DE102010014428A1 - Multipole electrical switching device comprises two switching poles, a drive mechanism and a switching shaft, which is capable of rotating under the effect of the drive mechanism about an axis of rotation formed by pivot bearings - Google Patents

Multipole electrical switching device comprises two switching poles, a drive mechanism and a switching shaft, which is capable of rotating under the effect of the drive mechanism about an axis of rotation formed by pivot bearings Download PDF

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Abstract

The multipole electrical switching device (1) comprises two switching poles (7), a drive mechanism (12) and with a switching shaft, which is capable of rotating under the effect of the drive mechanism about an axis of rotation formed by pivot bearings in which each of the switching poles has in each case a current path (6) and a switching contact system for opening and closing the current path, where a movable contact arrangement of the switching contact system of each switching poles has in each case an integral switching shaft segment, which is formed from insulating material. The multipole electrical switching device (1) comprises two switching poles (7), a drive mechanism (12) and with a switching shaft, which is capable of rotating under the effect of the drive mechanism about an axis of rotation formed by pivot bearings in which each of the switching poles has in each case a current path (6) and a switching contact system for opening and closing the current path, where a movable contact arrangement of the switching contact system of each switching poles has in each case an integral switching shaft segment, which is formed from insulating material, which bears a contact lever arrangement and in which the switching shaft segments of adjacent switching poles are connected in each case by two connecting branches so as to form the switching shaft. The connecting branches extending in each case at a distance parallel to the axis of rotation and is formed from corresponding connecting elements. The modularity of the individual switching poles are retained and complicated assembly operations are avoided in order to ensure connection of the switching shaft segments with a fit, where provision is made for all of the connection elements of the two connecting branches to be formed by first sections of the integral switching shaft segments, which bear the contact lever arrangements. The corresponding connecting elements form pair of male-female type. Support bearings are formed for the drive mechanism of the coupling elements coupling on the switching shaft from second sections of the single piece switching shaft segment. The support bearings are formed as plates, which extend itself diagonally to the axis of rotation of the switching shaft. The separate switch pole housing that is composed of two half-shells forms an insulating envelope of a switch room for the reception of the single switching pole and swivel and forms pair of corresponding bearing means, where the first bearing means is formed from third sections of the single piece switching shaft segments and the second bearing means is formed form the sections of the half-shells. The half-shell comprises breakthrough forming a bent longitudinal hole extending itself along the movement path of the connection element. The separate switch-pole housing is received in a protective housing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Leistungsschalter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a switch, in particular a circuit breaker, according to the preamble of claim 1.

Leistungsschalter sind allgemein bekannt und dienen zur Unterbrechung eines elektrischen Stroms im Falle eines Kurzschlusses. Dazu weisen sie einen Kontaktarm auf, der zwischen einer EIN- und einer AUS-Stellung verschwenkbar ist. Der Kontaktarm trägt an seinem Ende ein Kontaktstück, das bei geschlossenem Schalter an einem gegenüberliegenden Kontaktstück anliegt. Der zu unterbrechende Strom fließt durch den Schalter jeweils von der netzseitigen Anschlussklemme über die beiden Kontaktstücke und den Kontaktarm zu der lastseitigen Anschlussklemme. Im Falle eines Kurzschlusses wird der Kontaktarm durch die auftretenden magnetischen Kräfte, die der Kurzschlussstrom erzeugt, verschwenkt, wobei die beiden Kontaktstücke voneinander getrennt werden. Der Kontaktarm ist in einem Rotor drehbar gelagert; eine Drehung des Rotors führt ebenfalls zum Verschwenken des Kontaktarms und zum Trennen der Kontaktstücke.Circuit breakers are well known and are used to interrupt an electrical current in the event of a short circuit. For this purpose, they have a contact arm, which is pivotable between an ON and an OFF position. The contact arm carries at its end a contact piece, which rests when the switch is closed at an opposite contact piece. The current to be interrupted flows through the switch in each case from the line-side connection terminal via the two contact pieces and the contact arm to the load-side connection terminal. In the case of a short circuit, the contact arm is pivoted by the occurring magnetic forces generated by the short-circuit current, wherein the two contact pieces are separated from each other. The contact arm is rotatably mounted in a rotor; a rotation of the rotor also leads to pivoting of the contact arm and for separating the contact pieces.

