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Die
Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere ein Leistungsschaltgerät,
welches ein doppelt unterbrechendes Drehkontaktsystem mit zwei drehbaren
Kontaktbrücken aufweist. Die Kontaktbrücken weisen
jeweils zwei Kontaktarme mit jeweils einem beweglichen Schaltkontakt
auf, wobei die Kontaktbrücken um eine Drehachse des Drehkontaktsystems
relativ zueinander beweglich ausgeführt sind und zum Ein-
oder Ausschalten des Schaltgerätes in einem Schaltwellensegment
gelagert sind. Die beweglichen Schaltkontakte wirken jeweils mit
einem Festkontakt zusammen. Jeweils zwei Festkontakte sind parallelgeschaltet
und zum ein- und ausgangsseitigen Anschließen an eine Strombahn
vorgesehen. Die Schaltkontakte sind durch die Wirkung elektromagnetischer
Abstoßungskräfte trennbar, wenn ein hindurchfließender
Strom einen bestimmten Überstrom- oder Kurzschlussstrom
zur Strombegrenzung überschreitet.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Schaltgerät, welches ein
einfach unterbrechendes Drehkontaktsystem mit zwei schwenkbaren
Kontaktarmen aufweist. Die zwei Kontaktarme weisen jeweils einen beweglichen
Schaltkontakt auf, wobei die Kontaktarme um eine Drehachse des Drehkontaktsystems
relativ zueinander beweglich ausgeführt sind und zum Ein-
oder Ausschalten des Schaltgerätes in einem Schaltwellensegment
gelagert sind. Die zwei beweglichen Schaltkontakte wirken jeweils
mit einem Festkontakt zusammen, wobei die zwei Festkontakte parallelgeschaltet
und zum ein- oder ausgangsseitigen Anschließen an eine
Strombahn vorgesehen sind. Es sind zwei Kontaktarmanschlüsse
zum gemeinsamen aus- oder eingangsseitigen Anschließen
an die Strombahn vorhanden. Die Schaltkontakte sind durch die Wirkung
elektromagnetischer Abstoßungskräfte trennbar,
wenn ein hindurchfließender Strom einen bestimmten Überstrom-
oder Kurzschlussstrom zur Strombegrenzung überschreitet.
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Die
Erfindung bezieht sich auf Schaltgeräte, insbesondere auf
Leistungsschaltgeräte im Niederspannungsbereich, das heißt
bis zu Spannungen von ca. 1000 Volt. Sie können bei entsprechender
Anpassung der Trennstrecken auf für Schaltspannungen darüber,
wie z. B. bis 6,3 kV, ausgelegt sein. Die betrachteten Schaltgeräte
sind insbesondere zur Unterbrechung von Strombahnen in einem Überstrom- oder
Kurzschlussfall ausgebildet. Weiterhin können die Schaltgeräte
einpolig oder mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt
sein. Vorzugsweise sind die Schaltgeräte zum Abschalten
von Strömen von mehr als 100 A, insbesondere von mehreren
1000 A, ausgelegt. Bei den Strömen kann es sich um Gleich- oder
Wechselströme handeln.
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Schaltgeräte
der obengenannten Art sind allgemein bekannt. Sie können
Drehkontaktsysteme mit einem, zwei oder einer Vielzahl von Kontaktbrücken
bzw. von Kontaktarmen aufweisen. Derartige Schaltgeräte
sind z. B. aus der deutschen Patentschrift
DE 100 13 160 B4 oder aus
dem
US-Patent US 5,030,804
A bekannt. Die betrachteten Schaltgeräte können
z. B. sogenannte MCCB-Leistungsschaltgeräte (für
Molded Case Circuit Breaker) sein. Bei solchen Schaltgeräten
wird der zu unterbrechende Strom unterbrochen, bevor dieser seinen
Maximalwert erreicht, indem die Schaltkontakte des MCCB durch elektromagnetische
Abstoßung benachbarter Leiter auseinander gezogen werden
und so der Strom unterbrochen wird. Alternativ oder zusätzlich
können die Schaltkontakte z. B. mittels eines vorzugsweise
elektromagnetisch betätigbaren Aktors bzw. Steuermagneten
betätigt werden. Der Aktor kann z. B. durch eine Überstromerfassungseinheit angesteuert
werden.
