DE102008017079A1

DE102008017079A1 - Magnetic-hydraulic trigger for circuit-breaker, has magnetic coil generating magnetic field within area of magnetic pole plate arranged at longitudinal end of casing, where core and fluid exhibit identical middle density

Info

Publication number: DE102008017079A1
Application number: DE200810017079
Authority: DE
Inventors: Anton Georg Dipl.-Phys. Mückl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2009-10-08

Abstract

The trigger has an elongated casing (10), in which a ferromagnetic core (13) is arranged in a play-afflicted movable manner against an pressurization force of a spring (15) and against a braking force of a fluid (12) e.g. silicone oil, filled in the casing for movement absorption. The spring is arranged between the core and a longitudinal end of the casing. A magnetic coil (14) encloses the casing and generates a magnetic field (B) within an area of a magnetic pole plate arranged at a longitudinal end of the casing. The core and the fluid exhibit an identical middle density. The core is made of made of ferrousmagnetic material such as iron, cobalt, nickel and ferrite particle.

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetisch-hydraulischen Auslöser für ein Schaltgerät, insbesondere für einen Leistungsschalter. Ein derartiger Auslöser weist eine langgestreckte Hülse auf, in welcher ein ferromagnetischer Kern gegen die Beaufschlagungskraft einer zwischen diesem und einem Längsende der Hülse angeordneten Feder und gegen die Bremskraft eines in die Hülse eingefüllten Fluids zur Bewegungsdämpfung spielbehaftet verschiebbar gelagert ist. Weiterhin weist der Auslöser eine die Hülse umschließende Magnetspule zur Erzeugung eines Magnetfeldes im Bereich einer an einem Längsende der Hülse angeordneten Magnetpolplatte auf.The The invention relates to a magnetic-hydraulic release for a switching device, in particular for a circuit breaker. Such a trigger points an elongated sleeve in which a ferromagnetic Core against the imposition force one between this and one Longitudinal end of the sleeve arranged spring and against the braking force of a filled in the sleeve Fluids for movement damping playful displaced is stored. Furthermore, the trigger has a sleeve enclosing Magnetic coil for generating a magnetic field in the region of a a longitudinal end of the sleeve arranged Magnetpolplatte on.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schaltgerät mit einem Schaltschloss und mit zumindest einem derartigen magnetisch-hydraulischen Auslöser zum Auslösen des Schaltschlosses, insbesondere in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall. Der zu unterbrechende Strom liegt üblicherweise in einem Bereich von 0,5 A bis mehr als 1000 A. Weiterhin kann der zu unterbrechende Strom ein Wechselstrom oder ein Gleichstrom sein. Das Schaltgerät ist insbesondere ein Niederspannungsschaltgerät für Spannungen bis 1000 V.The Invention further relates to a switching device with a Switch lock and with at least one such magnetic-hydraulic Trigger for triggering the switching mechanism, in particular in an overcurrent or short circuit case. The one to interrupt Current is usually in the range of 0.5 A to more than 1000 A. Furthermore, the current to be interrupted can AC or DC. The switching device is in particular a low-voltage switchgear for Voltages up to 1000 V.

Derartige magnetisch-hydraulische Auslöser sind z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 87 028 840 U1 , aus der europäischen Patentschrift EP 0 181 103 B1 oder aus der US-Patentschrift US 3,900,810 A bekannt. Bei den zuvor genannten Druckschriften ist der Kern typischerweise aus Eisen gefertigt, der in Öl, insbesondere in Silikonöl, eingebettet ist.Such magnetic-hydraulic release are z. B. from the German utility model DE 87 028 840 U1 , from the European patent specification EP 0 181 103 B1 or from the US patent US 3,900,810 A known. In the above references, the core is typically made of iron embedded in oil, particularly silicone oil.

Die bekannten Auslöser dienen dazu, einen stromabhängigen Überlastauslöser für ein Schaltgerät zu realisieren, wobei die Auslösezeiten um so kürzer sind, je größer der durch das Schaltgerät fließende Überstrom ist. Mit anderen Worten ist mittels eines derartigen magnetisch-hydraulischen Auslösers eine stromabhängige, verzögerte Auslösung des Schaltgerätes möglich.The known triggers serve a current-dependent overload release to realize a switching device, wherein the Tripping times are the shorter, the larger the overcurrent flowing through the switching device is. In other words, by means of such a magnetic-hydraulic Trigger a current-dependent, delayed Triggering of the switching device possible.

Allerdings weisen die bekannten magnetisch-hydraulischen Auslöser einen gravierenden Nachteil auf. So sind die Auslösezeiten sehr stark von der Einbaulage des Schaltgerätes, das heißt von der Einbaulage des im Schaltgerät fest angeordneten magnetisch-hydraulischen Auslösers abhängig.Indeed have the well-known magnetic-hydraulic release a serious disadvantage. So are the trip times very much of the installation position of the switching device, that is from the installation position of the fixedly arranged in the switching device magnetic-hydraulic Trigger dependent.

