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Die
Erfindung betrifft ein Drehkontaktsystem für ein Schaltgerät,
insbesondere für ein Leistungsschaltgerät. Das
Drehkontaktsystem weist zumindest einen um eine Drehachse in einem
Schaltwellensegment gelagerten Kontaktarm mit jeweils einem beweglichen
Schaltkontakt auf. Der jeweilige bewegliche Schaltkontakt wirkt
mit einem Festkontakt zum Unterbrechen einer Strombahn zusammen.
Das Drehkontaktsystem weist zumindest ein Federelement zur Aufbringung
einer Kontaktkraft zwischen den Schaltkontakten auf.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Schaltgerät, insbesondere
ein Leistungsschaltgerät, welches ein derartiges einfach
unterbrechendes Drehkontaktsystem oder ein derartiges doppelt unterbrechendes Drehkontaktsystem
aufweist.
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Drehkontaktsysteme
bzw. Schaltgeräte der obengenannten Art sind allgemein
bekannt. Die Drehkontaktsysteme können einen, zwei oder
mehrere Kontaktarme bzw. eine oder mehrere Kontaktbrücken
mit jeweils zwei Kontaktarmen aufweisen. Doppelt unterbrechende
Drehkontaktsysteme bzw. Schaltgeräte sind z. B. aus der
deutschen Patentschrift
DE
100 13 160 B4 oder aus dem
US-Patent US 5,030,804 A bekannt.
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Betrachtet
werden insbesondere Leistungsschaltgeräte im Niederspannungsbereich.
Mit „Niederspannung" sind typischerweise Spannungen von bis
ca. 1000 Volt gemeint. Unter entsprechender konstruktiver Auslegung
der Schalttrennstrecken können derartige Schaltgeräte
auch für Schaltspannungen über 1000 V ausgelegt
sein, wie z. B. bis 6,3 kV. Weiterhin sind derartige Schaltgeräte
insbesondere zur Unterbrechung von Strombahnen in einem Überstromfall
oder in einem Kurzschlussfall ausgebildet. Sie können einpolig
oder mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt sein.
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Die
betrachteten Leistungsschaltgeräte können z. B.
sogenannte MCCB-Schaltgeräte (für Molded Case
Circuit Breaker) sein. Bei einem derartigen Schaltgerät
wird der zu unterbrechende Strom unterbrochen, bevor dieser seinen
Maximalwert erreicht, indem die Schaltkontakte des MCCB durch elektromagnetische
Abstoßung benachbarter Leiter auseinandergezogen werden
und so der Strom unterbrochen wird. Der maximale Strom kann im ein-
bis dreistelligen kA-Bereich liegen.
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Alternativ
oder zusätzlich können die Schaltkontakte z. B.
mittels eines vorzugsweise elektromagnetisch betätigbaren
Aktors betätigt werden. Der Aktor kann z. B. durch eine Überstromerfassungseinheit
angesteuert werden.
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Ausgehend
von dem eingangs genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe
der Erfindung, ein kompakteres Drehkontaktsystem anzugeben.
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Es
ist eine weitere Aufgabe, ein geeignetes Schaltgerät mit
einem derartigen einfach unterbrechenden Drehkontaktsystem sowie
ein geeignetes Schaltgerät mit einem derartigen doppelt
unterbrechenden Drehkontaktsystem anzugeben.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch ein Drehkontaktsystem für
ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen
Ansprüchen 2 bis 12 angegeben. Im Anspruch 13 ist ein Schaltgerät
mit einem einfach unterbrechenden derartigen Drehkontaktsystem genannt.
Im Anspruch 14 ist ein Schaltgerät mit einem doppelt unterbrechenden
derartigen Drehkontaktsystem angegeben. In den abhängigen
Ansprüchen 15 und 16 sind vorteilhafte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Schaltgeräte genannt.
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Erfindungsgemäß weist
der zumindest eine Kontaktarm einen in Bezug auf die Drehachse in etwa
in tangentialer Richtung wegweisenden Armfortsatz auf. Mit „tangential"
sind Richtungen um die Drehachse des Drehkontaktsystems herum bezeichnet.