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Aus
dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, zumindest eine Kontaktfeder
für jeweils eine parallelgeschaltete drehbare Kontaktbrücke
mit jeweils zwei Kontaktarmen vorzusehen, um die jeweils beiden
beweglichen Schaltkontakte mit einer vorgegebenen Kontaktkraft gegen
die jeweiligen beiden Festkontakte zu pressen.
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Problematisch
dabei ist, dass es aufgrund von Bauteiltoleranzen bei den Kontaktarmen
und bei den Kontaktfedern zu einer ungleichmäßigen
Stromverteilung durch die parallelen Pfade des Drehkontaktssystems
aufgrund unterschiedlicher resultierender Kontaktfederkräfte
kommen kann. Durch werden die Schaltkontakte unterschiedlich beansprucht
und abgenutzt. Maßgeblich für die Lebensdauer
eines derartigen Schaltgerätes sind dann die Schaltkontakte
mit dem höchsten Abnutzungsgrad.
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Zur
teilweisen Behebung des Problems ist es bekannt, das Drehkontaktsystem
entsprechend überzudimensionieren. Schaltgeräte
mit derartigen Drehkontaktsystemen sind jedoch deutlich größer,
schwerer und hinsichtlich der zunehmenden Massenträgheiten
des Drehkontaktsystems langsamer beim Abschalten in einem Überstrom-
oder Kurzschlussfall.
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Davon
ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Schaltgerät
anzugeben.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird für das Schaltgerät
mit dem doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst. Für das Schaltgerät
mit dem einfach unterbrechenden Drehkontaktsystem wird die Aufgabe
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen
3 bis 14 angegeben.
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Erfindungsgemäß sind
ein oder zwei mittels Federkraft vorgespannte Kontaktfederelemente
für jeweils ein Paar von Kontaktarmen vorhanden, um bei
unterschiedlichen Auslenkungen der Kontaktarme in einem Überstrom-
oder Kurzschlussfall jeweils eine in etwa gleiche Kontaktkraft aufzubringen.
Das Kontaktfederelement ist im Sinne einer Dreipunktaufhängung
punktuell in einem Stützpunkt im Schaltwellensegment kippbar
gelagert. Es ist zudem punktuell mit den beiden Kontaktarmen verbunden.
Insbesondere liegt das Kontaktfederelement punktuell an den beiden
Kontaktarmen an.
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Der
Grundgedanke der Erfindung liegt in der vorteilhaft gleichmäßigen
Federkraftaufteilung auf jeweils zwei benachbarte Kontaktarme mittels
eines gemeinsamen Kontaktfederelementes. Die kippende Lagerung des
Kontaktfederelementes erlaubt zu jedem Zeitpunkt, dass dann eine
zumindest nahezu gleiche Kontaktkraft an den beiden Kontaktarmen
anliegt.
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Die
dadurch mögliche gleiche Verteilung der Kontaktkraft bringt
weitere Vorteile mit sich. Zum einen ist eine Überdimensionierung
der Schaltkontakte hinsichtlich ihrer Geometrie nicht mehr erforderlich, da
sich nun eine nahezu gleiche Stromverteilung bei dem zu schaltenden
Strom einstellt. Zum anderen stellt sich durch die etwa gleiche
Stromverteilung auch eine in etwa gleiche Temperaturverteilung im Bereich
der Schaltkontakte ein. Die Schaltkontakte werden folglich gleichmäßiger
beansprucht und abgenutzt. Ein derartiges Schaltgerät weist
daher eine deutlich höhere Lebensdauer auf.