Bei einem mehrpoligen Schalter befinden sich die Kontaktarme der einzelnen Phasen in jeweils einer Polkassette und die Rotoren der nebeneinander angeordneten Polkassetten sind zu einer Schaltwelle drehfest zusammengefügt, wobei die Schaltwelle quer zu den Polkassetten verläuft. Eine Drehung der Schaltwelle verschwenkt alle Kontaktarme je nach Drehrichtung gleichzeitig in ihre AUS-Stellung bzw. in ihre EIN-Stellung. Die Schaltwelle ist in der Ein-Stellung durch eine Feder vorgespannt und verklinkt. Bei Auftreten eines Kurzschlusses wird der zugehörige Kontaktarm durch die magnetischen Kräfte in seine AUS-Stellung verschwenkt und zunächst der Stromfluss dieser Phase unterbrochen. Anschließend wird die Verklinkung gelöst und die Schaltwelle unterbricht den Stromfluss der übrigen Phasen.In a multi-pole switch, the contact arms of the individual phases are each in a Polkassette and the rotors of juxtaposed Polkassetten are rotatably joined together to form a switching shaft, wherein the switching shaft extends transversely to the Polkassetten. A rotation of the switching shaft pivots all contact arms simultaneously depending on the direction of rotation in its OFF position or in its ON position. The switching shaft is biased in the on position by a spring and latched. When a short circuit occurs, the associated contact arm is pivoted by the magnetic forces in its OFF position and initially interrupted the current flow of this phase. Subsequently, the latch is released and the switching shaft interrupts the current flow of the remaining phases.

Nachteilig ist dabei, dass der Kontaktarm der Phase, in welcher der Kurzschlussstrom auftritt, nach dem Aufschwenken in die AUS-Stellung manchmal wieder in seine EIN-Stellung zurückfällt, was zur Zerstörung des Schalters selbst als auch der nachfolgenden Verbraucher führen kann.The disadvantage here is that the contact arm of the phase in which the short circuit current sometimes falls back into its ON position after swinging into the OFF position, which can lead to the destruction of the switch itself and the subsequent consumer.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Schutzfunktion des Schalters sicherzustellen.The object of the invention is to ensure the protective function of the switch.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.The object is solved by the features of claim 1; the dependent claims represent advantageous embodiments.

Die Lösung sieht vor, dass zumindest auf einer Seite am Kontaktarm ein Sperrelement angeordnet ist, das spätestens bei Erreichen der Aus-Stellung in eine Vertiefung des Gehäuses eingreift, so dass ein Zurückschwenken des Kontaktarms in die Ein-Stellung blockiert ist. Das Sperrelement verrastet also quasi im Gehäuse und verhindert auf diese Weise ein Zurückfallen des Kontaktarms in die EIN-Stellung.The solution provides that at least on one side of the contact arm, a blocking element is arranged, which engages in a recess of the housing at the latest when reaching the off position, so that a pivoting back of the contact arm is blocked in the on position. The locking element thus locked so to speak in the housing and prevents in this way a falling back of the contact arm in the ON position.

Wirksamer ist es, wenn auf beiden Seiten des Kontaktarms je ein Sperrelement angeordnet ist.It is more effective if a blocking element is arranged on each side of the contact arm.

Eine technisch einfache Ausführung sieht vor, dass das Sperrelement als Federelement, insbesondere als Blattfeder, ausgebildet ist.A technically simple embodiment provides that the blocking element is designed as a spring element, in particular as a leaf spring.

Eine verschleißarme Ausführung sieht vor, dass das Federelement im Rotor gespannt gehalten ist, beim Verschwenken des Kontaktarms den Rotor verlässt und vor Erreichen der Aus-Stellung an einem Gehäusevorsprung, insbesondere in Form eines Stegs, entlang gleitet, bevor es sich in die Gehäusevertiefung bewegt.A low-wear design provides that the spring element is held taut in the rotor, leaves the rotor during pivoting of the contact and before reaching the off position on a housing projection, in particular in the form of a web, along slides, before moving into the housing recess.

Vorteilhaft ist es, wenn das Federelement beim Einschalten des Schalters im Zusammenwirken mit dem Rotor gespannt und im gespannten Zustand zusammen mit dem Rotor zurückbewegt wird.It is advantageous if the spring element is tensioned when switching on the switch in cooperation with the rotor and moved back together with the rotor in the tensioned state.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail with reference to an embodiment. Show it:

1 eine Polkassette eines Schalters mit einer abgenommenen Halbschale, 1 a polar cassette of a switch with a detached half-shell,

2 den als Doppelhebel ausgebildeten Schaltarm gemäß 1, 2 designed as a double lever switching arm according to 1 .