Es ist zumindest ein Schwenkhebel im Schaltwellensegment um einen
Schwenkpunkt gelagert, wobei der Schwenkpunkt einen radialen Abstand
zur Drehachse des Drehkontaktsystems aufweist. Mit „radial"
sind Richtungen zur Drehachse des Drehkontaktsystems hin bzw. weg
von ihr bezeichnet. Das Schaltwellensegment ist typischerweise aus
einem Isolierstoff, insbesondere aus einem Kunststoff, gefertigt.
Der jeweilige Schwenkhebel weist zumindest einen ersten und zweiten
Schenkel auf, wobei der jeweilige erste Schenkel mittels des zumindest
einen Federelementes mit einer Federkraft radial zur Drehachse hin
vorgespannt ist. Der jeweilige zweite Schenkel ist mit dem Armfortsatz
des Kontaktarms verbunden, um eine mittels des Schwenkhebels umgelenkte
Federkraft in den jeweiligen Kontaktarm zur Aufbringung der Kontaktkraft
einzuleiten.
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Der
große Vorteil der Erfindung ist, dass durch die Federkraftumlenkung
mittels des Schwenkhebels ein besonders einfacher und kompakter
radialer Einbau des zumindest einen Federelementes im Schaltwellensegment
möglich ist. Im einfachsten Fall ist das Federelement eine
Zylinderfeder mit jeweils zwei halbkreisförmigen Bügeln
an ihrem jeweiligen Ende. Die beiden Enden werden dann am Schwenkhebel
und an einer Lagerwelle des Schaltwellensegmentes eingehängt,
durch welche auch die Drehachse des Drehkontaktsystems bzw. des
Schaltwellensegmentes verläuft.
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Nach
einer Ausführungsform weist der jeweilige erste Schenkel
eine erste Hebellänge auf. Der jeweilige zweite Schenkel
weist eine im Vergleich dazu kleinere, zweite Hebellänge
auf. Es ist die dem Verhältnis der Schenkellängen
entsprechende untersetzte umgelenkte Federkraft in den jeweiligen
Kontaktarm einleitbar. Durch die Kraftuntersetzung ist die Verwendung
von Federelementen, insbesondere von Zylinderfedern, mit einer vergleichsweise
kleinen Federkonstante möglich. Derartige Federelemente
lassen sich im Rahmen der Fertigung eines solchen Drehkontaktsystems
einfacher im Schaltwellensegment montieren.
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Einer
weiteren Ausführungsform zufolge weist der zumindest eine
Schwenkhebel eine Kontaktplatte sowie zwei im Wesentlichen parallel
zueinander verlaufende, seitlich an der Kontaktplatte angeordnete
und den jeweiligen Kontaktarm axial umgreifende erste Schenkel auf.
Das jeweilige freie Ende der ersten Schenkel weist eine Federaufnahme für
jeweils ein Federelement auf. Die Kontaktplatte liegt im Wesentlichen
tangential am jeweiligen Kontaktarm zur Einleitung der Umlenkkraft
an. Durch die Verwendung einer Kontaktplatte ist eine denkbar einfache
mechanische Verbindung zwischen Schwenkhebel und Kontaktarm möglich.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das
Schaltwellensegment zwei axial hintereinander angeordnete Segmentteile
auf, zwischen denen der zumindest eine Kontaktarm mit dem jeweiligen
Schwenkhebel angeordnet ist. Mit „axial" sind Richtungen
parallel zur Drehachse des Drehkontaktsystems bezeichnet. Der jeweilige
Schwenkhebel ist in jeweils einem Schwenklager der Segmentteile
gelagert. Bei dieser Ausführungsform können wahlweise
ein oder zwei Federelemente je Kontaktarm zur Aufbringung der Kontaktkraft
im Schaltwellensegment angebracht werden. Dadurch ist auf einfache
Weise eine Anpassung der Federkraft an die geforderte Kontaktkraft
möglich. Für den Fall, dass das Drehkontaktsystem
eine Drehkontaktbrücke mit zwei Kontaktarmen aufweist,
können wahlweise ein, zwei, drei oder vier Federelemente
im Schaltwellensegment angebracht werden.