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Durch
die Verwendung von ein, zwei oder mehreren, jeweils paarweise angeordneten
Kontaktbrücken bzw. Kontaktarmen, ist eine in etwa zur
Anzahl der Strompfade umgekehrt proportionale Herabsetzung der Kontaktkraft
möglich. Dadurch können kleinere Kontaktfedern
für die Kontaktarme verwendet werden. Dies führt
vorteilhaft zu kompakteren und leichteren Kontaktarmpaaren mit einem
zudem geringeren Trägheitsmoment. Dadurch ist ein im Vergleich zum
Stand der Technik deutlich schnelleres Öffnen des Schaltgerätes
in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall vorteilhaft möglich.
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Schließlich
ist durch die Reduzierung der erforderlichen Kontaktkraft auch vorteilhaft
eine Reduzierung der beim Öffnen der Schaltkontakte freigesetzten
Aufschlagsenergie möglich.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch ein alternatives Schaltgerät,
insbesondere durch ein Leistungsschaltgerät, mit dem einfach
unterbrechenden Drehkontaktsystem gelöst. Erfindungsgemäß ist
dort ein mittels Federkraft vorgespanntes Kontaktfederelement für
die zwei Kontaktarme vorhanden, um bei unterschiedlichen Auslenkungen
der Kontaktarme in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall
jeweils eine in etwa gleiche Kontaktkraft aufzubringen. Es ist das Kontaktfederelement
im Sinne einer Dreipunktaufhängung punktuell in einem Stützpunkt
im Schaltwellensegment kippbar gelagert. Zudem ist das Kontaktfederelement
punktuell mit den beiden Kontaktarmen verbunden. Vorzugsweise liegt
das Kontaktfederelement punktuell an den beiden Kontaktarmen an.
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Für
die alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schaltgerätes ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei
der eingangs beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schaltgerätes. Auf eine Wiederholung wird daher verzichtet.
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Die
im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich
auf beide erfindungsgemäßen Schaltgeräte
gemäß Anspruch 1 und 2.
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Nach
einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kontaktfederelement über
zwei Federelemente in Richtung zur Drehachse des Schaltwellensegmentes
vorgespannt. Beide Kontaktarme sind axial zwischen den beiden Federelementen
angeordnet.
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Mit „axial"
sind Richtungen parallel zur Drehachse des Drehkontaktsystems bezeichnet.
Das Federelement ist vorzugsweise eine Zylinderfeder. Durch die
seitliche Anbringung der beiden Federelemente ist eine besonders
kompakte Bauart des Drehkontaktsystems möglich.
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Einer
weiteren Ausführungsform zufolge ist das Kontaktfederelement
U-förmig ausgebildet. Es weist eine Kontaktplatte zum Anliegen
an den jeweiligen beiden Kontaktarmen auf. Es sind seitlich an der
Kontaktplatte zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende
Federschenkel angeordnet. Das jeweilige freie Ende des Federschenkels
weist eine Federaufnahme für das Federelement auf. Über die
beiden axial seitlich angeordneten Federschenkel ist eine Umlenkung
der durch die beiden Federelemente aufgebrachten Federkraft im Sinne
eines Hebels in eine Umlenkkraft möglich, die dann an einem jeweiligen
Auflagepunkt der Kontaktplatte des Kontaktfederelementes auf den
jeweiligen Kontaktarm einwirkt.
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Nach
einer zu den beiden vorangegangenen Ausführungsformen des
Kontaktfederelementes alternativen Ausführungsform ist
das Kontaktfederelement über ein (einziges) axial zwischen
den Kontaktarmen angeordnetes Federelement in Richtung zur Drehachse
des Schaltwellensegmentes vorgespannt. Bei dieser Ausführungsform
kommt an Stelle von zwei Federelementen nur ein Federelement zum Einsatz. Über
die kippende Anordnung des Kontaktfederelementes erfolgt eine nahezu
gleiche Verteilung der Federkraft auf die beiden Kontaktarme. Im Prinzip
liegt wieder die Hälfte der Federkraft an den beiden Kontaktarmen an.
Dagegen erfordert diese Ausführungsform im Vergleich zu
den beiden vorgenannten Ausführungsformen eine gewisse
axiale Beabstandung der beiden Kontaktarme eines Kontaktarmpaares.