3 einen Schnitt durch die Polkassette gemäß 1 von oben gesehen, 3 a section through the polar cassette according to 1 seen from above,

4 den Rotor des Schalters gemäß 1 mit Kontaktarm und 4 the rotor of the switch according to 1 with contact arm and

5 die Polkassette gemäß 1 mit Rotor und Kontaktarm bei abgenommener Halbschale. 5 the polar cassette according to 1 with rotor and contact arm with removed half shell.

1 zeigt eine Polkassette 1 eines mehrpoligen Leistungsschalters, im Folgenden Schalter genannt. Die Polkassette 1 bildet das Gehäuse 1a und besteht aus zwei Halbschalen 2, von denen in 1 eine abgenommen ist. Die Polkassette 1 weist zwei Anschlussklemmen 3 auf, an deren innen liegenden Enden je ein feststehendes Kontaktstück 4 angeordnet ist. An den Kontaktstücken 4 liegen zugehörige Kontaktstücke 5 an, die an den freien Enden eines Kontaktarms 6 angeordnet sind, der hier als Doppelhebel ausgeführt ist. Weiter ist in der Polkassette 1 ein Rotor 7 in Form eines Schaltwellensegments drehgelagert, in dem wiederum der Kontaktarm 6 verschwenkbar gelagert ist. Beide Drehachsen fallen hier zusammen. Der Kontaktarm 6 ist zwischen einer EIN- und AUS-Stellung verschwenkbar; in 1 befindet sich der Kontaktarm 6 in seiner EIN-Stellung, in welcher der Schalter eingeschaltet ist. Bei angeschlossenem Schalter fließt der Strom von der netzseitigen Anschlussklemme 3 über die beiden Kontaktstücke 4, 5, den Kontaktarm 6 und die beiden anderen Kontaktstücke 5, 4 zur lastseitigen Anschlussklemme 2. Beim Öffnen des Schalters entsteht insbesondere im Kurzschlussfall zwischen den Kontaktstücken 4, 5 ein Lichtbogen, der mit Hilfe von Löschblechen zum schnellen Verlöschen gebracht wird, die in Aufnahmen 8 eingesetzt werden. 1 shows a polar cassette 1 a multi-pole circuit breaker, hereinafter called switch. The polar cassette 1 forms the housing 1a and consists of two half-shells 2 of which in 1 one is removed. The polar cassette 1 has two terminals 3 on, at their inner ends depending on a fixed contact piece 4 is arranged. At the contact pieces 4 are associated contact pieces 5 at the free ends of a contact arm 6 are arranged, which is designed here as a double lever. Next is in the polar box 1 a rotor 7 rotatably mounted in the form of a switching shaft segment, in turn, the contact arm 6 is pivotally mounted. Both axes of rotation coincide here. The contact arm 6 is pivotable between an ON and OFF position; in 1 is the contact arm 6 in its ON position, in which the switch is turned on. When the switch is connected, the current flows from the line-side terminal 3 over the two contact pieces 4 . 5 , the contact arm 6 and the other two contacts 5 . 4 to the load-side connection terminal 2 , When opening the switch arises in particular in the case of short circuit between the contact pieces 4 . 5 an arc, which is brought to extinction with the help of quenching plates, in recordings 8th be used.

2 zeigt den Kontaktarms 6 mit Sperrelementen 10 in Form von Federelementen 10a, die auf beiden Seiten des Kontaktarms 6 befestigt sind. Bei den Federelementen 10a handelt es sich hier speziell um Blattfedern. 2 shows the contact arm 6 with blocking elements 10 in the form of spring elements 10a on both sides of the contact arm 6 are attached. At the spring elements 10a these are especially leaf springs.

In 3 sind nur der Kontaktarm 6 mit den beiden Federelemente 10a und der Rotor 7 zu sehen, wobei die Federelemente 10a innerhalb des Rotors 7 (vom Rotor 7) gespannt gehalten sind, indem ihre Enden von Anlagekanten 11 des Rotors 7 zusammengedrückt gehalten werden.In 3 are only the contact arm 6 with the two spring elements 10a and the rotor 7 to see, with the spring elements 10a inside the rotor 7 (from the rotor 7 ) are held taut by their ends of abutment edges 11 of the rotor 7 kept compressed.