Nimmt man beispielsweise einen Prozentwert von 100% für eine Auslösezeit für einen bekannten Schaltgerätetyp bei vertikaler Einbaulage an, so erhöht sich die Auslösezeit auf 120% bei horizontaler Einbaulage. Dagegen erniedrigt sich die Auslösezeit auf 80% bei einer Überkopfmontage des betreffenden Schaltgerätes. Für dazwischenliegende Einbauorientierungen sind entsprechende, zwischen dem minimalen Prozentwert von 80% und dem maximalen Prozentwert von 120% liegende Auslösezeiten bekannt (siehe Tabelle 1: Derating-Tabelle für Kompaktleistungsschalter bei verschiedenen Einbaulagen, LG LSIS Meta-MEC Katalog, Seite 108, http://www.lsis.biz ). Die unterschiedlichen Auslösezeiten sind entsprechend der vorgesehenen Einbaulage kundenseitig zu berücksichtigen.If one assumes, for example, a percentage value of 100% for a tripping time for a known switching device type in a vertical mounting position, the tripping time increases to 120% for a horizontal mounting position. In contrast, the tripping time is reduced to 80% for overhead mounting of the relevant switching device. For interim mounting orientations, corresponding tripping times between the minimum percentage value of 80% and the maximum percentage value of 120% are known (see Table 1: Derating table for molded case circuit breakers with different mounting positions, LG LSIS Meta-MEC Catalog, page 108, http://www.lsis.biz ). The different tripping times must be taken into account by the customer in accordance with the intended installation position.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen magnetisch-hydraulischen Auslöser anzugeben, der eine von der Einbaulage unabhängige Auslösecharakteristik aufweist.It It is an object of the invention to provide a magneto-hydraulic actuator specify a tripping characteristic independent of the installation position having.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Schaltgerät mit einem Auslösemechanismus und mit einem derartigen magnetisch-hydraulischen Auslöser für diesen anzugeben.It is a further object of the invention, a suitable switching device with a triggering mechanism and with such a magneto-hydraulic Trigger for this.

Die Aufgabe wird mit einem magnetisch-hydraulischen Auslöser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen 2 bis 12 sind vorteilhafte Ausführungsformen des magnetisch-hydraulischen Auslösers angegeben. Im unabhängigen Anspruch 13 ist ein Schaltgerät mit einem derartigen magnetisch-hydraulischen Auslöser genannt. Im abhängigen Anspruch 14 ist eine vorteilhafte Ausführungsform des Schaltgerätes angegeben.The Task is with a magnetic-hydraulic release solved with the features of claim 1. In the dependent claims 2 to 12 are advantageous Embodiments of the magnetic-hydraulic release specified. In independent claim 13 is a switching device called with such a magnetic-hydraulic release. In the dependent claim 14 is an advantageous embodiment of the switching device specified.

Erfindungsgemäß weisen der Kern und das Fluid eine im Wesentlichen gleiche mittlere Dichte auf. Dadurch heben sich die auf den Kern wirkende Gewichtskraft und dessen Auftriebskraft, welche der Gewichtskraft des verdrängten Fluids entspricht, gegenseitig auf. Der Kern schwimmt sozusagen „schwerelos” im Fluid, unabhängig von der räumlichen Ausrichtung des magnetisch-hydraulischen Auslösers. Auf den Kern wirkt folglich eine magnetische Kraft, die im Wesentlichen vom Strom durch die Magnetspule abhängig ist. Dadurch weisen der erfindungsgemäße magnetisch-hydraulische Auslöser bzw. das Schaltgerät mit einem derartigen Auslöser vorteilhaft eine von der Einbaulage unabhängige Auslösezeit auf.According to the invention the core and the fluid have a substantially same average density. This raises the force acting on the core weight and its Buoyancy, which is the weight of the displaced Fluids corresponds to each other. The core floats, so to speak, "weightless" in the Fluid, regardless of the spatial orientation of the magnetic-hydraulic release. Acts on the core consequently a magnetic force that is essentially from the current through the solenoid is dependent. As a result, the inventive Magnetic-hydraulic release or the switching device with such a trigger advantageous one of the Installation position independent tripping time.

Der erfinderische Grundgedanke basiert auf der Erkenntnis, dass abhängig von der Einbaulage des Auslösers bzw. des im Schaltgerät angebrachten Auslösers jeweils eine unterschiedliche, von der Schwerkraft abhängige Kraft auf den im Öl schwimmenden Eisenkern des Auslösers ausgeübt wird. Bei dem zuvor beschriebenen Schaltgerätetyp ist die Auslösezeit bei der Kopfübermontage deswegen minimal, weil der magnetisch-hydraulische Auslöser derart im Schaltgerät ausgerichtet ist, dass die auf den Eisenkern wirkende Schwerkraft genau zur Magnetpolplatte hin gerichtet ist. Dagegen wirkt die Schwerkraft bei der horizontalen Montage des Schaltgerätes derart auf den Eisenkern, dass diese genau entgegengesetzt zur Magnetpolplatte hin gerichtet ist. In diesem Fall arbeitet sozusagen die Schwerkraft gegen die von der Magnetspule erzeugte und auf den Kern wirkende magnetische Kraft. Die resultierende geringere Kraft auf den Kern führt dazu, dass die Auslösezeit vergleichsweise viel höher ist.The inventive idea is based on the recognition that depending on the mounting position of the trigger or the trigger mounted in the switching device in each case a different, dependent on the force of gravity is exerted on the floating in the oil iron core of the trigger. In the above-described switching device type, the head over-mounting trip time is minimal because the magneto-hydraulic actuator is so aligned in the switching device that the gravity acting on the iron core is accurately directed toward the magnetic pole plate. In contrast, the force of gravity in the horizontal mounting of the Switching device such on the iron core that it is directed exactly opposite to the magnetic pole. In this case, so to speak, gravity works against the magnetic force generated by the magnetic coil and acting on the core. The resulting lower force on the core makes the tripping time comparatively much higher.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kern aus einem homogenen, einfach herzustellenden Werkstoff gefertigt.To an embodiment of the invention is the core of a manufactured homogeneous, easy to manufacture material.

Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist der homogene Werkstoff ein fester Schaum aus einem aufgeschäumten Kunststoff mit darin eingeschäumten ferromagnetischen Partikeln. Der Schaum weist eine im Vergleich zum Fluid im Wesentlichen gleiche Dichte auf. Ein derartiger Schaum ist auf besonders einfache Weise bearbeitbar. Der Kunststoff ist vorzugsweise ein Polymer, insbesondere ein Duroplast.one According to another embodiment, the homogeneous material a solid foam of a foamed plastic with foamed in ferromagnetic particles. The foam has a density substantially equal to the fluid on. Such a foam can be processed in a particularly simple manner. The plastic is preferably a polymer, in particular a thermoset.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kern einen Werkstoff mit einer im Vergleich zum Fluid höheren Dichte auf. Der Kern weist zumindest einen fluidfreien Hohlraum mit einer im Vergleich zum Fluid geringeren Dichte auf. Dadurch kann ein Grundkörper aus herkömmlichem Eisen für den Kern verwendet werden, der bereits einen Hohlraum aufweist bzw. in dem ein Hohlraum eingebracht ist. In Summe weist der Kern mit einem solchen Hohlraum wiederum eine gleiche mittlere Dichte wie das umgebende Fluid auf.To In a preferred embodiment, the core has a Material with a higher density compared to the fluid on. The core has at least one fluid-free cavity with a compared to the fluid of lower density. This can be a basic body made of conventional iron used for the core be already having a cavity or in which a cavity is introduced. In sum, the core with such a cavity again an equal average density as the surrounding fluid.

Insbesondere weist der Hohlraum ein Gas, insbesondere Luft, oder ein Vakuum auf. Zudem ist der Hohlraum gegen ein Eindringen des Fluids verschlossen oder verschließbar, wie z. B. mittels eines Stopfens oder mittels eines Klebetropfens. Alternativ kann der Hohlraum mit einem Kunststoffschaum mit geringer Dichte ausgeschäumt sein.Especially the cavity has a gas, in particular air, or a vacuum. In addition, the cavity is closed against ingress of the fluid or lockable, such. B. by means of a plug or by means of a glue drop. Alternatively, the cavity with a Foamed plastic foam with low density.

Vorzugsweise sind die Hülse und der Kern zylindrisch ausgebildet. Weiterhin können die Hülse und der Kern gemäß einer weiteren Ausführungsform eine gemeinsame Rotationssymmetrieachse aufweisen. Der Hohlraum im Kern ist eine zylindrische Bohrung, wobei die Bohrung eine mit der Rotationssymmetrieachse fluchtende Zylinderachse aufweist. Der besondere Vorteil dabei ist, dass der Schwerpunkt des Kerns und der Schwerpunkt des Hohlraums zusammenfallen. Die Bohrung kann eine durchgängige Bohrung sein. Sie kann alternativ ein Sackloch sein, so dass nur eine einzige Bohröffnung verschlossen werden muss.Preferably the sleeve and the core are cylindrical. Farther Both the sleeve and the core can be made according to one another embodiment, a common axis of rotational symmetry exhibit. The cavity in the core is a cylindrical bore, wherein the bore has a cylinder axis aligned with the rotational symmetry axis having. The special advantage here is that the focus of the Kerns and the center of gravity of the cavity coincide. The hole can be a continuous bore. It can alternatively be a blind hole, leaving only a single drill hole must be closed.

Vorzugsweise ist das Fluid ein Öl, insbesondere ein Silikonöl oder Mineralöl. Der Kern weist als ferromagnetischen Werkstoff, das heißt als weichmagnetischen Werkstoff, Eisen, Kobalt, Nickel, ein Ferrit, Partikel oder eine Gemenge davon auf. Insbesondere ist der Kern ein zylindrisches Stück Eisen.Preferably the fluid is an oil, especially a silicone oil or mineral oil. The core has ferromagnetic material, that is, as a soft magnetic material, iron, cobalt, Nickel, a ferrite, particles or a mixture of them. Especially the core is a cylindrical piece of iron.

Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist der Auslöser ein gegenüber der Magnetpolplatte angeordnetes, magnetisch beeinflussbares Auslöseelement zum Auslösen eines schaltgeräteseitigen Auslösemechanismus auf. Dadurch ist eine besonders kompakte Baueinheit realisierbar.one According to another embodiment, the trigger an opposite to the magnetic pole plate arranged, magnetic influenceable triggering element for triggering a on the switching device-side release mechanism. Thereby is a particularly compact unit feasible.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das der Magnetpolplatte gegenüberliegende Auslöseelement ein schwenkbarer Anker oder ein linear verschiebbarer Auslöseschieber. Der Anker und der Auslöseschieber weisen zumindest im Bereich der Magnetpolplatte einen ferromagnetischen Werkstoff auf. Dadurch ist auf besonders einfache Weise eine elektromagnetische Aus lösung des Auslösemechanismus bzw. des Schaltschlosses möglich.To A preferred embodiment is that of the magnetic pole plate opposite trigger element a swivel Anchor or a linearly displaceable shutter slide. Of the Anchor and the shutter slide point at least in the area the magnetic pole on a ferromagnetic material. Thereby is in a particularly simple way, an electromagnetic solution from the release mechanism or the switching mechanism possible.

