DE102014117489A1

DE102014117489A1 - Schnellauslöseanordnung zum Trennen eines Strompfads in einem Schaltgerät

Info

Publication number: DE102014117489A1
Application number: DE102014117489.5A
Authority: DE
Inventors: Volker Lang
Original assignee: Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Current assignee: Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-06-02
Also published as: EP3224851B1; EP3224851A1; CN107210163B; PL3224851T3; US10217589B2; US20170345595A1; WO2016083359A1; CN107210163A

Abstract

Schnellauslöseanordnung zum Trennen eines Strompfads in einem Schaltgerät bei einem Kurzschluss oder bei einer Überlast, mit einem Antrieb zur Bewegung eines Antriebsankers aus einer Bereitschaftsposition in eine Auslöseposition, wobei der Antriebsanker dazu vorgesehen ist, derart auf mindestens einen Bewegkontakt des Schaltgeräts einzuwirken, dass unter Nutzung einer Haltevorrichtung der Strompfad getrennt wird; sowie Schaltgerät mit einem Kontaktsystem aus mindestens einen Festkontakt und mindestens einem Bewegkontakt, wobei der Bewegkontakt zum Schließen und Trennen eines Strompfades mittels eines Antriebs zum betriebsmäßigen Schalten reversibel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gegenüber dem Festkontakt bewegbar ist, mit einer solchen Schnellauslöseanordnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnellauslöseanordnung zum Trennen eines Strompfads in einem Schaltgerät bei einem Kurzschluss oder bei einer Überlast, mit einem Antrieb zur Bewegung eines Antriebsankers aus einer Bereitschaftsposition in eine Auslöseposition, wobei der Antriebsanker dazu vorgesehen ist, derart auf mindestens einen Bewegkontakt des Schaltgeräts einzuwirken, dass der Strompfad getrennt wird, sowie ein Schaltgerät mit einem Kontaktsystem aus mindestens einen Festkontakt und mindestens einem Bewegkontakt, wobei der Bewegkontakt zum Schließen und Trennen eines Strompfades mittels eines Antriebs zum betriebsmäßigen Schalten reversibel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gegenüber dem Festkontakt bewegbar ist.
Derartige Schaltgeräte mit entsprechenden elektromagnetischen Antrieben werden beispielsweise bei Motorstartern verwendet. Diese sollen für das betriebsmäßige Schalten einer Last, das Abschalten einer Überlast und das Abschalten im Kurzschlussfall geeignet sein. Grundsätzlich können zur Erzielung dieser Funktionalität auch zwei getrennte Schaltgeräte, nämlich ein Motorschutzschalter als Leistungsschalter und ein Schütz als Lastschalter eingesetzt werden. Als Alternative sind Motorstarter bekannt, bei denen die Schalt- und Schutzfunktion in einem Schaltgerät integriert ist. In der Regel weisen diese dazu ein handbetätigtes, mechanisches Schaltschloss auf.
In der Druckschrift WO 2014/023326 A1 ist ein Schaltgerät bzw. ein Antrieb für ein Schaltgerät für einen kompakten und fernbetätigbaren Motorstarter beschrieben, mit dem das betriebsmäßige Schalten der Last, das Abschalten der Überlast und das Abschalten von Kurzschlüssen mit nur einem Gerät realisiert werden kann. Die Problematik beim Abschalten von Kurzschlüssen besteht in der Notwendigkeit, die geschlossenen Kontakte sehr schnell und dauerhaft zu öffnen, so dass ein sicheres Löschen des Lichtbogens gewährleistet wird, sowie ein Wiederzünden des Lichtbogens und ein Verschweißen der Kontakte vermieden werden. Der Antrieb weist dazu eine bipolare elektromagnetische Antriebseinheit mit einem beweglichen Anker und zwei ortsfesten Magnetspulen zur reversiblen Bewegung des Ankers zwischen zwei permanentmagnetisch stabilisierten Ankerlagen auf, wobei durch selektive Erregung der ersten Magnetspule ein Bewegkontakt in die Schließstellung bewegbar ist und durch selektive Erregung der zweiten Magnetspule der Bewegkontakt innerhalb einer für einen Kurzschluss im Strompfad zulässigen Maximalabschaltzeit in die Öffnungsstellung bewegbar ist.
