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Leistungsschalter dienen dem Schalten großer Ströme, typischerweise Ströme von mehr als 100 A. Typischerweise besteht ein Leistungsschalter aus einem Umgehäuse und darin angebrachten Polkassetten. Das elektrische Öffnen und Schließen des Stromkreislaufs geschieht in den Polkassetten.
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Zur vereinfachten Montage der Polkassetten wird ein so genanntes Umgehäuse verwendet. Typischerweise besteht dieses Umgehäuse aus einem Unterteil, einem Oberteil und einer oberen Abdeckung. Die Polkassetten werden in das Unterteil montiert, als Abdeckung und Schutz dienen das darüber montierte Oberteil bzw. die obere Abdeckung.
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Oberhalb von Nennströmen von 250 A werden vorzugsweise keine Kabelanschlüsse, sondern Stromschienen zum Führen des Stromes verwendet. Diese sind typischerweise aus Kupfer oder Aluminium. Zur Montage eines Leistungsschalters in eine elektrische Anlage werden die vormontierten, starren Stromschienen zuerst weggeschwenkt, danach wird der Leistungsschalter in das Unterteil des Umgehäuses montiert und ebenfalls in die elektrische Anlage vormontiert. Zuletzt werden die Stromschienen eingeschwenkt und mit den elektrischen Kontakten der Polkassetten verbunden.
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Die vormontierten starren Stromschienen beschreiben beim Weg- bzw. Einschwenken in den Leistungsschalter ungefähr eine kreisförmige Bahn. Das Umgehäuse des Leistungsschalters sollte so gestaltet sein, dass die Stromschienen zu den Kontakten der Polkassetten eingeschwenkt werden können, wenn Stromschiene und Unterteil beispielsweise in einem Schaltschrank vormontiert sind. Nach dem Einschwenken wird die Stromschiene mit dem elektrischen Kontakt der Polkassette verbunden, z. B. über eine Schraubverbindung.
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Bisher wurde das Problem der Einschwenkbarkeit der starren vormontierten Stromschienen durch eine kammartige Struktur des Unterteils des Umgehäuses des Leistungsschalters entsprechend 4 realisiert. Für die Kammer einer einzelnen Polkassette bedeutet dies, dass gemäß 4 das Unterteil aus einer Bodenfläche und zwei mit der Bodenfläche verbundenen rechteckigen, parallel zueinander verlaufenen Seitenflächen besteht. Typischerweise werden Umgehäuse als Gussgehäuse aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt. Die kammartige Struktur gemäß 4 erweist sich dabei als wenig vorteilhaft wegen der starken Verzugs- und Einfallneigung der mittels eines Gussprozesses hergestellten Unterteile. Dieser Verzug des Unterteils ist in 5 anhand zweier Unterteile eines Umgehäuses dargestellt: das strichliert dargestellte Unterteil und das mit durchgezogenen Linien dargestellte Unterteil, zeigen die starke geometrische Abweichung des Spritzgussteiles von der angestrebten Form.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine alternative Lösung für ein Unterteil eines Umgehäuses bereitzustellen, das es ermöglicht, starre Stromschienen in das Umgehäuse einzuschwenken, wenn Stromschiene und Unterteil vormontiert sind.
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Die Aufgabe wird durch das Umgehäuse entsprechend Anspruch 1 gelöst, wobei das Unterteil quaderförmig eine rechteckige Bodenfläche und zwei mit der Bodenfläche verbundene rechteckige, parallel zueinander verlaufende Seitenflächen umfasst, wobei benachbarte Seitenflächen über zumindest zwei Stege miteinander verbunden sind, die von den beiden von den Seitenflächen begrenzten gegenüberliegenden Öffnungen des quaderförmigen Unterteils entfernt angeordnet sind, so dass eine Polkassette zwischen den Stegen in das Unterteil eingeführt werden kann und so dass eine starre Stromschiene an einer der beiden Öffnungen zur Kontaktierung mit der Polkassette eingeschwenkt werden kann, wenn Stromschiene und Unterteil jeweils, beispielsweise in einem Schaltschrank, vormontiert sind.