Alternativ oder zusätzlich kann das der Magnetpolplatte gegenüberliegende Auslöseelement ein Magnetsensor, insbesondere ein Hallsensor, sein. In diesem Fall kann ein vom Magnetsensor bereitgestelltes elektrisches Signal, welches mit einem im Bereich der Magnetpolplatte vorherrschenden magnetischen Induktionswert korrespondiert, durch eine elektronische Auslöseeinheit erfasst und ausgewertet werden. Erreicht das elektrische Signal einen vorgegebenen Grenzwert, so kann mittels der Auslöseeinheit beispielsweise ein Hubmagnet angesteuert werden, der dann das Schaltschloss entklinkt.alternative or additionally, that opposite to the magnetic pole plate Triggering element a magnetic sensor, in particular a Hall sensor, be. In this case, one provided by the magnetic sensor electrical signal, which is in the range of the magnetic pole plate prevailing magnetic induction value corresponds to an electronic trip unit detected and evaluated become. If the electrical signal reaches a predetermined limit, For example, by means of the trip unit, a solenoid be activated, which then unlocks the switch lock.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Schaltgerät, insbesondere durch einen Leistungsschalter, gelöst. Ein derartiges Schaltgerät weist einen Auslösemechanismus, insbesondere ein Schaltschloss, zum Öffnen von Schaltkontakten des Schaltgerätes und zumindest einen erfindungsgemäßen magnetisch-hydraulischen Auslöser zum Auslösen des Auslösemechanismus auf.The The object of the invention is further characterized by a switching device, in particular by a circuit breaker, solved. One such switching device has a triggering mechanism, in particular a switching mechanism, for opening switching contacts of the switching device and at least one inventive Magnetic-hydraulic trigger for triggering of the triggering mechanism.

Nach einer Ausführungsform ist das Schaltgerät mehrpolig ausgeführt. Das Schaltgerät weist je Pol einen erfindungsgemäßen magnetisch-hydraulischen Auslöser auf.To In one embodiment, the switching device is multi-pole executed. The switching device has one pole per pole Magnetic-hydraulic release according to the invention on.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigenThe Invention and advantageous embodiments of the invention will be described below with reference to the following figures. Show it

1 ein Funktionsschema eines Schaltgerätes mit einem Schaltschloss und mit einem magnetisch-hydraulischen Auslöser zum Auslösen des Schaltschlosses, 1 a functional diagram of a switching device with a switching mechanism and with a magnetic-hydraulic release to trigger the switching mechanism,

2 einen prinzipiellen Aufbau eines magnetisch-hydraulischen Auslösers nach dem Stand der Technik, 2 a basic structure of a magnetic-hydraulic release according to the prior art,

3 einen Aufbau eines beispielhaften magnetisch-hydraulischen Auslösers gemäß der Erfindung und 3 a structure of an exemplary magnetic-hydraulic release according to the invention and

4 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetisch-hydraulischen Auslösers. 4 An embodiment of the magnetic-hydraulic release according to the invention.

1 zeigt ein Funktionsschema eines Schaltgerätes 100 mit einem Schaltschloss 3 als Auslösemechanismus und mit einem magnetisch-hydraulischen Auslöser 1 zum Auslösen des Schaltschlosses 3. Das gezeigte Schaltgerät 100 ist beispielhaft ein Leistungsschalter. Mit dem Bezugszeichen 102 ist ein Gehäuse des Schaltgerätes 100 zur Aufnahme eines Schaltkontaktsystems 4 zum Schließen oder Öffnen von Schaltkontakten 5 bezeichnet. Im Beispiel der 1 ist das Schaltkontaktsystem 4 ein einfach unterbrechendes Drehkontaktsystem mit einem um eine Drehachse D schwenkbaren Kontaktarm 42. Alternativ kann das Schaltkontaktsystem 4 z. B. ein doppelt unterbrechendes, rotatorisches oder translatorisches Schaltkontaktsystem sein. Mit dem Bezugszeichen 51 ist ein beweglicher Schaltkontakt und mit 52 ein Festkontakt bezeichnet, der an einem Strombahnstück 41 befestigt ist. Weiterhin weist das gezeigte Schaltgerät 100 zwei elektrische Anschlüsse 6, 7 auf. Der erste Anschluss 6 ist mit einem ersten Spulenanschluss einer Magnetspule 14 des Auslösers 1 verbunden. Der zweite Spulenanschluss ist an das Strombahnstück 41 angeschlossen. Der zweite Anschluss 7 ist über ein Stromseil 44 mit dem Kontaktarm 42 verbunden. Mit i ist der durch das Schaltgerät 100 fließende Strom bei geschlossenen Schaltkontakten 5 bezeichnet. 1 shows a functional diagram of a switching device 100 with a switch lock 3 as a trigger mechanism and with a magnetic-hydraulic release 1 for triggering the switch lock 3 , The switching device shown 100 is an example of a circuit breaker. With the reference number 102 is a housing of the switching device 100 for receiving a switching contact system 4 for closing or opening switch contacts 5 designated. In the example of 1 is the switch contact system 4 a simply interrupting rotary contact system with a pivotable about a rotation axis D contact 42 , Alternatively, the switch contact system 4 z. B. be a double-break, rotary or translatory switch contact system. With the reference number 51 is a movable switching contact and with 52 denotes a fixed contact, which is connected to a flow path piece 41 is attached. Furthermore, the switching device shown 100 two electrical connections 6 . 7 on. The first connection 6 is with a first coil terminal of a magnetic coil 14 of the trigger 1 connected. The second coil terminal is connected to the current path piece 41 connected. The second connection 7 is over a power cable 44 with the contact arm 42 connected. With i is the through the switching device 100 flowing current with closed switching contacts 5 designated.