Elektromagnetische Antriebe, die für das Ein- und für das Ausschalten verwendet werden, haben den Nachteil, dass diese eine vergleichsweise große, bewegte Masse besitzen, die für den Einschaltvorgang notwendig ist. Aufgrund der Trägheit weist ein solcher Antrieb jedoch eine entsprechend lange Ausschaltzeit auf. Die so erreichbaren Ausschaltzeiten können gegebenenfalls zu lang sein, um einen Kurzschluss sicher abzuschalten. Ein von dem Antrieb zum betriebsmäßigen Schalten unabhängiger Schnellauslöser ist dagegen ausschließlich zum Trennen eines Strompfads in einem Schaltgerät bei einem Kurzschluss oder bei einer Überlast vorgesehen. Der Schnellauslöser weist beispielsweise einen elektromagnetischer Antrieb mit einem Antriebsanker und einer Antriebsspule auf, wobei der Antriebsanker dazu vorgesehen ist, direkt oder indirekt auf einen Bewegkontakt des Schaltgeräts einzuwirken, so dass der Strompfad getrennt wird. Bei einem Kurzschluss erfolgt ein erstes Anheben des Bewegkontakts durch den elektrodynamischen Effekt. Der entstehende Lichtbogen wird mittels einer geeigneten Lichtbogenlöschvorrichtung gelöscht. Bevor der derart geöffnete Bewegkontakt zurückfallen und den Strompfad wieder schließen kann, bewegt der Schnellauslöser den Bewegkontakt weiter in Richtung seiner geöffneten Stellung. Um sehr schnell auf den Kurzschluss zu reagieren, wird die Antriebsspule des Schnellauslösers mit dem Kurzschlussstrom erregt. Dieser fällt nach dem Öffnen der Kontakte schnell wieder ab, so dass ein dauerhaftes Öffnen des Kontaktpaars durch den Schnellauslöser nicht gewährleistet ist.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Schnellauslöseanordnung zum Trennen eines Strompfads in einem Schaltgerät zur Verfügung zu stellen, die ein schnelles und dauerhaftes Abschalten von Kurzschlüssen und/oder Überlasten erlaubt.
Die Aufgabe wird durch die Schnellauslöseanordnung nach Anspruch 1, sowie durch das Schaltgerät nach Anspruch 12 gelöst. In den Unteransprüchen sind jeweils bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.
Die erfindungsgemäße Schnellauslöseanordnung zum Trennen eines Strompfads in einem Schaltgerät bei einem Kurzschluss oder bei einer Überlast weist einen Antrieb zur Bewegung eines Antriebsankers aus einer Bereitschaftsposition in eine Auslöseposition auf, wobei der Antriebsanker dazu vorgesehen ist, derart auf einen Bewegkontakt des Schaltgeräts einzuwirken, dass der Strompfad getrennt wird. Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Haltevorrichtung zum Halten des Antriebsankers in der Auslöseposition vorgesehen. Dadurch wird ein Zurückfallen des geöffneten Bewegkontakts auch bei absinkendem Erregerstrom des Antriebs, der als elektromagnetischer Antrieb mit einem Antriebsanker und einer Antriebsspule vorgesehen ist, verhindert, so dass ein Rückzünden des Lichtbogens und/oder ein Verschweißen des Kontaktpaars vorteilhaft vermieden werden.
Unter dem Einwirken des Antriebsankers auf den Bewegkontakt ist im Sinne der Erfindung jede direkte oder indirekte mechanische Krafteinwirkung zu verstehen, die geeignet ist, den Bewegkontakt von seinem zugeordneten Festkontakt zu Trennen und/oder diesen zu bewegen, um den Abstand des Kontaktpaars zueinander zu erhöhen. Dazu kann der Antriebsanker insbesondere einen Betätiger bewegen, beispielsweise in Form einer Schlaggabel, um eine Antriebskraft direkt oder indirekt von dem Antriebsanker auf den Bewegkontakt oder über einen Bewegkontaktträger auf den Bewegkontakt zu übertragen. Ein Kontaktsystem des Schaltgeräts kann einen oder mehrere Bewegkontakte aufweisen, bevorzugt ist es doppeltunterbrechend ausgeführt, wobei zwei Bewegkontakte insbesondere über einen Bewegkontaktträger verbunden sind, um gegenüber zwei Festkontakten der Strombahn bewegbar zu sein. Soweit im Folgenden von dem Einwirken des Antriebsankers auf den Bewegkontakt die Rede ist, ist dies im Sinne der Erfindung so zu verstehen, dass der Antriebsanker auf einen Bewegkontakt oder auf mehrere Bewegkontakte einwirkt, je nach Ausführung des Schaltgeräts, dessen Varianten auch ohne ausdrückliche Erwähnung dem Fachmann geläufig sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung einen mit dem Antriebsanker starr gekoppelten Halteanker, sowie eine Magnetanordnung aufweist, wobei der Halteanker durch eine Magnetkraft der Magnetanordnung in einer Halteposition gehalten wird, sobald der Antriebsanker die Auslöseposition erreicht. Besonders bevorzugt weist die Magnetanordnung eine Spule auf.