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Unabhängig
von der gemachten Erfindung kann insbesondere der jeweilige Schwenkhebel
mit einem radial außenliegenden Endstück an dem
Armfortsatz des jeweiligen Kontaktarms im eingeschalteten Zustand
des Schaltgerätes anliegen. Der jeweilige Armfortsatz weist
eine im Wesentlichen tangential verlaufende und eine der Drehachse
zugewandte Führungskontur auf. Diese Führungskontur
ist derart auf eine Außenkontur des Endstücks
abgestimmt, dass das jeweilige Endstück beim Öffnen
der Schaltkontakte in die Führungskontur einfährt
und entlang dieser bei gleichzeitiger Herabsetzung der Kontaktkraft
entlang gleitet.
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Der
besondere Vorteil dabei ist, dass die dem Ausschaltvorgang eigentlich
entgegenwirkende Kontaktkraft nach Erreichen eines vorgegebenen Drehwinkels
des Kontaktarms bzw. der Kontaktarme quasi abgeschaltet wird. Dadurch
ist ein besonders schnelles selbsttätiges Abschalten des
Schaltgerätes möglich, insbesondere in einem Überstrom-
oder Kurzschlussfall. Das Entlanggleiten des Endstücks an
der Führungskontur erfolgt dabei besonders reibungsarm.
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Nach
einer Ausführungsform weist das Endstück eine
derart gebogene Außenkontur auf, dass der Schwenkhebel
entlang der Führungskontur des Armfortsatzes beim Wiedereinschalten
des Schaltgerätes über das Schaltwellensegment
zurückgleitet und zur Aufbringung der Kontaktkraft wieder
aus der Führungskontur herausfährt. Die abgerundete
Form des Endstücks erlaubt einen äußerst
kompakten Ent- und Verriegelungsmechanismus des Drehkontaktsystems,
insbesondere in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall sowie
beim Wiedereinschalten des Schaltgerätes.
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Nach
einer Ausführungsform weist das Schaltwellensegment eine
im Wesentlichen kreisförmige axiale Querschnittsfläche
auf. Mit anderen Worten ist das Schaltwellensegment zylindrisch
oder trommelförmig ausgebildet. Ein solches Schaltwellensegment
ist besonders einfach herstellbar.
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Unabhängig
von der beanspruchten Erfindung kann das Schaltwellensegment eine
im Wesentlichen in radialer Längsrichtung des zumindest einen
Kontaktarms verlaufende Längserstreckung aufweisen. Weiterhin
kann das Schaltwellensegment eine im Wesentlichen in radialer Querrichtung
des zumindest einen Kontaktarms verlaufende, im Vergleich zur Längserstreckung
kleinere Quererstreckung aufweisen. Das Querschnittsprofil eines
solchen Schaltwellensegmentes basiert im Wesentlichen auf einer
Kreisfläche, welche um zwei sich in Querstreckung gegenüberliegende
Kreissegmente verkleinert ist (siehe dazu 9 und 10).
Vorzugsweise liegt das Verhältnis von der Längserstreckung
zu der Quererstreckung in einem Bereich von 1,3 bis 2. Der besondere
Vorteil ist, dass der Festkontakt bzw. die beiden Festkontakte im
Vergleich zur vorherigen Ausführungsform näher
am Schaltwellensegment angeordnet sein können. Ein derartiges Drehkontaktsystem
ist folglich deutlich kompakter.