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Nach
einer Ausführungsform ist dieses Kontaktfederelement T-förmig
ausgebildet. Es weist wiederum eine Kontaktplatte zum Anliegen an
den jeweiligen beiden Kontaktarme auf. Es ist an einer radialen Außenkante
der Kontaktplatte mittig ein Federschenkel angeordnet. Das freie
Ende des Federschenkels weist eine Federaufnahme für das
Federelement auf. Auch bei dieser Ausführungsform ist durch
den Federschenkel eine Umlenkung der Federkraft im Sinne eines Hebels
in eine Umlenkkraft möglich, die dann letztendlich über
die Kontaktplatte des Kontaktkraftelementes auf die beiden Kontaktarme
des Drehkontaktsystems einwirkt.
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Insbesondere
ist das jeweilige Federelement, das heißt ein oder beide
Federelemente, zwischen der zugehörigen Federaufnahme und
einer mit der Drehachse des Drehkontaktsystems fluchtenden Lagerwelle
bzw. Wellenzapfen eingehängt. In diesem Fall ist das Federelement
vorzugsweise eine Zylinderfeder mit vorzugsweise halbkreisförmig
ausgebildeten Haken oder Bügeln an den beiden Enden des Federelementes.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Kontaktfederelement
ein Stanz- und Biegeteil. Ein derartiges Bauteil ist in fertigungstechnischer
Hinsicht einfach und kostengünstig herstellbar.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Kontaktarme
jeweils einen vom Kontaktarm wegweisenden Armfortsatz auf, an dessen
jeweiligen Armfortsatzende das Kontaktfederelement anliegt. Vorzugsweise
weisen die Kontaktarme eine einheitliche axiale Dicke auf. Die Kontaktarme
können unter Ausbildung des Armfortsatzes beispielsweise
aus einer Metallplatte ausgestanzt sein.
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Insbesondere
erstrecken sich die jeweiligen Armfortsätze in tangentialradialer
Richtung zur Drehachse hin. Sie enden außerhalb des Schaltwellensegmentes.
Mit „tangential" sind Richtungen um die Drehachse des Drehkontaktsystems
herum bezeichnet. Mit „radial" sind Richtungen zur Drehachse
des Drehkontaktsystems hin bzw. weg von ihr bezeichnet. Der Vorteil
bei dieser Ausführungsform ist, dass über den
in dieser Weise seitlich ausgebildeten Hebel die umgelenkte Federkraft
besonders wirksam in die Kontaktkraft an den radialen außenliegenden
Enden der Kontaktarme umgesetzt wird.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform liegt das
jeweilige Kontaktfederelement im eingeschalteten Zustand des Schaltgerätes
mit einem radial außen liegenden Endstück an dem
jeweiligen Armfortsatzende an. Der jeweilige Armfortsatz weist eine
im Wesentlichen tangential verlaufende und eine der Drehachse zugewandte
Führungskontur auf, welche derart auf eine Außenkontur
des Endstücks abgestimmt ist, 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 bei dieser Ausführungsform ist, dass
die dem Ausschaltvorgang entgegenwirkende Kontaktkraft nach Erreichen
einer vorgegebenen Abhebeposition bzw. eines vorgegebenen Drehwinkels
der Kontaktarme quasi abgeschaltet wird. Dadurch ist ein noch schnelleres
Abschalten des Schaltgerätes möglich. Durch das
Entlanggleiten des Endstücks an der Führungskontur
erfolgt dies dabei mit besonders geringer Reibung.
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Das
Endstück kann nach einer weiteren Ausführungsform
eine derart gebogene Außenkontur aufweisen, dass das Kontaktfederelement
beim manuellen Wiedereinschalten des Schaltgerätes über das
Schaltwellensegment entlang der Führungskontur des Armfortsatzes
zurückgleitet und zur Aufbringung der Kontaktkraft wieder
aus der Führungskontur herausfährt. Die besonders
vorteilhafte geometrisch abgerundete Formgebung des Endstücks
ermöglicht einen äußerst kompakten Ent-
und Verriegelungsmechanismus des Drehkontaktsystems in einem Überstrom-
oder Kurzschlussfall sowie beim Wiedereinschalten des Schaltgerätes.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform ist das Schaltgerät
mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt. Vorzugsweise
sind die jeweiligen Drehkontaktsysteme des Schaltgerätes
gemeinsam miteinander verbunden, um bei einer einpoligen Auslösung des
Schaltgerätes eine allpolige Auslösung des Schaltgerätes
zu bewirken.
