtung 30 ermöglicht ein synchrones Einschalten aller Schaltgeräteeinheiten 1.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltgeräteanordnung 100 eine Auslöseeinrichtung 35 auf, welche die gemeinsam verbundenen Schaltwellen 9 alle Schaltgeräte 1 derart axial auslenkt, dass alle drehbaren Kontaktbrücken 5 selbsttätig von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung schalten. Hierzu weist die Auslöseeinrichtung 35 einen Keil 36 auf, welcher bei Verschiebung der Auslöseeinrichtung 35 entsprechend dem eingezeichneten Pfeil einen an der gemeinsamen Schaltwelle 90 radial angeordneten Steg 37 axial aus lenkt. Dadurch ist eine übergeordnete gemeinsame Auslösung der Schaltgeräteanordnung 100 möglich.
Die gezeigte Schaltgeräteanordnung 100 kann ein mehrpoliges Schutz und/oder ein mehrpoliger Leistungsschalter sein.

1: Schaltgerät, Leistungsschalter, Schütz
2: Drehkontaktsystem
3: Festkontakt
4: Strombahn, Stromleiter, Phase
5: drehbare Kontaktbrücke
6: Schaltkontakt
7: Kontakt- und Öffnungsfeder, Feder
8: axiale Abhebestrecke, Auslösestrecke
9: Schaltachse
10: Gehäuse
11: Übergangsstelle
12: Drehmomenteinleitung, Federanschluss
13: Drehachse
14, 22: Rotationsachse
15: zentrale Aussparung
16: Tangentialanschlag
17: Haltebolzen
18: Bolzenaussparung
19: Schaltwelle
21: Drehfixierung, Buchse
23: Höhe des Drehanschlags
25: Leitblech
26: Blasmagnet
27: Führungselement
28: gedämpfter Anschlag
29: Leitblech
30: Drehmagnet, Steuermagnet, Rückstelleinrichtung
31: Schaltwellenaufnahme
32: Kupplung
35: Auslösestößel
36: Keil
37: radialer Steg
61: erster Schenkel
62: zweiter Schenkel
71: Öffnungsfeder, Torsionsfeder, Zylinderfeder
72: Kontaktfeder, Druckfeder, Zylinderfeder
90: gemeinsame Schaltwelle
91, 92: Schaltachsenabschnitte
100: Mehrpolige Schaltgeräteanordnung, dreiphasiges Schaltgerät
191, 192: Schaltwellenabschnitte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 69403923 T2 [0004]
- EP 0615268 B1 [0004]

Claims

Schaltgerät mit einem doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem (2), wobei das Drehkontaktsystem (2) zwei Festkontakte (3) zum Anschließen an jeweils eine Strombahn (4) sowie eine drehbare Kontaktbrücke (5) mit einem mit den Festkontakten (3) zusammenwirkenden Paar von Schaltkontakten (6) aufweist, wobei sich die Kontaktbrücke (5) bei einem vorgegebenen Überstrom- oder Kurzschlussstrom selbsttätig in eine Ausschaltstellung dreht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (5) mit einer in einer Einschaltstellung vorgespannten Kontakt- und Öffnungsfeder (7) zur Aufbringung einer Kontaktkraft und eines Drehmoments zum Öffnen der Kontaktbrücke (5) verbunden ist und dass das Drehkontaktsystem (2) derart angeordnet ist, dass die Kontaktbrücke (5) im Überstrom- oder Kurzschlussfall axial abhebt, wobei die Kontaktbrücke (5) beim Abheben nur bis zu einer vorgebbaren axialen Abhebestrecke (8) drehfest geführt ist.
Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare Kontaktbrücke (5) in einer Schaltachse (9) axial geführt ist und dass die Schaltachse (9) eine mit einer Drehachse (13) der Kontaktbrücke (5) fluchtende Rotationsachse (14) aufweist.
Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die drehbare Kontaktbrücke (5) eine zentrale Aussparung (15) zur Führung in der Schaltachse (9) aufweist, – dass die Schaltachse (9) zwei axial benachbart angeordnete Schaltachsenabschnitte (91, 92) aufweist, die durch eine Übergangsstelle (11) voneinander getrennt sind, – dass sich der erste Schaltachsenabschnitt (91) weg vom Kontaktbereich erstreckt und einen derart auf die zentrale Aussparung (15) geometrisch abgestimmten ersten Achsenquerschnitt aufweist, dass die Kontaktbrücke (5) axial verschiebbar und zugleich drehbar ist, und – dass sich der zweite Schaltachsenabschnitt (92) hin zum Kontaktbereich erstreckt und einen derart auf die zentrale Aussparung (15) geometrisch abgestimmten zweiten Achsenquerschnitt aufweist, dass die Kontaktbrücke (5) axial verschiebbar und zugleich drehfest geführt ist.
Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Aussparung (15) und der Querschnitt des zweiten Schaltachsenabschnitts (92) derart aufeinander abgestimmt sind, dass die bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall in den ersten Schaltachsenabschnitt (91) hineinbewegte und dann durch die Kontakt- und Öffnungsfeder (7) in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke (5) im ersten Schaltachsenabschnitt (91) verbleibt.
Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Aussparung (15) und der Querschnitt des zweiten Schaltachsenabschnitts (92) rechteckig sind und dass der erste Schaltachsenabschnitt (91) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Aussparung (15) und der Querschnitt des zweiten Schaltachsenabschnitts (92) derart aufeinander abgestimmt sind, dass die bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall in den ersten Schaltachsenabschnitt (91) hineinbewegte und dann durch die Kontakt- und Öffnungsfeder (7) in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke (5) durch die Kontakt- und Öffnungsfeder (7) in den ersten Schaltachsenabschnitt (91) axial zurückbewegbar ist.
Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Aussparung (15) und der Querschnitt des zweiten Schaltachsenabschnitts (92) quadratisch sind und dass der erste Schaltachsenabschnitt (91) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare Kontaktbrücke (5) fest mit einer Schaltwelle (19) verbunden ist, dass die Schaltwelle (19) in einem Gehäuse (10) des Schaltgerätes drehbar und axial verschiebbar angeordnet ist und dass die Schaltwelle (19) eine mit der Drehachse (13) der Kontaktbrücke (5) fluchtende Rotationsachse (22) aufweist.
Schaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schaltwelle (19) zwei axial benachbart angeordnete Schaltwellenabschnitte (191, 192) aufweist, die durch eine Übergangsstelle (11) voneinander getrennt sind, – dass das Schaltgerät zumindest eine zwischen den Festkontakten (3) angeordnete Drehfixierung (21) mit einer axialen Höhe (23) aufweist, an welcher die beiden Schaltwellenabschnitte (191, 192) zumindest teilweise axial entlang geführt sind, dass sich der erste Schaltwellenabschnitt (191) weg vom Kontaktbereich erstreckt und eine derart auf die Kontur der Drehfixierung (21) geometrisch abgestimmte erste Außenkon tur aufweist, dass die Kontaktbrücke (5) axial verschiebbar und zugleich drehfest geführt ist, und – dass sich der zweite Schaltwellenabschnitt (192) hin zum Kontaktbereich erstreckt und eine derart auf die Kontur der Drehfixierung (21) geometrisch abgestimmte zweite Außenkontur aufweist, dass die Kontaktbrücke (5) axial verschiebbar und zugleich drehbar ist.
Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (23) der Drehfixierung (21), eine der Schaltwelle (19) zugewandte Kontur der Drehfixierung (21) und die erste Schaltwellenkontur derart aufeinander abgestimmt sind, dass der bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall aus der Drehfixierung (21) herausbewegte erste Schaltwellenabschnitt (191) und die dann dadurch die Kontakt- und Öffnungsfeder (7) in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke (5) auf einer Oberseite der Drehfixierung (21) verbleibt.
Schaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des ersten Schaltwellenabschnitts (191) rechteckig ist.
Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (23) der Drehfixierung (21), eine der Schaltwelle (19) zugewandte Kontur der Drehfixierung (21) und die erste Schaltwellenkontur derart aufeinander abgestimmt sind, dass der bei einem Überstrom- oder Kurzschlussfall aus der Drehfixierung (21) herausbewegte erste Schaltwellenabschnitt (191) und die dann dadurch die Kontakt- und Öffnungsfeder (7) in die Ausschaltstellung gedrehte Kontaktbrücke (5) entlang der zumindest einen Drehfixierung (21) axial zurückbewegbar ist.
Schaltgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des ersten Schaltwellenabschnitts (191) quadratisch ist.
Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Löschblechen (25) radial und beabstandet zur Drehachse (13) der Kontaktbrücke (5) im tangentialen Bereich zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung angeordnet sind.
Schaltgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Löschbleche (25) klauenförmig ausgeformt sind, so dass die Kontaktbrücke (5) durch die jeweiligen Klauen der Löschbleche (25) hindurch bewegbar ist.
Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden sich gegenüberliegenden Schaltkontakte (6) der drehbaren Kontaktbrücke (5) ein schenkelförmiges, in radialer Richtung zur Drehachse (13) verlaufendes Profil aufweisen, dass ein erster Schenkel (61) des jeweiligen Schaltkontakts (6) dem entsprechenden Festkontakt (3) in der Einschaltstellung gegenüberliegt, dass ein zweiter Schenkel (62) des jeweiligen Schaltkontakts (6) innerhalb einer durch die Drehachse (13) verlaufenden Ebene liegt und dass sich der zweite Schenkel (62) in axialer Richtung weg vom Kontaktbereich erstreckt.
Schaltgerät nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich im Bezug auf die Drehachse (13) gegenüberliegende und an die Festkontakte (3) angrenzende erste Löschbleche (25) jeweils ein sich in axialer Richtung weg vom Kontaktbereich erstreckendes Leitblech (39) zur Führung der beim Öffnen der Kontakte (3, 6) sich bildenden Lichtbögen hin zum jeweiligen Schaltkontakt (6) aufweisen.
Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakt- und Öffnungsfeder (7) zur Aufbringung einer Kontaktkraft und eines Drehmoments zum Öffnen der Kontaktbrücke (5) in zwei voneinander im Wesentlichen unabhängig wirkenden Teilfedern (71, 72) aufgeteilt ist, dass die erste Teilfeder (71) eine in der Einschaltstellung vorgespannte radial wirkende Torsionsfeder ist und dass die zweite Teilfeder (72) eine vorgespannte axial wirkende Druckfeder ist.
Schaltgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilfedern (71, 72) koaxial zueinander angeordnete Zylinderfedern sind.
Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät eine Rückstelleinrichtung (30) zum Ruckstellen der drehbaren Kontaktbrücke (5) von der Ausschaltstellung in die Einschaltstellung aufweist.
Schaltgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät eine Auslöseeinrichtung (35) aufweist, welche die drehbare Kontaktbrücke (5) derart axial vom Kon taktbereich auslenkt, dass die drehbare Kontaktbrücke (5) selbsttätig von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung schaltet.
Mehrpolige, insbesondere dreipolige Schaltgerätanordnung mit zumindest zwei Schaltgeräten (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
Mehrpolige Schaltgerätanordnung nach Anspruch 22 in Verbindung mit zumindest zwei Schaltgeräten (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwellen (19) der jeweiligen Schaltgeräte (1) miteinander fluchten und zur Bildung einer gemeinsamen Schaltwelle (90) zumindest über ein Kupplungselement (32) miteinander verbunden sind.
Mehrpolige Schaltgerätanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgeräteanordnung eine Rückstelleinrichtung (30) zum Rückstellen aller drehbaren Kontaktbrücken (5) der zumindest zwei Schaltgeräte (1) aufweist.
Mehrpolige Schaltgerätanordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgeräteanordnung eine Auslöseeinrichtung (35) aufweist, welche die gemeinsam verbundenen Schaltwellen (90) aller Schaltgeräte (1) derart axial auslenkt, dass alle drehbaren Kontaktbrücken (5) selbsttätig von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung schalten.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Schütz ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Leistungsschalter ist.