4 zeigt den in eine Halbschale 2 der Polkassette 1 eingesetzten Rotor 7 mit dem Kontaktarm 6. Insbesondere ist in 4 die Anlagekante 11 gut zu erkennen, die – bezogen auf 4 – im oberen Bereich eine Schräge 12 aufweist. Die 3 und 4 zeigen den Schalter im eingeschalteten Zustand und damit den Kontaktarm 6 in der EIN-Stellung, in der sein Kontaktstück 5 an dem hier nicht gezeigten feststehenden Kontaktstück 4 anliegt. 4 shows that in a half shell 2 the polar cassette 1 used rotor 7 with the contact arm 6 , In particular, in 4 the contact edge 11 good to recognize the - based on 4 - At the top of a slope 12 having. The 3 and 4 show the switch in the on state and thus the contact arm 6 in the ON position, in which its contact piece 5 on the fixed contact piece, not shown here 4 is applied.

Im Kurzschlussfall überschreitet der fließende Strom über die Kontaktstücke 4, 5 jeweils in sehr kurzer Zeit einen vorgegebenen Schwell-Wert, was mit großen auf den Kontaktarm 6 wirkenden magnetischen Abstoßungskräften verbunden ist, die bei feststehendem Rotor 7 zu einem Aufschwenken des Kontaktarms 6 unter Trennung der Kontaktstücke 4, 5 führen. Der Kontaktarm 6 befindet sich anschließend in seiner AUS-Stellung.In the event of a short circuit, the flowing current exceeds the contact pieces 4 . 5 in each case in a very short time a given threshold value, what with large on the contact arm 6 acting magnetic repulsion forces associated with fixed rotor 7 to a swinging the contact arm 6 under separation of the contact pieces 4 . 5 to lead. The contact arm 6 is then in its OFF position.

In 5 ist ein aufgeschnittene Polgehäuse 1 mit dem sich in seiner AUS-Stellung befindenden Kontaktarm 6 gezeigt. Man erkennt, dass das in 5 sichtbare Ende des Federelements 10a sich in einer Gehäusevertiefung 13 befindet. Diese Gehäusevertiefung 13 wird von einem Gehäusevorsprung 14 in Form eines Stegs 14a und einer Innenfläche 15 gebildet. Beim kurzschlussbedingten Verschwenken des Kontaktarms 6 bewegt sich das Federelement 10a aus dem feststehenden Rotor 7 an die Außenkante 16 und gleitet an der Außenkante 16 entlang, bevor es sich bei Erreichen der AUS-Stellung in die Gehäusevertiefung 13 bewegt und (zumindest etwas) entspannt. Dadurch wird ein Zurückschwenken oder Zurückprallen des Kontaktarms 6 in seine EIN-Stellung blockiert.In 5 is a cut-open pole housing 1 with the contact arm in its OFF position 6 shown. It can be seen that in 5 visible end of the spring element 10a in a housing well 13 located. This housing recess 13 is from a housing projection 14 in the form of a bridge 14a and an inner surface 15 educated. When short-circuit caused pivoting of the contact arm 6 the spring element moves 10a from the stationary rotor 7 to the outer edge 16 and slides on the outer edge 16 before reaching the housing recess when it reaches the OFF position 13 moved and (at least slightly) relaxed. This will cause the contact arm to pivot back or rebound 6 blocked in his ON position.

Wird der Rotor 7 in Uhrzeigerrichtung bewegt, nimmt er den Kontaktarm 6 in seine AUS-Stellung mit, und zwar mit Hilfe eines Anlageelements 17, an dem der Kontaktarm 6 anliegt.Will the rotor 7 Moving in a clockwise direction, he takes the contact arm 6 in its OFF position with the aid of a contact element 17 where the contact arm 6 is applied.

Umgekehrt wird der Kontaktarm 6 bei Drehung des Rotors 7 entgegen der Uhrzeigerrichtung in seine EIN-Stellung geschwenkt. Dabei wird der Kontaktarm 6 vom Rotor 7 wieder aufgenommen, wobei die Enden des Federelements 10a von der Schräge 12 zusammengedrückt und in die Aufnahme des Rotors 7 bewegt werden.Conversely, the contact arm 6 upon rotation of the rotor 7 pivoted counterclockwise in its ON position. This is the contact arm 6 from the rotor 7 resumed, with the ends of the spring element 10a from the slope 12 compressed and into the receptacle of the rotor 7 to be moved.

Bei einem mehrpoligen Schalter sind die Rotoren 7 zu einer Schaltwelle zusammengefügt. Das kurzschlussbedingte Verschwenken eines Kontaktarms 6 aktiviert einen Auslöser, der anschließend das Aufschwenken aller übrigen Kontaktarme 6 auslöst, wobei die Verklinkung der Schaltwelle gelöst wird.For a multipole switch, the rotors are 7 assembled to a shift shaft. The short-circuit caused pivoting of a contact arm 6 activates a trigger, which then unlocks all other contact arms 6 triggers, wherein the latching of the shift shaft is released.