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Vorzugsweise
ist der jeweilige, dem jeweiligen beweglichen Schaltkontakt gegenüberliegende Festkontakt
ein zurückgebogenes Strombahnende. Dadurch ist eine selbsttätige
Trennung der Schaltkontakte des Drehkontaktsystems durch die Wirkung elektromagnetischer
Abstoßungskräfte im Falle eines Überstroms oder
eines Kurzschlussstroms möglich. Das jeweilige zurückgebogene
Strombahnende ist in einem möglichst geringen radialen
Abstand zum Schaltwellensegment angeordnet. Im Falle des längs-
und quererstreckten Schaltwellensegmentes ist das jeweilige zurückgebogene
Strombahnende möglichst nahe in der jeweiligen segmentförmigen Aussparung
des Schaltwellensegmentes angeordnet.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform ist das Drehkontaktsystem
ein einfach unterbrechendes Drehkontaktsystem, welches einen Kontaktarm
mit einem beweglichen Schaltkontakt und einen mit dem beweglichen
Schaltkontakt zusammenwirkenden Festkontakt aufweist. Zudem weist
der Kontaktarm einen Kontaktarmanschluss zum Anschließen
eines Stromseils auf. Der Kontaktarm ist typischerweise um die Drehachse
des Drehkontaktsystems schwenkbar.
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Alternativ
dazu kann das Drehkontaktsystem ein doppelt unterbrechendes Drehkontaktsystem sein,
welches eine Drehkontaktbrücke mit zwei Kontaktarmen sowie
zwei Festkontakte aufweist. Es wirkt jeweils ein beweglicher Schaltkontakt
des Kontaktarms mit einem entsprechenden Festkontakt zusammen. Typischerweise
ist das Drehkontaktsystem punktsymmetrisch zu dessen Drehachse aufgebaut, das
heißt, dass die beiden Kontaktarme sowie die beiden Festkontakte
punktsymmetrisch zur Drehachse des Drehkontaktsystems angeordnet
sind.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Schaltgerät
gelöst, welches einen eingangs- und ausgangsseitigen elektrischen
Anschluss, ein erfindungsgemäßes einfach unterbrechendes
Drehkontaktsystem und einen mit dem Drehkontaktsystem verbundenen
Betätigungsschalter zum Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes
aufweist.
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Alternativ
wird die Aufgabe durch ein Schaltgerät mit einem eingangs-
und ausgangsseitigen elektrischen Anschluss, mit einem erfindungsgemäßen
doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem und mit einem mit dem
Drehkontaktsystem verbundenen Betätigungsschalter zum Ein-
und Ausschalten des Schaltgerätes gelöst.
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Die
erfindungsgemäßen Schaltgeräte sind typischerweise
Leistungsschaltgeräte und insbesondere die eingangs beschriebenen
MCCB-Schaltgeräte. Derartige Schaltgeräte können
einpolig, mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt
sein. Vorzugsweise sind die jeweiligen Drehkontaktsysteme des Schaltgerätes
gemeinsam miteinander verbunden, um bei einer einpoligen Auslösung
des Schaltgerätes eine allpolige Auslösung des
Schaltgerätes zu bewirken. Weiterhin können die
Schaltgeräte je Pol zwei oder mehrere Paare von parallelgeschalteten
Kontaktbrücken mit jeweils zwei Kontaktarmen bzw. zwei oder
mehrere Paare von parallelgeschalteten Kontaktarmen aufweisen.
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Die
Erfindung sowie vorteilhaft Ausführungen der Erfindung
werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
Es zeigen
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1 die
prinzipielle Funktionsweise eines erfindungsgemäßen
Drehkontaktsystems,
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2 den
prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes
mit einem beispielhaft doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem
in einer konstruktiven Ausgestaltung,
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3 eine
vergrößerte Darstellung des Drehkontaktsystems
gemäß 2 mit geschlossenen Schaltkontakten,
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4 eine
vergrößerte Darstellung des Drehkontaktsystems
gemäß 2 mit abgehobenen beweglichen
Schaltkontakten,
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5 einen
Ausschnitt eines Schaltwellensegmentes des Schaltgerätes
gemäß 3 im Detail,
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6 das
Schaltwellensegment gemäß 5 mit vollständig
geöffneten Schaltkontakten,
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7 eine
Seitenansicht eines Schwenkhebels gemäß der Erfindung,
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8 den
Schwenkhebel gemäß 7 in einer
Draufsicht,
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9 ein
erfindungsgemäßes Drehkontaktsystem gemäß einer
Ausführungsform mit geschlossenen Schaltkontakten und
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10 das
Drehkontaktsystem gemäß 9 mit abgehobenen
beweglichen Schaltkontakten.