Der magnetisch-hydraulische Auslöser 1 weist eine Hülse 10 auf, welche von der nur andeutungsweise dargestellten Magnetspule 14 umgeben ist. Letztere weist typischerweise eine Windungszahl im Bereich von 1/2 bis zehn auf. Erreicht nun der durch den Auslöser 1 fließende Strom i einen vorgegebenen Grenzwert, so wirkt das über die Magnetfeldspule 14 induzierte Magnetfeld derart auf ein Auslöseelement 2 ein, dass dieses gegen die Kraft eines Federelementes 25 in Pfeilrichtung angezogen wird. Dadurch wird das Schaltschloss 3 entklinkt, welches dann seinerseits über einen Schaltschlossanker 31 das Schaltkontaktsystem 4 öffnet.The magnetic-hydraulic release 1 has a sleeve 10 on, which of the only hinted solenoid 14 is surrounded. The latter typically has a number of turns in the range of 1/2 to ten. Now reach through the trigger 1 flowing current i a predetermined limit, it acts on the magnetic field coil 14 induced magnetic field on a triggering element 2 a, that this against the force of a spring element 25 is tightened in the direction of the arrow. This will make the switch lock 3 unlatched, which in turn via a switch lock anchor 31 the switch contact system 4 opens.

Das Schaltgerät 100 kann mittels eines Betätigungsschalters 101 manuell ausgeschaltet oder wieder eingeschaltet werden. Es kann einpolig, zweipolig oder mehrpolig ausgeführt sein. Weiterhin kann es je Pol einen magnetisch-hydraulischen Auslöser 1 aufweisen. Das Schaltgerät 100 kann derart ausgeführt sein, dass bei einer einpoligen Auslösung eine allpolige Auslösung des Schaltgerätes 100 erfolgt.The switching device 100 can by means of an operating switch 101 manually switched off or switched on again. It can be single-pole, double-pole or multi-pole. Furthermore, it can per pole a magnetic-hydraulic release 1 exhibit. The switching device 100 can be designed such that in a single-pole tripping an all-pole tripping of the switching device 100 he follows.

2 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines magnetisch-hydraulischen Auslösers 1 nach dem Stand der Technik. Der Auslöser 1 weist eine langgestreckte Hülse 10 mit einem darin verschiebbar gelagerten ferromagnetischen Kern 13 auf. Der Kern ist typischerweise aus Eisen gefertigt. Alternativ kann er Kobalt, Nickel oder entsprechende Legierungen als ferromagnetischen Werkstoff aufweisen. Weiterhin ist der Kern 13 gegen die Beaufschlagungskraft einer zwischen diesem und einem Längsende der Hülse angeordneten Feder gegen die Bremskraft eines in die Hülse eingefüllten Fluids zur Bewegungsdämpfung spielbehaftet verschiebbar gelagert. Im Beispiel der 2 ist die Feder 15 zwischen dem Kern 13 und einer Magnetpolplatte 19 eingespannt. Das Fluid 12 ist typischerweise ein Öl, insbesondere Silikonöl. Mit dem Bezugszeichen 11 ist eine Wandung der Hülse 10 bezeichnet. Typischerweise weisen die Hülse 10, der Kern 13 und die Druckfeder 15, wie in 1 gezeigt, eine zylindrische Form auf. Zudem weisen die Hülse 10 und der Kern 13 eine gemeinsame Rotationssymmetrieachse A auf. 2 shows a basic structure of a magnetic-hydraulic release 1 According to the state of the art. The trigger 1 has an elongated sleeve 10 with a ferromagnetic core slidably mounted therein 13 on. The core is typically made of iron. Alternatively, it may comprise cobalt, nickel or alloys thereof as a ferromagnetic material. Furthermore, the core 13 against the loading force of a arranged between this and a longitudinal end of the sleeve spring against the braking force of a filled into the sleeve fluid for movement damping slidably mounted. In the example of 2 is the spring 15 between the core 13 and a magnetic pole plate 19 clamped. The fluid 12 is typically an oil, especially silicone oil. With the reference number 11 is a wall of the sleeve 10 designated. Typically, the sleeve 10 , the core 13 and the compression spring 15 , as in 1 shown a cylindrical shape. In addition, the sleeve 10 and the core 13 a common rotational symmetry axis A on.

Die Hülse 10 ist von einer Magnetspule 14 zur Erzeugung eines Magnetfeldes B im Bereich der an dem Längsende der Hülse 10 angeordneten Magnetpolplatte 19 umschlossen. Es ragt ein Teil des Kerns 13 in die Magnetspule 14 hinein. Mit zunehmendem Erregerstrom i wird dann nahezu der gesamte Kern 13 in die Magnetspule 14 im Sinne einer Tauchspule hineingezogen und zugleich dadurch das Magnetfeld B verstärkt.The sleeve 10 is from a magnetic coil 14 for generating a magnetic field B in the region at the longitudinal end of the sleeve 10 arranged magnetic pole plate 19 enclosed. It protrudes a part of the core 13 in the magnetic coil 14 into it. With increasing excitation current i then almost the entire core 13 in the magnetic coil 14 pulled in the direction of a plunger coil and at the same time amplifies the magnetic field B.