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Die zumindest zwei Stege des erfinderischen Umgehäuses reduzieren den Verzug des Unterteils des Umgehäuses. Zusätzlich sind die zumindest zwei Stege des Unterteils in der Lage, mechanische Drücke im Innern des Umgehäuses, die beim Schalten auftreten, aufzunehmen und dadurch eine bleibende Verformung des Umgehäuses oder seine Zerstörung zu verhindern.
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In einer Ausführungsform ist das Umgehäuse ein Gussgehäuse. In einer weiteren Ausführungsform ist das Umgehäuse aus thermoplastischem Kunststoff gefertigt, wobei dieses ein Polyamid sein kann.
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In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Umgehäuse zusätzlich ein Oberteil, welches auf dem Unterteil des Umgehäuses befestigt ist. Zusätzlich kann das Umgehäuse eine obere Abdeckung aufweisen, die auf dem Oberteil des Umgehäuses befestigt ist..
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Stege des Unterteils parallel zur rechteckigen Bodenfläche ausgebildet. Ebenfalls können die Stege des Unterteils flächig sein. Die Stege können symmetrisch bezüglich der beiden gegenüberliegenden Öffnungen des quaderförmigen Unterteils entfernt angeordnet sein.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
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1 Leistungsschalter mit 3-teiligem Umgehäuse und drei Polkassetten,
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2 Typischer Leistungsschalter mit Umgehäuse und starrer Stromschiene, wobei die Stromschiene nicht in das Umgehäuse eingeschwenkt werden kann,
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3 Typischer Leistungsschalter mit 3-teiligem Umgehäuse, wobei die starre Stromschiene eingeschwenkt werden kann,
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4 Unterteil eines typischen Leistungsschalter-Umgehäuses, bei dem starre Stromschienen eingeschwenkt werden können,
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5 Unterteil eines typischen Umgehäuses, seitliche Ansicht,
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6 Erfindungsgemäßes Unterteil eines Umgehäuses für einen Leistungsschalter mit Stegen,
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7 Leistungsschalter mit erfindungsgemäßem Unterteil eines Umgehäuses, drei Polkassetten und einer starren Stromschiene, wobei die Stromschiene eingeschwenkt werden kann.
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In 1 ist ein typischer Leistungsschalter dargestellt. Der Leistungsschalter besteht aus einem 3-teiligen Umgehäuse mit Unterteil 10, Oberteil 20 und oberer Abdeckung 30. Im Unterteil 10 des Umgehäuses 1 können drei Polkassetten 60, 61, 62 beispielsweise mittels Schrauben und/oder Rastverbindungen montiert werden. In 1 sind die drei Polkassetten 60, 61, 62 in unterschiedlichen Einbau-Positionen dargestellt. Polkassette 62 ist fertig montiert, Polkassette 61 ist in das Unterteil 10 des Umgehäuses 1 eingeführt, aber noch nicht montiert worden und Polkassette 60 steht zum Einschwenken in das Unterteil 10 des Umgehäuses 1 bereit.
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Typischerweise ist das Unterteil 10 des Umgehäuses 1 quaderförmig ausgebildet. Entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Polkassetten weist das Unterteil 10 quaderförmige Kammern für die Aufnahme dieser auf. Eine Kammer ist quaderförmig ausgebildet mit einem Paar an offenen Endflächen. Die Oberseite 100 einer Kammer des Unterteils 10 ist mit einer rechteckigen Öffnung versehen, durch die die Polkassette 60, 61, 62 eingesetzt werden kann. Da die Polkassette 60, 61, 62 aufgrund der an ihr angebrachten Kontaktflächen 601, 602, 611, 621 nicht gerade in die Kammer des Unterteils 10 eingeschoben werden kann, muss sie eingeschwenkt werden.