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Schließlich
kann das Schaltgerät je Pol zwei oder auch mehrere Paare
von parallel geschalteten Kontaktbrücken mit jeweils zwei
Kontaktarmen bzw. zwei oder mehrere Paare von parallel geschalteten Kontaktarmen
aufweisen.
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Eine
derartige Anordnung ermöglicht durch die vorteilhaft mögliche
Herabsetzung der Kontaktfederkraft äußerst schnelle
Auslösezeiten bei zugleich hohen Schaltströmen.
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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 den
prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes
mit einem doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem,
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2 eine
Seitenansicht des Drehkontaktsystems gemäß 1 im
Detail,
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3 eine
untere Ansicht des Drehkontaktsystems gemäß 2,
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4 den
prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes
mit einem einfach unterbrechenden Drehkontaktsystem,
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5 eine
Seitenansicht des Drehkontaktsystems gemäß 4 im
Detail,
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6 eine
Draufsicht des Drehkontaktsystems gemäß 5,
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7 eine
Seitenansicht eines Kontaktfederelementes gemäß der
Erfindung und
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8 das
Kontaktfederelement gemäß 7 in einer
Draufsicht.
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1 zeigt
den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen
Schaltgerätes 1 mit einem doppelt unterbrechenden
Drehkontaktsystem 3.
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Das
gezeigte Schaltgerät 1 ist insbesondere ein Leistungsschaltgerät,
wie z. B. ein sogenanntes MCCB-Schaltgerät. Mit dem Bezugszeichen 9 ist
ein Gehäuse des gezeigten Schaltgerätes 1 bezeichnet. Es
ist überwiegend aus einem Isolierstoff, wie z. B. aus Kunststoff,
gefertigt. Mit dem Bezugszeichen 8 ist beispielhaft ein
Kippschalter zum manuellen Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes 1 bezeichnet.
Er steht mit einem nicht weiter gezeigten Schaltmechanismus, insbesondere
mit einem Schaltschloss des Schaltgerätes 1, mechanisch
in Verbindung.
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Im
Beispiel der vorliegenden 1 weist
das Drehkontaktsystem 3 zwei um eine Drehachse S drehbare
Kontaktarme 31, 32 auf, wobei in der gezeigten
Darstellung nur eines der beiden Kontaktarme 31, 32 zu
sehen ist. Die beiden Kontaktbrücken sind axial hintereinander
angeordnet und relativ zueinander beweglich ausgeführt.
Es ist jeweils an einem radialen Ende der Kontaktbrücken
ein beweglicher Schaltkontakt 21 angebracht. Weiterhin
sind die beiden Kontaktbrücken in einem trommelförmigen Schaltwellensegment 5 angebracht.
Das Schaltwellensegment 5 ist mit dem Kippschalter 8 zum
Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes 1, das
heißt zum Drehen der Kontaktbrücke in die Einschaltstellung bzw.
in die Ausschaltstellung des Schaltgerätes 1 verbunden.
Die beweglichen Schaltkontakte 21 an den beiden Kontaktarmen 31, 32 wirken
jeweils mit einem Festkontakt 22 zusammen. Jeweils zwei
Festkontakte 22 sind dabei parallelgeschaltet und ein- und
ausgangsseitig zum Anschließen an eine Strombahn 4 vorgesehen.
Mit den Bezugszeichen 41, 42 sind die korrespondierenden
elektrischen Anschlüsse des Schaltgerätes 1 bezeichnet.
Die Parallelschaltung der Festkontakte 22 ist in der gezeigten
Darstellung selbst nicht ersichtlich. Wie die 1 weiter zeigt,
sind die Festkontakte 22 U-förmig ausgebildet, das
heißt sie bilden eine Stromschleife aus. Dadurch sind die
Schaltkontakte 21, 22 durch die Wirkung elektromagnetischer
Abstoßungskräfte trennbar, wenn ein über
die Schaltkontakte 21, 22 fließender Strom
i einen bestimmten Überstrom- oder Kurzschlussstrom zur
Strombegrenzung überschreitet.