Im Beispiel der 2 weist der Kern 13 eine im axialen Mittelbereich des Kerns 13 ausgebildete Schulter 18 auf, die den Kern 13 in ein Führungsteil 16 und in einen in die Magnetspule 14 hineinragenden Zapfen 17 teilt. Gegen die Schulter 18 liegt dann das eine Ende der Druckfeder 15 an. Das Führungsteil 16 weist einen geringfügig kleineren Kreisquerschnitt im Vergleich zum Innenkreisquerschnitt der Hülse 10 auf.In the example of 2 indicates the core 13 one in the axial center region of the core 13 trained shoulder 18 on that the core 13 into a leadership part 16 and into one of the magnetic coils 14 protruding cones 17 Splits. Against the shoulder 18 then lies one end of the compression spring 15 at. The guide part 16 has a slightly smaller circular cross section compared to the inner circle cross section of the sleeve 10 on.

Weiterhin weist der gezeigte Auslöser 1 ein Joch 20 zur Magnetfeldführung auf. An dem Joch 20 ist ein Halteelement 20A mit einem in einem dortigen Schwenkpunkt S gelagerten Anker 21 angebracht. Letzter ist gegen die Kraft einer Ankerfeder 23 zur Magnetpolplatte 19 schwenkbar. Überschreitet nun das im Bereich der Magnetpolplatte 19 herrschende Magnetfeld B einen vorgegebenen Wert, so wird der Anker 21 zur Magnetpolplatte 19 gezogen. Ein mit dem Anker 21 über ein Gelenk 22 verbundener Stößel 24 kann dann einen Auslösemechanismus 3 des Schaltgerätes 100 entklinken.Furthermore, the trigger shown 1 a yoke 20 for magnetic field guidance. At the yoke 20 is a holding element 20A with an anchor mounted in a pivot point S there 21 appropriate. The latter is against the force of an anchor spring 23 to the magnetic pole plate 19 pivotable. Exceeds now in the area of the magnetic pole plate 19 prevailing magnetic field B a predetermined value, so will the anchor 21 to the magnetic pole plate 19 drawn. One with the anchor 21 about a joint 22 connected plunger 24 can then trigger a trigger 3 of the switching device 100 unlatching.

3 zeigt einen Aufbau eines beispielhaften magnetisch-hydraulischen Auslösers 1 gemäß der Erfindung. Der Aufbau des Auslösers 1 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau gemäß 2 bis auf das fehlende Joch 20 und den daran angebrachten Komponenten 20A, 21–24. 3 shows a structure of an exemplary magnetic-hydraulic release 1 according to the invention. The structure of the trigger 1 corresponds essentially to the structure according to 2 except for the missing yoke 20 and the components attached to it 20A . 21 - 24 ,

Erfindungsgemäß weisen nun der Kern 13 und das Fluid 12 des Auslösers 1 eine im Wesentlichen gleiche mittlere Dichte auf. Erreicht wird dies dadurch, dass der Kern 13 einen Werkstoff mit einer im Vergleich zum Fluid 12 höheren Dichte aufweist und dass der Kern 13 zumindest einen fluidfreien Hohlraum 8 mit einer im Vergleich zum Fluid 12 geringeren Dichte aufweist. Der gezeigte Hohlraum 8 ist vorzugsweise mit Luft gefüllt und mittels eines nicht weiter gezeigten Verschlusses, wie z. B. eines Stopfens, verschlossen, sodass kein Fluid 12 in den Hohlraum 8 eindringen kann. Im einfachsten Fall ist der Hohlraum 8, wie in 3 dargestellt, eine zylindrische Bohrung im Kern 13. Dabei weist die Bohrung 8 eine mit der Rotationssymmetrieachse A des Kerns 13 fluchtende Zylinderachse auf.According to the invention now have the core 13 and the fluid 12 of the trigger 1 a substantially equal average density. This is achieved by the fact that the core 13 a material with one compared to the fluid 12 has higher density and that the core 13 at least one fluid-free cavity 8th with one compared to the fluid 12 lower density. The cavity shown 8th is preferably filled with air and by means of a closure, not shown, such. B. a plug, sealed, so no fluid 12 in the cavity 8th can penetrate. In the simplest case, the cavity 8th , as in 3 shown, a cylindrical bore in the core 13 , This shows the hole 8th one with the rotational symmetry axis A of the core 13 aligned cylinder axis.

Der Querschnitt der Bohrung 8 ist dabei so bemessen, dass das Gewicht des Kerns 13 inklusive der verschlossenen Bohrung 8 dem Gewicht des durch den gesamten Kern 13 verdrängten Fluid-Volumens entspricht. Vorzugsweise ist der Kern 13 hinsichtlich günstigerer Herstellungskosten bei zugleich ausreichender ferromagnetischer Eigenschaft aus Eisen gefertigt.The cross section of the hole 8th is calculated so that the weight of the core 13 including the sealed hole 8th the weight of the whole core 13 displaced fluid volume corresponds. Preferably, the core is 13 made in terms of cheaper production costs at the same time sufficient ferromagnetic property of iron.

Alternativ kann der Kern aus einem festen, aufgeschäumten Kunststoff mit darin eingeschäumten ferromagnetischen Partikeln, wie z. B. Eisen-, Kobalt-, Nickel- oder Ferritpulver, gefertigt sein, wobei der Schaum eine im Vergleich zum Fluid 12 im Wesentlichen gleiche Dichte aufweist.Alternatively, the core of a solid, foamed plastic with foamed in ferromagnetic particles, such as. As iron, cobalt, nickel or ferrite powder, be made, wherein the foam in comparison to the fluid 12 has substantially the same density.