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1 zeigt
die prinzipielle Funktionsweise eines erfindungsgemäßen
Drehkontaktsystems 1. Es ist beispielhaft nur ein Kontaktarm 31, 32 dargestellt. Der
Kontaktarm 31, 32 kann Teil einer Kontaktbrücke 3 mit
zwei Kontaktarmen 31, 32 sein. Das erfindungsgemäße
Drehkontaktsystem 1 kann auch nur einen einzigen Kontaktarm 31, 32 aufweisen.
Weiterhin weist der Kontaktarm 31, 32 einen beweglichen Schaltkontakt 21 mit
einem Schaltstück 11 an seinem jeweiligen radialen
Ende auf. Der bewegliche Schaltkontakt 21 wirkt mit einem
nicht weiter dargestellten, tangential gegenüberliegenden
Festkontakt 22 zum möglichen Unterbrechen einer
Strombahn zusammen. Mit FK ist die bei geschlossenen Schaltkontakten 21, 22 wirkende Kontaktkraft
bezeichnet, welche typischerweise mittels Federkraft FZ aufgebracht wird.
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Mit
dem Bezugszeichen S ist eine Drehachse des erfindungsgemäßen
Drehkontaktsystems 1 bezeichnet, um welche der bzw. die
Kontaktarme 31, 32 schwenkbar bzw. drehbar angeordnet
sind. Insbesondere sind der bzw. die Kontaktarme 31, 32 zum Ein-
und Ausschalten des Schaltgerätes in einer Lagerwelle 50 eines
Schaltwellensegmentes 5 gelagert.
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Erfindungsgemäß weist
der gezeigte Kontaktarm 31, 32 einen in Bezug
auf die Drehachse S in etwa in tangentialer Richtung wegweisenden
Armfortsatz 33 auf. Es ist weiterhin im Schaltwellensegment 5 ein
Schwenkhebel 6 mit einem radialen Abstand R zur Drehachse
S um einen Schwenkpunkt 60 gelagert. Mit dem Bezugszeichen
A ist eine entsprechende Schwenkachse bezeichnet. Der Schwenkhebel 6 weist
einen ersten Schenkel 61 und einen zweiten Schenkel 62 auf.
Ersterer ist mittels beispielhaft nur eines einzigen Federelementes 7 in
Form einer Zylinderfeder mit einer Federkraft FZ radial zur Drehachse
S hin vorgespannt. Die Zylinderfeder 7 ist vorzugsweise
mit ihren beiden Längsenden in der Lagerwelle 60 und
in einer Federaufnahme 66 des Schwenkhebels 6 eingehängt.
Der zweite Schenkel 62 ist mit dem Armfortsatz 33 des
Kontaktarms 31, 32 verbunden. Insbesondere liegt
der Schwenkhebel 6 nur in einem Berührungspunkt 30 oder
in einer Berührungslinie an dem Kontaktarm 31, 32 an.
Es wird weiter erfindungsgemäß eine mittels des
Schwenkhebels 6 umgelenkte Federkraft FU zur Aufbringung der
Kontaktkraft FK in den Kontaktarm 31, 32 eingeleitet.
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Im
Beispiel der 1 weist der erste Schenkel 61 eine
erste Hebellänge h1 und der zweite Schenkel 62 eine
im Vergleich dazu kleinere, zweite Hebellänge h2 auf. Dadurch
ist eine dem Verhältnis h1:h2 der Schenkellängen
h1, h2 entsprechende untersetzte umgelenkte Federkraft FU in den
Kontaktarm 31, 32 einleitbar. Insbesondere wird
diese Umlenkkraft FU entsprechend einem weiteren Hebelverhältnis
h4:h3 als die Kontaktkraft FK in den Kontaktarm 31, 32 eingeleitet.
Der erste Kontaktarmhebel h3 entspricht dem radialen Abstand von
Drehachse S zu dem effektiv im Kontaktarm 31, 32 wirkenden
Berührungspunkt 30. Der zweite Kontaktarmhebel
h4 entspricht dem radialen Abstand von Drehachse S zum Kontaktstück 11.