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Erfindungsgemäß sind
nun ein oder zwei mittels Federkraft vorgespannte Kontaktfederelemente 6 für
jeweils ein Paar von Kontaktarmen 31, 32 vorhanden,
um bei unterschiedlichen Auslenkungen der Kontaktarme 31, 32 in
einem Überstrom- oder Kurzschlussfall jeweils eine in etwa
gleiche Kontaktkraft aufzubringen. Im Beispiel der 1 ist
für jeweils zwei axial aneinanderliegende Kontaktarme 31, 32 ein
Kontaktfederelement 6 vorgesehen. Es kann alternativ auch
nur ein Kontaktfederelement 6 für zwei axial aneinandergrenzende
Kontaktarme 31, 32 vorgesehen sein. Mit anderen
Worten kann auch eines der beiden Kontaktfederelemente 6 je
Drehkontaktsystem 3 entfallen bzw. nicht angebracht werden, falls
ein Kontaktfederelement 6 zur Aufbringung einer vorgegebenen
Kontaktfederkraft ausreichend ist.
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Die
beiden Kontaktfederelemente 6 sind weiterhin gemäß der
Erfindung im Sinne einer Dreipunktaufhängung punktuell
in einem Stützpunkt 50 im Schaltwellensegment 5,
das heißt insbesondere im Wellenzapfen, kippbar gelagert.
Darüber hinaus sind die beiden Kontaktfederelemente 6 punktuell
mit den beiden Kontaktarmen 31, 32 verbunden.
Im einfachsten Fall, wie in der vorliegenden 1 gezeigt, liegen
die Kontaktfederelemente 6 einfach nur an den Kontaktarmen 31, 32 an
(siehe dazu auch 3).
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2 zeigt
eine Seitenansicht des Drehkontaktsystems 3 gemäß 1 im
Detail.
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In
diese Darstellung ist besonders die Kraftumlenkung der von den jeweiligen
Federelementen 7 erzeugten Federkraft FZ in eine umgelenkte
Kraft FU und weiter in eine an den beiden radialen Enden der Kontaktbrücke
wirkenden tangentialen Kontaktkraft FK zu sehen. Hierzu sind die
beiden Kontaktfederelemente 6 U-förmig ausgebildet
(siehe auch 3, 7 und 8).
Die Kontaktfederelemente 6 weisen dabei eine Kontaktplatte 63 auf,
welche zum Anliegen an den jeweiligen beiden Kontaktarmen 31, 32 vorgesehen
ist. Es sind axial seitlich an der Kontaktplatte 63 zwei
im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Federschenkel 61 angeordnet.
Die jeweiligen freien Enden der Federschenkel 61 weisen jeweils
eine Federaufnahme 62 für das Federelement 7 auf.
Die Federelemente 7 sind zwischen der zugehörigen
Federaufnahme 62 und einer mit der Drehachse S des Drehkontaktsystems 3 fluchtenden Drehwelle 51 des
Drehkontaktsystems 3 eingehängt. Die wirkende
Federkraft FZ greift im Wesentlichen radial als Zugkraft an der
entsprechenden Federaufnahme 62 an und übt über
den als Hebel ausgebildeten Federschenkel 61 ein Drehmoment
auf die Kontaktplatte 63 aus.
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Alternativ,
in der 2 nicht dargestellt, kann die Federkraft FZ auch
eine Druckkraft sein, die radial von außen auf die Kontaktplatte 63 und
im Wesentlichen in Richtung zur Drehachse S hin wirkt.
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Die
Kontaktplatte 63 weist an ihrem der Drehachse S zugewandten
radialen Ende eine Lagerspitze 64 auf, welche zur Kraft-
und Drehmomentstütze kippbar in einem Stützpunkt 50 des
Schaltwellensegmentes 5 angeordnet ist. Der Stützpunkt 50 ist im
einfachsten Fall eine Aussparung in dem Schaltwellensegment 5.