Im Beispiel der 3 ist ein der Magnetpolplatte 19 gegenüberliegendes Auslöseelement 2 in Form eines Magnetsensors 9 angeordnet. Der Magnetsensor 9 ist insbesondere ein Hallsensor. Der Magnetsensor 9 kann Teil des Auslösemechanismus 3 sein. Er kann alternativ integraler Bestandteil des erfindungsgemäßen magnetisch-hydraulischen Auslösers 1 sein.In the example of 3 is one of the magnetic pole plate 19 opposite trigger element 2 in the form of a magnetic sensor 9 arranged. The magnetic sensor 9 is in particular a Hall sensor. The magnetic sensor 9 can be part of the trigger mechanism 3 be. He may alternatively integral part of the magnetic-hydraulic release according to the invention 1 be.

Weiterhin weist im Beispiel der 3 der Kern 13 gleichfalls eine im axialen Mittelbereich des Kerns 13 ausgebildete Schulter 18 auf. Sie teilt den Kern 13 in ein Führungsteil 16 und in einen in die Magnetspule 14 hineinragenden Zapfen 17 teilt. Gegen die Schulter 18 liegt dann das eine Ende der Druckfeder 15 an. Das Führungsteil 16 weist einen geringfügig kleineren Kreisquerschnitt im Vergleich zum Innenkreisquerschnitt der Hülse 10 auf.Furthermore, in the example of the 3 the core 13 also one in the axial center region of the core 13 trained shoulder 18 on. She shares the core 13 into a leadership part 16 and into one of the magnetic coils 14 protruding cones 17 Splits. Against the shoulder 18 then lies one end of the compression spring 15 at. The guide part 16 has a slightly smaller circular cross section compared to the inner circle cross section of the sleeve 10 on.

In einer dazu alternativen, figürlich nicht dargestellten Ausführungsform kann zwischen dem Kern 13 und dem der Magnetpolplatte 19 gegenüberliegenden Längsende der Hülse 10 eine Zugfeder eingebracht sein. Die Zugfeder ist dabei fest mit dem Kern 13 und diesem Längsende verbunden, sodass die Zugfeder bei Erregung der Magnetspule 15 durch den in die Magnetspule 15 hineingezogenen Kern 13 gespannt wird. Das der Magnetpolplatte 19 gegenüberliegende Längsende des Kerns 13 kann nun im Vergleich zum Zapfen 17 einen größeren, dem Führungsteil 16 entsprechenden Querschnitt aufweisen. Dadurch weist das im Bereich der Magnetpolplatte 19 erzeugte Magnetfeld B durch das „zusätzliche” magnetische Material des Kerns 13 im Vergleich zur vorherigen Ausführungsform vorteilhaft einen höheren Induktionswert auf.In an alternative, figuratively not shown embodiment can between the core 13 and the magnetic pole plate 19 opposite longitudinal end of the sleeve 10 be introduced a tension spring. The tension spring is fixed to the core 13 and connected to this longitudinal end, so that the tension spring upon energization of the solenoid coil 15 through the into the magnetic coil 15 pulled in core 13 is tense. The magnetic pole plate 19 opposite longitudinal end of the core 13 can now compared to the pin 17 a larger, the leadership part 16 have corresponding cross-section. As a result, this points in the area of the magnetic pole plate 19 generated magnetic field B by the "additional" magnetic material of the core 13 in comparison to the previous embodiment, advantageously a higher induction value.

4 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetisch-hydraulischen Auslösers 1. 4 shows an embodiment of the magnetic-hydraulic release according to the invention 1 ,

Der Auslöser 1 weist entsprechend der Ausführung gemäß 2 ein gegenüber der Magnetpolplatte 19 angeordnetes, magnetisch beeinflussbares Auslöseelement 2 zum Auslösen eines schaltgeräteseitigen Auslösemechanismus 3 auf. Vorzugsweise ist das der Magnetpolplatte 19 gegenüberliegende Auslöseelement 2 wiederum ein schwenkbarer Anker 21. Das Auslöseelement 2 kann alternativ auch ein linear verschiebbarer Auslöseschieber 2 sein. Anker 21 und Auslöseschieber 2 sind mechanisch mit einem nicht weiter gezeigten Auslösemechanismus 3, insbesondere mit einem Schaltschloss des Schaltgerätes 100, verbunden. Weiterhin weisen der Anker 21 sowie der Auslöseschieber 2 zumindest im Bereich der Magnetpolplatte 19 einen ferromagnetischen Werkstoff auf. Vorzugsweise ist der gesamte Anker 21 und der Auslöseschieber 2 aus Eisen bzw. aus magnetisch leitendem Stahl gefertigt.The trigger 1 has according to the execution according to 2 one opposite the magnetic pole plate 19 arranged, magnetically influenced triggering element 2 for triggering a switching device-side release mechanism 3 on. Preferably, this is the magnetic pole plate 19 opposite trigger element 2 again a swiveling anchor 21 , The trigger element 2 Alternatively, a linearly displaceable release slide 2 be. anchor 21 and release slider 2 are mechanically with a release mechanism not shown further 3 , in particular with a switching mechanism of the switching device 100 , connected. Continue to point the anchor 21 as well as the release slider 2 at least in the area of the magnetic pole plate 19 a ferromagnetic material. Preferably, the entire anchor 21 and the shutter slider 2 made of iron or of magnetically conductive steel.

