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Die
Erfindung betrifft ein Schaltgerät
nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Das
Schaltgerät
soll in einen Stromkreis einbaubar sein und bei einem Kurzschluss
den Stromkreis unterbrechen. Hierzu weist es zumindest ein ortsfestes
Kontaktelement und ein bewegliches Kontaktelement auf.
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In
einer Berührstellung
berührt
das bewegliche Kontaktelement das ortsfeste Kontaktelement. Ist
ein einziges ortsfestes Kontaktelement bereitgestellt, ist dann
eine geschlossene Strombahn von dem ortsfesten Kontaktelement zum
beweglichen Kontaktelement hergestellt, und die Lagerung des beweglichen
Kontaktelements ist dergestalt, dass der Strom über die Lagerung weitergeführt werden kann.
Dies ist der Fall bei einem so genannten „Einfachauslöser”. Bei einem „Zweifachauslöser” gibt es zwei
ortsfeste Kontaktelemente, und das bewegliche Kontaktelement berührt in der
Berührstellung
beide ortsfesten Kontaktelemente, so dass es eine Strombahn von
dem einen ortsfesten Kontaktelement über das bewegliche Kontaktelement
zum zweiten ortsfesten Kontaktelement gibt. In der Berührstellung
ist also ein Stromkreis geschlossen, wenn das Schaltgerät geeignet
angeschlossen ist.
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Das
bewegliche Kontaktelement ist aus der Berührstellung heraus beweglich.
Es gibt Schaltgeräte,
bei denen das bewegliche Kontaktelement durch ein geeignetes Auslöseelement
zur Bewegung veranlasst wird. Die vorliegende Erfindung findet bevorzugte
Anwendung bei einem solchen Schaltgerät, bei dem das bewegliche Kontaktelement
und das ortsfeste Kontaktelement derart ausgebildet sind, dass sich
das bewegliche Kontaktelement unter der elektromagnetischen Kraft,
die ein über
das oder die ortsfeste Kontaktelement(e) und das bewegliche Kontaktelement
fließender
Strom ab einer bestimmten Stromstärke bewirkt, selbsttätig von
dem ortsfesten Kontaktelement weg bewegt. Derartige Schaltgeräte werden
auch als „eigenangetrieben öffnend” (elektrodynamisch
eigenangetrieben) beschrieben.
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Bei
derartigen Schaltgeräten
passiert es, dass, wenn besonders hohe Kurzschlussströme auftreten,
das bewegliche Kontaktelement einer enorm hohen Kraft unterliegt
und extrem stark von dem ortsfesten Kontaktelement weg beschleunigt
wird. Häufig ist
ein Anschlag für
das bewegliche Kontaktelement vorgesehen. Wird es zu schnell auf
diesen Anschlag zu beschleunigt, prallt es von diesem Anschlag ab und
bewegt sich unter Umkehr der Geschwindigkeitsrichtung in die Berührstellung
zurück.
Dann aber ist das Ziel des Öffnens
des Stromkreises nicht mehr erfüllt,
und dies gerade bei einem besonders hohen Kurzschlussstrom.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Schaltgerät nach dem Oberbegriff von
Patentanspruch 1 dafür
zu sorgen, dass das bewegliche Kontaktelement auch bei hohen Kurzschlussströmen zuverlässig die
Berührstellung
verlässt
und dort verharrt.
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Die
Aufgabe wird durch ein Schaltgerät
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Erfindungsgemäß sind somit
Mittel zum Bremsen der Geschwindigkeit des beweglichen Kontaktelements bereitgestellt.
Die Mittel bremsen insbesondere die Geschwindigkeit bei einer Bewegung
aus der Berührstellung
heraus und gegebenenfalls auch bei einer Bewegung in die Berührstellung
zurück.
Dem beweglichen Kontaktelement wird also Bewegungsenergie entzogen,
anders als wie bisher bei dem Anschlag, von dem es quasi – vollelastisch
wegprallt. Die Mittel zum Bremsen sollten die Geschwindigkeit soweit
erniedrigen, dass das bewegliche Kontaktelement dauerhaft außerhalb
der Berührstellung
bleibt. Bei einer besonders einfach ausführbaren Ausführungsform umfassen
die Mittel zum Bremsen zumindest eine Einrichtung an dem beweglichen
Kontaktelement und zumindest eine in oder an dem Schaltgerät ortsfeste
Einrichtung. Die Einrichtungen geraten bei Bewegung des bewegli chen
Kontaktelements aus der Berührstellung
paarweise (nämlich
jeweils eine an dem beweglichen Kontaktelement und eine ortsfeste Einrichtung)
miteinander in Eingriff.