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2 zeigt
den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen
Schaltgerätes 10 mit einem beispielhaft doppelt
unterbrechenden Drehkontaktsystem 1 in einer konstruktiven
Ausgestaltung. Das Schaltgerät 10 weist ein aus
einem Isolierstoff hergestelltes Gehäuse 12 auf,
in welchem das erfindungsgemäße Drehkontaktsystem 1 untergebracht
ist. Ein Betätigungselement 13 in Form eines Kippschalters dient
zum manuellen Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes 10.
Das Betätigungselement 13 wirkt über
eine nicht weiter gezeigte Drehmechanik auf das Schaltwellensegment 5 ein.
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Im
Beispiel der 2 sind zwei punktsymmetrisch
zur Drehachse S angeordnete Festkontakte 22 zu sehen, welche
dem jeweiligen beweglichen Schaltkontakt 21 gegenüberliegen.
Die beiden Festkontakte 22 sind jeweils ein zurückgebogenes
Ende 43 einer Strombahn 4. Dadurch ist im Falle
eines Überstroms oder eines Kurzschlussstroms i durch die Wirkung
elektromagnetischer Abstoßungskräfte eine selbsttätige
Trennung der Schaltkontakte 21, 22 des Drehkontaktsystems 1 möglich.
Die beiden zurückgebogenen Strombahnenden 43 sind
in einem möglichst geringen radialen Abstand zum Schaltwellensegment 5 angeordnet.
Mit den Bezugszeichen 41, 42 sind die beiden elektrischen
Anschlüsse des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 10 bezeichnet.
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Das
Schaltgerät 10 kann alternativ, figürlich allerdings
nicht dargestellt, auch ein einfach unterbrechendes Drehkontaktsystem 1 aufweisen.
Ein solches weist nur einen (einzigen) Kontaktarm 31, 32 mit
einem beweglichen Schaltkontakt 21 und einen mit dem beweglichen
Schaltkontakt 21 zusammenwirkenden Festkontakt 22 auf.
Der Kontaktarm 31, 32 weist in diesem Falle einen
Kontaktarmanschluss zum Anschließen eines Stromseils auf.
Letzteres kann dann an einem der elektrischen Anschlüsse 41, 41 angeschlossen
werden.
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3 zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Drehkontaktsystems 1 gemäß 2 mit
geschlossenen Schaltkontakten 21, 22. Die beiden
konstruktiv ausgestalteten Schwenkhebel 6 sind in einem Schwenklager 60 des
Schaltwellensegmentes 5 aufgenommen. Mit D1 ist der maximale
Außendurchmesser des Schaltwellensegmentes 5 bezeichnet, welches
beispielhaft einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Mit KW ist die zugehörige radiale Außenkontur
bezeichnet.
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4 zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Drehkontaktsystems 1 gemäß 2 mit
abgehobenen beweglichen Schaltkontakten 21, 22.
Dies ist z. B. bei einem auftretenden Überstrom oder bei
einem Kurzschlussstrom i der Fall. Die Verdrehung der Kontaktbrücke 3 wird
durch entsprechende elektromagnetische Abstoßungskräfte
bzw. Drehmomente hervorgerufen. Mit dem Öffnen der Schaltkontakte 21, 22 wird
eine Strombegrenzung unter Ausbildung zweier Lichtbögen
zwischen den Schaltkontakten 21, 22 bewirkt. Liegt
der Überstrom bzw. der Kurzschlussstrom i nur kurzzeitig
an, so dreht sich die Kontaktbrücke 3 durch die
rückstellende Kontaktkraft FK wieder in die Schaltposition
gemäß 3 zurück. Dabei werden
die beiden, als Zugfedern ausgebildeten Zylinderfedern 7,
während der Auslenkung im Sinne eines Kniehebels weiter
gespannt.