11: magnetisch-hydraulischer Auslösermagnetic-hydraulic trigger
22: Auslöseelement, AuslöseschieberTriggering element, trip slider
33: Auslösemechanismus, SchaltschlossTrigger mechanism switch lock
44: Schaltkontaktsystem, DrehkontaktsystemSwitch contact system Rotary contact system
55: Schaltkontakteswitch contacts
6, 76 7: elektrische Anschlüsseelectrical connections
88th: Hohlraum, BohrungCavity, drilling
99: magnetischer Sensor, Hall-Sensormagnetic Sensor, Hall sensor
1010: Hülse, Zylinderhülsesleeve, cylinder sleeve
1111: Wandungwall
1212: Fluid, Öl, SilikonölFluid, oil, silicone oil
1313: Kern, ferromagnetischer KernCore, ferromagnetic core
1414: Magnetspulesolenoid
1515: Feder, Druckfeder, ZugfederFeather, Compression spring, tension spring
1616: Führungsteilguide part
1717: Zapfenspigot
1818: Schultershoulder
1919: MagnetpolplatteMagnetpolplatte
2020: Jochyoke
20A20A: Halteelementretaining element
2121: Ankeranchor
2222: Gelenkjoint
2323: Ankerfederarmature spring
2424: Stößeltappet
2525: Federelementspring element
3131: SchaltschlossankerSwitch lock anchor
4141: StrombahnstückCurrent span
4242: Kontaktarmcontact
4343: Schaltwelleshift shaft
4444: Stromseilpower cable
5151: beweglicher SchaltkontaktPortable switching contact
5252: Festkontaktfixed contact
100100: Schaltgerät, LeistungsschalterSwitchgear, breakers
101101: Betätigungsschalter, KippschalterActuating switch, toggle switch
102102: Gehäusecasing
AA: Symmetrieachseaxis of symmetry
BB: magnetische Induktion, Magnetfeldmagnetic Induction, magnetic field
DD: Drehachseaxis of rotation
ii: Stromelectricity
SS: Schwenkpunktpivot point

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 87028840 U1 [0003]
EP 0181103 B1 [0003]
- US 3900810 A [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- LG LSIS Meta-MEC Catalog, page 108, http://www.lsis.biz [0006]

Claims

Magnetic-hydraulic release for a switching device ( 100 ), in particular for a circuit breaker, having - an elongated sleeve ( 10 ), in which a ferromagnetic core ( 13 ) against the urging force of a between this and a longitudinal end of the sleeve ( 10 ) arranged spring ( 15 ) and against the braking force of a in the sleeve ( 10 ) filled fluid ( 12 ) is slidably mounted play-related to the motion damping, and - one of the sleeve ( 10 ) enclosing magnetic coil ( 14 ) for generating a magnetic field (B) in the region of one at a longitudinal end of the sleeve ( 10 ) arranged magnetic pole plate ( 19 ), characterized in that the core ( 13 ) and the fluid ( 12 ) have a substantially equal average density.

Magnetic-hydraulic release according to claim 1, characterized in that the core ( 13 ) is made of a homogeneous material.

Magnetic-hydraulic release according to claim 2, characterized in that the homogeneous material is a solid foam made of a foamed plastic with ferromagnetic particles foamed therein and that the foam is in comparison to the fluid ( 12 ) has substantially the same density.

Magnetic-hydraulic release according to claim 1 or 2, characterized in that the core ( 13 ) a material with a compared to the fluid ( 12 ) and that the core ( 13 ) to at least one fluid-free cavity ( 8th ) with one compared to the fluid ( 12 ) has lower density.

Magnetic-hydraulic release according to claim 4, characterized in that the cavity ( 8th ) has a gas, in particular air, or a vacuum and that the cavity ( 8th ) is closed or lockable.

Magnetic-hydraulic release according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve ( 10 ) and the core ( 13 ) are cylindrical.

Magnetic-hydraulic release according to one of claims 4 to 6, characterized in that the sleeve ( 10 ) and the core ( 13 ) have a common rotational symmetry axis (A) and that the cavity ( 8th ) in the core ( 13 ) is a cylindrical bore, wherein the bore ( 8th ) has a cylinder axis aligned with the rotational symmetry axis (A).

Magnetic-hydraulic release according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid ( 12 ) is an oil, in particular a silicone oil or mineral oil.

Magnetic-hydraulic release according to one of the preceding claims, characterized in that the core ( 13 ) as ferromagnetic material iron, cobalt, nickel, a ferrite, particles or a mixture thereof.

Magnetic-hydraulic release according to one of the preceding claims, characterized in that the trigger a against the magnetic pole plate ( 19 ), magnetically influenceable triggering element ( 2 ) for triggering a switching device-side triggering mechanism ( 3 ) having.

Magnetic-hydraulic release according to one of claims 1 to 10, characterized in that the magnetic pole plate ( 19 ) opposite trigger element ( 2 ) a pivotable anchor ( 21 ) or a linearly displaceable release slide ( 2 ) and that the anchor ( 21 ) and the trigger slider ( 2 ) at least in the region of the magnetic pole plate ( 19 ) have a ferromagnetic material.

Magnetic-hydraulic release according to one of claims 1 to 10, characterized in that the magnetic pole plate ( 19 ) opposite trigger element ( 2 ) a magnetic sensor ( 9 ), in particular a Hall sensor is.

Switchgear, in particular circuit breaker, with a triggering mechanism ( 3 ) for opening switch contacts ( 5 ) of the switching device and with at least one magnetic-hydraulic release ( 1 ) according to one of the preceding claims for triggering the triggering mechanism ( 3 ).

Switching device according to claim 13, characterized in that the switching device is designed multipolar and that the switching device per pole a magnetic-hydraulic release ( 1 ) having.