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Zum Einschwenken der Polkassette 60, 61, 62 in das Unterteil 10 des Umgehäuses 1 muss diese so gekippt werden, dass z. B. für Polkassette 60 die erste Kontaktfläche 601 durch die Öffnung der Oberseite 100 des Unterteils 10 eingeführt wird. Durch eine Schrägstellung der Polkassette 60 ist dies möglich. Nach dem Einführen der ersten Kontaktfläche 601 der Polkassette 60 kann die zweite Kontaktfläche 602 ebenfalls durch die Öffnung des Unterteils 10 eingeführt werden und die Polkassette 60 kann über eine Zwischenposition, wie sie bei der Polkassette 61 dargestellt ist, in die Montageposition, wie sie bei der Polkassette 62 dargestellt ist, übergeführt werden.
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2 zeigt ein typisches Leistungsschalter-Umgehäuse, wie es von 1 bekannt ist, nach Montage der Polkassetten 60, 61, 62 und nach dem Schließen des Umgehäuses 1, welches aus einem Unterteil 10, einem Oberteil 20 und einer oberen Abdeckung 30 besteht. Die beispielsweise gewählte Stromschiene 50 muss nun in Kontakt mit der Kontaktfläche der Polkassette 61 gebracht werden. Die Stromschiene 50 ist an einem Ende fest montiert und beschreibt beim Ein- oder Ausschwenken eine kreisförmige Bahn. Aufgrund der Oberseite 100 des Unterteils 10 des Umgehäuses 1 kann die Stromschiene 50 nicht eingeschwenkt werden und somit nicht in Kontakt mit der Kontaktfläche 611 der Polkassette 61 gebracht werden.
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3 zeigt eine bekannte Lösung dieses Problems. Es ist in 3 ein Leistungsschalter mit einem 3-teiligen Umgehäuse 1 bestehend aus Unterteil 10, Oberteil 20 und obere Abdeckung 30 dargestellt. Das Unterteil 10 ist im Detail in 4 dargestellt. Unterteil 10 hat eine kammförmige Struktur mit einer Bodenfläche 11 und parallelen Seitenwänden 12, 13. Die Seitenwände 12, 13 bilden Kammern, die die Polkassetten 60, 61, 62 aufnehmen. In 4 sind drei solcher Kammern dargestellt. Aufgrund dieser Konstruktion ist es möglich, dass Stromschiene 50 eingeschwenkt werden kann und nach dem Einschwenken das Umgehäuse 1 mit dem Kontakt 611 der Polkassette 61 verbunden werden kann.
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Umgehäuse 1 für Leistungsschalter werden typischerweise aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt. Typischerweise werden diese Teile in einem Gussverfahren hergestellt. Aufgrund der Fertigungstoleranzen ergibt sich ein Verzug des thermoplastischen Materials. Dieser Verzug ist in 5 dargestellt. Dort ist ein Unterteil 10 eines Umgehäuses 1 entsprechend 3 und 4 dargestellt, wie es nach dem thermoplastischen Gussprozess optimalerweise aussehen sollte. Mit durchgezogenen Linien ist dieses Unterteil 10 dargestellt. Aufgrund des starken Verzugs ändert sich typischerweise die Form des Unterteils 10 entsprechend der dargestellten Form mit den strichlierten Linien 10'. Polkassetten 60, 61, 62 können bei einem starken Verzug nicht mehr in das Unterteil 10' montiert werden, ebenfalls ergeben sich Probleme beim Montieren des Oberteils 20, welches nicht mehr formschlüssig auf das verzogene Unterteil 10' aufgesetzt werden kann.