Zum Einschalten des Schalters wird die Schaltwelle entgegen der Uhrzeigerrichtung zurückgedreht, wobei jeder Rotor 7 das Federelement 10a mittels der Schräge 12 jeweils aufnimmt und zusammen mit dem Kontaktarm 6 in die EIN-Stellung bewegt. Die zurückgedrehte Schaltwelle wird anschließend wieder verklinkt.To turn on the switch, the shift shaft is rotated counterclockwise, with each rotor 7 the spring element 10a by means of the slope 12 each receives and together with the contact arm 6 moved to the ON position. The turned back stem is then latched again.

Claims (5)

Schalter, insbesondere Leistungsschalter, mit einem Gehäuse (1a), in dem ein Rotor (7) drehbar gelagert ist, mit einem im Rotor (7) drehgelagerten Kontaktarm (6), der zwischen einer Ein- und einer Aus-Stellung verschwenkbar ist und an dessen freiem Ende sich ein mit dem Kontaktarm (6) bewegendes Kontaktstück (5) befindet, das bei geschlossenem Schalter, wenn sich der Kontaktarm (6) in seiner Ein-Stellung befindet, an einem gegenüberliegenden fest angeordneten Kontaktstück (4) anliegt, wobei der Kontaktarm (6) verschwenkt wird und die aneinander anliegenden Kontaktstücke (4, 5) voneinander getrennt werden, wenn a) der über die Kontaktstücke (4, 5) fließende Strom einen vorgegebenen Wert überschreitet und b) der Rotor (7) gedreht wird, wobei er den Kontaktarm (6) in seine Aus-Stellung mitnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf einer Seite am Kontaktarm (6) ein Sperrelement (10) angeordnet ist, das spätestens bei Erreichen der Aus-Stellung in eine Gehäusevertiefung (13) eingreift.Switch, in particular circuit breaker, with a housing ( 1a ), in which a rotor ( 7 ) is rotatably mounted, with one in the rotor ( 7 ) rotatably mounted contact arm ( 6 ) which is pivotable between an on and an off position and at the free end of which one with the contact arm ( 6 ) moving contact piece ( 5 ), when the switch is closed, when the contact arm ( 6 ) is in its on position, on an oppositely fixed contact piece ( 4 ) is applied, wherein the contact arm ( 6 ) is pivoted and the adjacent contact pieces ( 4 . 5 ) are separated from each other if a) via the contact pieces ( 4 . 5 ) flowing current exceeds a predetermined value and b) the rotor ( 7 ) is rotated, whereby he the contact arm ( 6 ) in its off position, characterized in that at least on one side of the contact arm ( 6 ) a blocking element ( 10 ) is arranged at the latest when reaching the off position in a housing well ( 13 ) intervenes. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des Kontaktarms (6) je ein Sperrelement (10) angeordnet ist.Switch according to claim 1, characterized in that on both sides of the contact arm ( 6 ) one blocking element each ( 10 ) is arranged. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (10) als Federelement (10a), insbesondere als Blattfeder, ausgebildet ist. Switch according to claim 1 or 2, characterized in that the blocking element ( 10 ) as a spring element ( 10a ), in particular as a leaf spring is formed. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (10a) im Rotor (7) gespannt gehalten ist, bei Verschwenken des Kontaktarms (6) den Rotor (7) verlässt und vor Erreichen der Aus-Stellung an einem Gehäusevorsprung (14), insbesondere in Form eines Stegs (14a), entlang gleitet, bevor es sich in die Gehäusevertiefung (13) bewegend entspannt.Switch according to claim 3, characterized in that the spring element ( 10a ) in the rotor ( 7 ) is held taut, upon pivoting of the contact arm ( 6 ) the rotor ( 7 ) leaves and before reaching the off position on a housing projection ( 14 ), in particular in the form of a bridge ( 14a ), before sliding into the housing cavity ( 13 ) moving relaxed. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (10a) im Zusammenwirken mit dem Rotor (7) gespannt und bei einschalten des Schalters mit dem Rotor (7) zusammen zurückbewegt wird.Switch according to claim 3 or 4, characterized in that the spring element ( 10a ) in cooperation with the rotor ( 7 ) and when the switch is switched on with the rotor ( 7 ) is moved back together.
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