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5 zeigt
einen Ausschnitt eines Schaltwellensegmentes 5 des Schaltgerätes 10 gemäß 3 im
Detail. Es sind bei dem gezeigten Schwenkhebel 6 wiederum
die beiden Hebel h1, h2 zum Vergleich mit dem grundlegenden Prinzip
gemäß 1 eingetragen. Darüber
hinaus ist der Schwenkpunkt 60 im Schaltwellensegment 5 weiter
radial nach innen verlegt, so dass dieses nun eine konstruktiv kompaktere
Ausführungsform aufweisen kann. Allerdings greift in diesem
Falle die Federkraft FZ nicht senkrecht an dem ersten Schenkel 61 an,
das heißt in einem Winkel α von 90°,
sondern in einem Winkel von ca. 35°. Mit anderen Worten
wirkt nur eine vektoriell anteilige, reduzierte Federkraft FZ' am
ersten Schenkel 61 gemäß der trigonometrischen
Beziehung FZ' = FZ·cosα. Mit dem Bezugszeichen
L ist die Länge des Federelementes 7 bezeichnet.
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Weiterhin
weist der Schwenkhebel 6 eine Kontaktplatte 63 sowie
zwei, im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende, seitlich
an der Kontaktplatte 63 angeordnete und den Kontaktarm 31, 32 axial
(berührungslos) umgreifende, erste Schenkel 61 auf.
Das freie Ende des ersten Schenkels 61 weist eine Federaufnahme 66 für
jeweils ein Federelement 7 auf. Zudem liegt die Kontaktplatte 63 im
Wesentlichen tangential am Kontaktarm 31, 32 zur
Einleitung der umgelenkten Kraft FU an. In der gezeigten Darstellung
sind nur der erste und zweite Schenkel 61, 62 sowie
ein Federelement 7 zu sehen. Die axial „dahinterliegenden"
weiteren Schenkel 61, 62 sowie ein mögliches
axial dahinter liegendes weiteres Federelement 7 sind verdeckt
und daher nicht sichtbar. Der U-förmige Aufbau des Schwenkhebels 6 ist
im Beispiel der 8 zu sehen.
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Wie
die 5 weiter zeigt, liegt der Schwenkhebel 6 bei
eingeschaltetem Schaltgerät 10 mit einem radial
außenliegenden Endstück 64 an dem Armfortsatz 33 des
Kontaktarms 31, 32 an. Dabei werden mit Verdrehen
der Kontaktbrücke 3 von der Ein- in die Ausschaltstellung
bis zu vier Federelemente 7, von denen in der vorliegenden
Darstellung nur eine erkennbar ist, wegen des radialen Versatzes des
Schwenkpunktes 60 zur Drehachse S im Sinne eines Kniehebels
weiter gespannt.
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Weiterhin
weist der Armfortsatz 33 eine im Wesentlichen tangential
verlaufende und eine der Drehachse S zugewandte Führungskontur
IK auf, die auf eine Außenkontur AK des Endstücks 64 abgestimmt
ist.
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Wie
die nachfolgende 6 zeigt, ist diese Führungskontur
IK in geometrischer Hinsicht derart auf die Außenkontur
AK des Endstücks 64 abgestimmt, dass das Endstück 64 beim Öffnen
der Schaltkontakte 21, 22 in die Führungskontur
IK einfährt und an dieser bei gleichzeitiger Herabsetzung der
Kontaktkraft FK entlang gleitet. Dies ist insbesondere bei einem Überstrom
oder bei einem Kurzschluss i der Fall.
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Weiterhin
ermöglicht es die beispielhaft gebogene Außenkontur
AK des Endstücks 64, dass der Schwenkhebel 6 beim
Wiedereinschalten des Schaltgerätes 10 über
das Schaltwellensegment 5 entlang der Führungskontur
IK des Armfortsatzes 33 zurückgleitet und zur
Aufbringung der Kontaktkraft FK wieder aus der Führungskontur
IK herausfährt. Das Endstück 64 schnappt
sozusagen wieder um das Ende des Armfortsatzes 33 herum.