Die Lagerspitze 64 ermöglicht ein Kippen des Kontaktfederelementes 6 sowohl
in tangentialer Richtung als auch in axialer Richtung. Das Kontaktfederelement 6 kippt
vorzugsweise in die axiale Richtung, wenn die beiden Kontaktarme 31, 32 bzw.
die beiden Kontaktbrücken mit den Kontaktarmen 31, 32,
unterschiedlich ausgelenkt werden. Dagegen kippt das Kontaktfederelement 6 vorzugsweise
in die tangentiale Richtung, wenn beide Kontaktarme 31, 32 bzw.
beide Kontaktbrücken gleichmäßig auslenkt
werden, wie dies z. B. beim manuellen Öffnen oder Schließen
der Schaltkontakte 21, 22 der Fall ist.
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Die
in 2 gezeigten Kontaktarme 31, 32 weisen
jeweils einen vom Kontaktarm 31, 32 typischerweise
in tangentialradialer Richtung zur Drehachse S hin wegweisenden
Armfortsatz 33 auf. An dessen jeweiligen Armfortsatzende 30 liegt
das Kontaktfederelement 6 an, um das über die
Federkraft FZ über das Kontaktfederelement 6 aufgebrachte
Drehmoment in die beiden Kontaktarme 31, 32 jeweils
in einem Anliege- oder Einleitungspunkt AP einzuleiten. Der jeweilige
Armfortsatz 33 setzt dann die im jeweiligen Anliegepunkt 30 wirkende
umgelenkte Kraft FU in die an den radialen Enden der Kontaktbrücke
wirkende Kontaktkraft FK im Sinne eines Hebels um.
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Wie
die 2 weiter zeigt, liegt das jeweilige Kontaktfederelement 6 im
gezeigten eingeschalteten Zustand des Schaltgerätes 1 mit
einem radial außenliegenden Endstück 65 des
Kontaktfederelementes 6 an dem jeweiligen Armfortsatzende 30 an.
Dabei werden die vier Federelemente 7, von den in der vorliegenden
Darstellung nur zwei erkennbar sind, mit Drehen der Kontaktbrücken
von der Ausschaltstellung in die Einschaltstellung bedingt durch
den radialen Versatz des Stützpunktes 50 zur Drehachse
S im Sinne eines Kniehebels gespannt. Die als Zylinderfedern ausgeführten
Federelemente 7 sind mit ihren jeweiligen Enden in einer
Lagerwelle 51 des Schaltwellensegmentes 5 sowie
in einer Federaufnahme 62 des Kontaktfederelementes 6 vorgespannt
eingehängt.
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Weiterhin
weist der jeweilige Armfortsatz 33 eine im Wesentlichen
tangential verlaufende und eine der Drehachse S zugewandte Führungskontur K1
auf. Diese ist im rechten unteren Teil der 2 besonders
gekennzeichnet. Auf diese Führungs kontur K1 ist eine Außenkontur
K2 des Endstücks 65 derart abgestimmt, dass das
jeweilige Endstück 65 beim Öffnen der
Schaltkontakte 21, 22 in die Führungskontur
K1 einfährt und entlang dieser bei gleichzeitiger Herabsetzung
der Kontaktkraft FK entlang gleitet. Entsprechend dem vorliegenden
Beispiel der 2 würde sich die gezeigte
Kontaktbrücke dann im Uhrzeigersinn nach rechts drehen,
wie z. B. um 25°. Der Drehwinkel, bei dem das Endstück 65 um
das Armfortsatzende 30 herumschnappt, ist konstruktiv vorgebbar.
Vorzugsweise liegt der Drehwinkel in einem Bereich von 10° bis
20°.
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Das
gezeigte beispielhafte gebogene Außenkontur K2 des Endstück 65 ermöglicht
es zudem, dass das Kontaktfederelement 6 beim Wiedereinschalten
des Schaltgerätes 1 über das Schaltwellensegment 5 entlang
der Führungskontur K1 des Armfortsatzes 33 zurückgleitet
und zur Aufbringung der Kontaktkraft FK wieder aus der Führungskontur
K1 herausfährt. Das Endstück 65 schnappt
sozusagen wieder um das Armfortsatzende 30 des Armfortsatzes 33 herum.