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Die
Stellung, bei der die Einrichtungen in Eingriff miteinander geraten,
muss nicht unmittelbar der Berührstellung
folgen. Vielmehr kann eine Zwischenstellung definiert sein, bei
der die Berührstellung
bereits verlassen ist, aber noch kein Eingriff erfolgt ist. Diese
Zwischenstellung kann das bewegliche Kontaktelement bei betriebsmäßigen Abschaltungen oder
auch bei einer Überlastausschaltung
einnehmen, wo ein Bremsen der Geschwindigkeit nicht erforderlich
ist. Der Eingriff kann dann ab einer bestimmten Entfernung (bei
geradliniger Bewegung des Kontaktelements) bzw. ab einen bestimmten
Winkel (bei verschwenkbarem beweglichen Kontaktelement) ausgehend
von der Berührstellung
erfolgen.
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Bei
einer ersten Alternative der Erfindung erfolgt das Bremsen vermittels
einer Reibungskraft: Bei Eingriff der Einrichtungen ineinander wird
durch Reibung also eine Bremskraft bereitgestellt. Dies ist beispielsweise
derart realisierbar, dass eine der Einrichtungen, z. B. die an dem
beweglichen Kontaktelement angebrachte, einen Dorn bzw. eine Nadel
umfasst, und die andere der Einrichtungen ein kompaktes Materialelement
umfasst, in das der Dorn bzw. die Nadel eindringen kann.
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Bei
einer zweiten Alternative zur Bereitstellung einer Bremskraft kann
auch einfach eine mechanische Ausführung ein Weiterbewegen des
beweglichen Kontaktelements verhindern. Dies kann insbesondere durch
Verhaken einer Mehrzahl von Elementen der Einrichtungen aneinander
erfolgen. Die Einrichtungen können
eine Art von Klettverbindung bilden. Klettverbindungen umfassen
eine Vielzahl von kleinen Hakenelementen, die aneinander verhaken.
Es sollte allerdings gewährleistet
sein, wie bei Klettverbindungen gegeben, dass die Einrichtungen wieder
voneinander getrennt werden können,
indem eine Kraft in ausreichender Höhe auf sie ausgeübt wird.
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Das
Verhaken kann beispielsweise bei einer Ausführungsform erfolgen, bei der
jede Einrichtung Borsten aufweist, wobei die Borsten der beiden
miteinander wechselwirkenden Einrichtungen ineinander verhaken.
Die Borsten können
mit oder ohne mikroskopisch kleine Widerhaken ausgebildet sein.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der
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1 schematisch
die zur Beschreibung der Erfindung wesentlichen Bauteile eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts gemäß einer
ersten Ausführungsform
zeigt,
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2 schematisch
die zur Beschreibung der Erfindung wesentlichen Bauteile des erfindungsgemäßen Schaltgeräts gemäß einer
zweiten Ausführungsform
zeigt, und
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3 und 4 die
bei einer dritten Ausführungsform
der Erfindung erfindungsgemäß verwendeten
Mittel zum Bremsen in einem Ausschnitt vor bzw. bei einem Ineinandergreifen
zeigen.
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In
einem Schaltgerät
ist ein ortsfestes Kontaktelement 10 bereitgestellt und
ein bewegliches, insbesondere schwenkbares Kontaktelement 12 bereitgestellt.
In der durch durchgezogene Linien veranschaulichten Berührstellung
berührt
das bewegliche Kontaktelement 12 das ortsfeste Kontaktelement,
so dass ein Strom über
das ortsfeste Kontaktelement 10 und über das bewegliche Kontaktelement 12 fließen kann.
Der Stromkreis wird typischerweise über die in 1 nicht
veranschaulichte Lagerstelle des beweglichen Kontaktelements 12 fortgeführt. Entsteht
in dem Stromkreis, in dem das Schaltgeräts mit ortsfestem Kontaktelement 10 und
beweglichem Kontaktelement 12 geschaltet ist, ein Kurzschluss, fließt ein sehr
hoher Strom. Dieser Strom erzeugt ein elektromagnetisches Feld,
das das bewegliche Kontaktelement 12 von dem ortsfesten
Kontaktelement 10 wegbewegt. Das ortsfeste Kontaktelement 12 ist durch
die strichpunktierte Kontur in einer Stellung dargestellt, die von
der Berührstellung
verschieden ist. Das bewegliche Kontaktelement 12 bewegt
sich normalerweise so, dass ein Teil von ihm in Anschlag an ein
Gehäuse 14 des
Schaltgeräts
gerät.