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7 zeigt
eine Seitenansicht eines Schwenkhebels 6 gemäß der
Erfindung. Bei dieser Darstellung sind jeweils ein erster und zweiter
Schenkel 61, 62 verdeckt, so dass die U-förmige
Ausgestaltung des Schwenkhebels 6 nicht direkt ersichtlich
ist. Mit dem Bezugszeichen 65 ist eine kreisförmige
Aussparung, insbesondere eine kreisförmige Ausstanzung,
zu sehen.
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Sie
ist zur Lagerung des Schwenkhebels 6 in einem Lagerstift
oder Bolzen des Schaltwellensegmentes 5 vorgesehen.
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Das
Schaltwellensegment 5 weist vorzugsweise zwei axial hintereinander
angeordnete Segmentteile auf, zwischen denen der Kontaktarm 31, 32 mit
dem Schwenkhebel 6 angeordnet ist. Letzterer ist dann in
jeweils einem Schwenklager 60 der Segmentteile gelagert.
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8 zeigt
den Schwenkhebel 6 gemäß 7 in
einer Draufsicht. An den Enden der beiden ersten Schenkel 61 sind
zwei Federaufnahmen 66 zur Aufnahme eines Federelementes
oder auch von zwei Federelementen vorhanden. Sie sind durch Abkantungen
bzw. Umbiegungen der ersten Schenkel 61 im Bereich des
jeweiligen freien Endes gebildet. Eine nicht weiter bezeichnete
Auskerbung dient zum Einhängen eines Bügels oder
Hakens des jeweiligen Federelementes.
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9 zeigt
ein erfindungsgemäßes Drehkontaktsystem 1 gemäß einer
Ausführungsform mit geschlossenen Schaltkontakten 21, 22.
Im Vergleich zum Drehkontaktsystem 1 gemäß 3 weist
das Schaltwellensegment 5 nun eine im Wesentlichen in radialer
Längsrichtung des zumindest einen Kontaktarms 31, 32 verlaufende
Längserstreckung D1 auf. Das Schaltwellensegment 5 weist
zudem eine im Wesentlichen in radialer Querrichtung des zumindest einen
Kontaktarms 31, 32 verlaufende, im Vergleich zur
Längserstreckung D1 kleinere Quererstreckung D2 auf. Im
vorliegenden Beispiel liegt das Verhältnis von der Längserstreckung
D1 zu der Quererstreckung D2 bei ca. 1,75, das heißt in
einem bevorzugten Bereich von 1,3 bis 2. Dadurch können
die beiden zurückgebogenen Enden 43 der Strombahn 4 näher zur
Drehachse S hin angeordnet sein. Dadurch ergeben sich bei einem Überstrom
oder bei einem Kurzschluss i vergleichsweise deutlich höhere
elektromagnetische Abstoßungs kräfte. Dadurch verdreht
sich die in 10 gezeigte Kontaktbrücke 3 mit
den beiden Kontaktarmen 31, 32 im Gegenuhrzeigersinn, mit
der Folge, dass der Überstrom oder Kurzschlussstrom i unter
Ausbildung jeweils eines Lichtbogens erheblich schneller begrenzt
wird.
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Weiterhin
zeigen die 9 und 10 eine auf
eine Strombahnkontur KS geometrisch abgestimmte radiale Außenkontur
KW'. Das Schaltwellensegment 5 liegt somit beim Verdrehen
der Kontaktbrücke 3 immer möglichst nahe
am zurückgebogenen halbkreisförmigen Strombahnende 43.
Vorzugsweise ist das Schaltwellensegment 5 aus einem elektrisch
nicht leitenden Isolierstoff, wie z. B. aus Kunststoff, gefertigt.
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Die
gezeigten Schaltgeräte 10 können einpolig,
mehrpolig und insbesondere dreipolig ausgeführt sein. Sie
können je Pol zwei oder auch mehrere Paare von parallelgeschalteten
Kontaktbrücken 3 mit jeweils zwei Kontaktarmen 31, 32 bzw.
zwei oder mehrere Paare von parallelgeschalteten Kontaktarmen 31, 32 aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10013160
B4 [0003]
- - US 5030804 A [0003]