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6 zeigt die erfinderische Lösung für das Unterteil 10 eines Umgehäuses 1 eines Leistungsschalters. Die kammförmige Struktur des Unterteils 10 mit Bodenfläche 11 und Seitenflächen 12, 13 wird durch Stege 15, 16 stabilisiert. Für eine einzelnen Kammern einer Polkassette 60, 61, 62 bedeutet dies, dass das Unterteil 10 quaderförmig aus einer rechteckigen Bodenfläche 11 und zwei mit der Bodenfläche 11 verbundenen rechteckigen, parallel zueinander verlaufenden Seitenflächen 12, 13 besteht, wobei die Seitenflächen 12, 13 über zumindest zwei Stege 15, 16 miteinander verbunden sind, die von den beiden gegenüberliegenden Öffnungen 17, 18 des quaderförmigen Unterteils 10 entfernt angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht es, dass die Polkassette 60, 61, 62 durch die Stege 15, 16 hindurch in das Unterteil 10 eingeführt werden kann und dass die starre Stromschiene 50 an einer Öffnung des vormontierten quaderförmigen Unterteils 10 eingeschwenkt werden kann zur Kontaktierung mit der Polkassette 60.
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In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Unterteil 10 des Umgehäuses 1 eines Leitungsschalters als Gussgehäuse ausgebildet. Dabei kann das Umgehäuse 1 aus thermoplastischem Kunststoff gefertigt sein. Das erfindungsgemäße Umgehäuse 1 kann aus Polyamid gefertigt sein.
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Die Stege 15, 16 des Unterteils 10 können, wie in 6 dargestellt, parallel zur rechteckigen Bodenfläche 11 verlaufen. Ebenso können die Stege 15, 16 des Unterteils 10 flächig ausgebildet sein. Dabei ist jeweils zu beachten, dass die starre Stromschiene 50 an einer Öffnung des vormontierten quaderförmigen Unterteils 10 zur Kontaktierung mit der Polkassette 60, 61, 62 eingeschwenkt werden kann und dass die Polkassette 60, 61, 62 durch die Stege 15, 16 hindurch in das Unterteil 10 eingeführt werden kann. Die Stege 15, 16 des Unterteils 10 können symmetrisch bezüglich der beiden gegenüberliegenden Öffnungen 17, 18 des quaderförmigen Unterteils 10 angeordnet sein.
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Die Stege 15, 16 müssen einerseits soweit auseinander beabstandet sein, dass die Polkassette 60, 61, 62 in das Unterteil 10 des Umgehäuses 1 eingeführt werden kann. Anderseits müssen die Stege 15, 16 soweit von der Öffnung des quaderförmigen Unterteils 10 entfernt sein, dass die starre Stromschiene 50 zur Kontaktierung mit der Polkassette 60, 61 62 eingeschwenkt werden kann.
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Der komplette erfindungsgemäße Leistungsschalter ist in 7 dargestellt. Er umfasst ein Umgehäuse 1 bestehend aus einem Unterteil 10, einem Oberteil 20 und einer oberen Abdeckung 30. Unterteil 10 umfasst erfindungsgemäß Stege 15, 16, die von den beiden gegenüberliegenden Öffnungen des quaderförmigen Unterteils 10 entfernt angeordnet sind, so dass die Polkassette 60, 61, 62 durch die Stege 15, 16 hindurch in das Unterteil 10 eingeführt werden kann und so dass die starre Stromschiene 50 an einer Öffnung des quaderförmigen Unterteils 10 zur Kontaktierung mit der Polkassette 60, 61, 62 eingeschwenkt werden kann, wenn Stromschiene 50 und Unterteil 10 vormontiert sind.
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Durch die Stege 15, 16 wird der Verzug des Unterteils 10 des Umgehäuses 1 des Leistungsschalters drastisch reduziert. Außerdem sind die Stege 15, 16 in der Lage, die bei Schaltleistungen auftretenden Drücke im Inneren des Umgehäuses 1 aufzunehmen und damit eine eventuell bleibende Verformung oder gar Zerstörung des Umgehäuses 1 zu verhindern.
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Durch konstruktive Ausgestaltung des Unterteils 10 des Umgehäuses 1 des Leistungsschalters werden die Seitenflächen 12, 13 des Unterteils 10 zusätzlich verbunden bzw. abgestützt. Die Montage der Polkassette 60, 61, 62 von vorne und das einschwenken der Stromschiene 50 ist durch diese konstruktive Ausgestaltung möglich.