Damit das bewegliche Kontaktelement 12 nicht von dem Gehäuse 14 abprallt
und sich in die Berührstellung
zurückbewegt,
ist an dem beweglichen Kontaktelement 12 ein Dorn 16 ausgebildet.
An dem Gehäuse 14 ist als
Gegenstück
zu dem Dorn 16 ein Dämpferteil 18, z.
B. aus Gummi, bereitgestellt. Der Dorn 16 dringt bei der
Bewegung des beweglichen Kontaktelements 12 in das Dämpferteil 18 ein,
und durch die starke hierbei auftretende Reibung wird die Bewegung
des beweglichen Kontaktelements 12 abgebremst. Entweder
endet die Bewegung in Richtung des Gehäuses 14, oder aber
es kommt noch zu einer Bewegungsumkehr, dann aber bewirkt die Reibung
zwischen Dorn 16 und Dämpferteil 18,
dass der Dorn 16 das Dämpferteil 18 nicht
vollständig
verlässt,
so dass das bewegliche Teil 12 hängen bleibt.
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1 zeigt
einen so genannten Einfachunterbrecher.
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2 zeigt
im Gegensatz zum Einfachunterbrecher aus 1 einen so
genannten Doppelunterbrecher. Dieser zeichnet sich dadurch aus,
dass es zwei ortsfeste Kontaktelemente 10a und 10b gibt,
die in einer Berührstellung
(siehe durchgezogene Linie) von einem beweglichen Kontaktelement 12' beide berührt werden,
so dass ein Strom von dem ortsfesten Kontaktelement 18a über das
bewegliche Kontaktelement 12' zum
ortsfesten Kontaktelement 18b fließen kann. Unter der Wirkung
eines durch Kurzschlussstrom erzeugten elektromagnetischen Feldes bewegt
sich das bewegliche Kontaktelement 12' aus der Berührstellung weg. In Analogie
zum Dorn 16 und dem Dämpferelement 18 bei
dem Einfachunterbrecher aus 1 sind hier
zwei Dorne 16a und 16b und zugehörige Dämpferelemente 18a und 18b bereitgestellt.
Das Zusammenwirken des Dorns 16a mit dem Dämpferelement 18a sowie
des Dorns 16b mit dem Dämpferelement 18b bewirkt,
dass die durch gestrichelte Linie dargestellte Auslesestellung nicht
verlassen wird. Bei dem Doppelunterbrecher würde es genügen, wenn nur an einer Seite
ein Dorn mit zugehörigem
Dämpferelement
bereitgestellt wäre.
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Bei
den Ausführungsformen
gemäß 1 und 2 wäre auch
eine umgekehrte Anordnung von Dorn und Dämpferelement denkbar, das Dämpferelement
könnte
an dem beweglichen Kontaktelement bereitgestellt werden und der
Dorn am Gehäuse.
Es ist bei sämtlichen
Ausführungsformen
darauf zu achten, dass das dämpfende
Material nicht zu hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Gegebenenfalls
ist ein in den Figuren nicht gezeigter Sockel des Dämpferelements
thermisch gegenüber
starken Temperaturen ausgesetzten Elementen zu isolieren (insbesondere
zu verkapseln).
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Grundsätzlich sind
andere Ausführungsformen
denkbar, bei denen durch Reibungskraft die Bewegung des beweglichen
Kontaktelements 12 gebremst wird.
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Alternativ
zur Bereitstellung der Reibungskraft kann z. B. rein mechanisch
verhindert werden, dass sich das bewegliche Kontaktelement 12,
nachdem es die Berührstellung
einmal verlassen hat, in diese zurückbewegt. Insbesondere kann
ausgenutzt werden, dass sich Gegenstände aneinander verhaken können. So
ist in 3 dargestellt, dass an einem nur teilweise gezeigten
beweglichen Kontaktelement 12' eine Bürste 20 mit einer
Mehrzahl von Borsten 22 angeordnet ist. Am Gehäuse 14' des Schaltgeräts ist ebenfalls
eine Bürste 20b mit
Borsten 24 bereitgestellt. Greifen diese Bürsten 20a und 20b ineinander,
verhaken sich die Borsten 22 in den Borsten 24.
Dies kann bei völlig
geradlinigen Borsten mit einer gewissen Elastizität geschehen
und gegebenenfalls durch mikroskopisch kleine Widerhaken gefördert werden.
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Anstelle
der Bürsten 20a und 20b kann
auch ein System aus ineinander eingreifenden Ösen wie bei einer Klettverbindung
(bekannt aus Klettverschlüssen)
verwendet werden.