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3 zeigt
eine untere Ansicht des Drehkontaktsystems 3 gemäß 2.
In dieser Darstellung ist nun die axiale Anordnung der Kontaktarme 31, 32 zu
sehen, welche jeweils gemeinsam an dem Kontaktfederelement 6 anliegen.
Besonders gut ist hier die erfindungsgemäße Dreipunktaufhängung des
Kontaktfederelementes 6 mit dem Stützpunkt 50 sowie
mit den beiden Anliegepunkten 30 zu sehen.
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4 zeigt
den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen
Schaltgerätes 1 mit einem einfach unterbrechenden
Drehkontaktsystem 3.
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Das
gezeigte Schaltgerät 1 ist beispielhaft wieder
ein MCCB-Schaltgerät. Es weist im Vergleich zum Beispiel
der 1 ein einfach unterbrechendes Drehkontaktsystem 3 auf,
wobei in der vorliegenden Darstellung nur einer der beiden Kontaktarme 31, 32 zu
sehen ist. An den beiden Kontaktarmen 31, 32 liegt
gemeinsam ein einziges Kontaktfederelement 6 zur Einleitung
der Federkraft FZ an. Die Ausführung des Kontaktfederelementes 6,
wie z. B. U- oder T-förmig, die Ausbildung jeweils eines
Armfortsatzes 33 sowie die entsprechenden Konturen K1,
K2 können analog wie bei dem zuvor beschriebenen doppelt
unterbrechenden Drehkontaktsystem 3 ausgeführt
sein.
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Im
Unterschied zum doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem 3 weist
das vorliegende Drehkontaktsystem 3 zwei Kontaktarmanschlüsse 43 zum
gemeinsamen aus- oder eingangsseitigen Anschließen an die
Strombahn 4 auf. Zwischen den beiden Kontaktarmanschlüssen 43 und
dem gezeigten rechten elektrischen Anschluss 42 sind zwei
flexible, im Bereich des elektrischen Anschlusses 42 parallelgeschaltete
Stromseile 44 angebracht.
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5 zeigt
eine Seitenansicht des Drehkontaktsystems 3 gemäß 4 im
Detail. In dieser Darstellung ist besonders die Umlenkung der Federkraft FZ
mittels der Federelemente 61 des Kontaktfederelementes 6 in
die Umlenkkraft FU im Sinne eines Hebels sowie deren Umsetzung über
die Armfortsätze 33 in die jeweilige Kontaktkraft
FK zu sehen.
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6 zeigt
eine Draufsicht des Drehkontaktsystems 3 gemäß 5.
In dieser Darstellung ist die axiale Anordnung der beiden Kontaktarme 31, 32 besonders
gut ersichtlich.
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7 zeigt
eine Seitenansicht eines Kontaktfederelementes 6 gemäß der
Erfindung. Bei dieser Darstellung ist einer der beiden Federarme 61 verdeckt,
so dass die hier beispielhafte U-förmige Ausgestaltung
des Kontaktfederelementes 6 nicht direkt ersichtlich ist.
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8 zeigt
das Kontaktfederelement 6 gemäß 7 in
einer Draufsicht. Bei dieser Darstellung ist die Dreipunktaufhängung
des als Biege- und Stanzteil ausgebildeten Kontaktfederelementes 6 mit der
Lagerspitze 64 und mit den beiden Anliegepunkten AP in
der Kontaktplatte 63 gut zu sehen. Die Anliegepunkte AP
sind durch das jeweils anliegende Ende 30 eines Armfortsatzes 33 bestimmt.
Weiterhin zeigt 8 zwei Federaufnahmen 62 für
die zwei nicht weiter gezeigten Federelemente. Sie sind durch Abkantungen
bzw. Umbiegungen der Federarme 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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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10013160
B4 [0004]
- - US 5030804 A [0004]