Alternativ oder zusätzlich weist die Magnetanordnung besonders bevorzugt ein permanentmagnetisches System auf.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Magnetanordnung, mit einer Spule, jedoch ohne ein permanentmagnetisches System, hält eine elektromagnetische Kraft der separat bestromten Spule den Halteanker in der Halteposition. Der Halteanker ist so insbesondere durch ein Abschalten der Spule freigebbar, so dass ein Rücksetzen der Schnellauslöseanordnung in die Bereitschaftsposition vorteilhaft einfach zu realisieren ist, beispielsweise durch eine den Antriebsanker in Richtung der Bereitschaftsposition vorspannende Feder.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante weist die Magnetanordnung ein permanentmagnetisches System auf, um den Halteanker in der Halteposition zu halten, jedoch keine Spule. Ein Rücksetzen dieser vorteilhaft einfach aufgebauten Variante erfolgt in dem Fall durch eine Krafteinwirkung auf den Halteanker, der die Magnetkraft des permanentmagnetischen Systems überwindet. Ein Ursprung der dazu notwendigen Kraft kann außerhalb der Schnellauslöseanordnung liegen, beispielsweise kann die Kraft von einem Antrieb zum betriebsmäßigen Schalten des Schaltgeräts erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante der Magnetanordnung ist sowohl eine Spule, als auch ein permanentmagnetisches System vorgesehen, wobei die Spule zur Erzeugung einer elektromagnetischen Kraft vorgesehen ist, um die magnetische Kraft des permanentmagnetischen Systems zu überwinden und den Halteanker freizugeben. Diese Ausführungsform erlaubt ebenfalls vorteilhaft eine besonders einfache Rückstellung des Antriebsankers in die Bereitschaftsposition.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung eine mechanische Verriegelung mit einem gegen den Antriebsanker vorgespannten Sperrelement aufweist, wobei das Sperrelement den Antriebsanker in der Auslöseposition formschlüssig verriegelt. Ein Vorteil der Ausführungsform besteht darin, dass die Haltevorrichtung unmittelbar auf den Antriebsanker einwirkt, so dass der mitgeführte Halteanker vorher beschriebener Ausführungsformen entfallen kann, was die Baugröße und/oder das Gewicht der Haltevorrichtung besonders vorteilhaft verringert. Besonders bevorzugt rastet das Sperrelement in einer Rastausnehmung mit einer Hinterschneidung an dem Antriebsanker ein, um ein unbeabsichtigtes Entriegeln des eingerasteten Sperrelements, beispielsweise durch Vibration oder Stoß, zu verhindern. Das Sperrelement kann dabei schlittenartig, vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Antriebsankers, linear bewegbar sein. Alternativ kann das Sperrelement drehbar gelagert sein, so dass die Vorspannung beispielsweise an einem Ende des Sperrelements eingeprägt wird, während das gegenüberliegende Ende zum formschlüssigen Eingreifen in die Rastausnehmung vorgesehen ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung ist vorgesehen, dass das Sperrelement eine Betätigungskontur aufweist, wobei eine Auslenkung des Sperrelements über die Betätigungskontur den Antriebsanker für eine Bewegung zurück in die Bereitschaftsposition freigibt. Die Auslenkung des Sperrelements erfolgt dabei beispielsweise durch eine Krafteinwirkung von außerhalb der Schnellauslöseanordnung.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung durch einen Antrieb zum betriebsmäßigen Schalten des Schaltgeräts rücksetzbar ist, so dass der Antriebsanker zurück in die Bereitschaftsposition bewegbar ist. Diese besonders bevorzugte Ausführungsform bezieht sich auf alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
Ein weiterer Erfindungsgegenstand, der die eingangs genannte Aufgabe löst, betrifft ein Schaltgerät mit einem Kontaktsystem aus mindestens einen Festkontakt, und mindestens einem Bewegkontakt, wobei der Bewegkontakt zum Schließen und Trennen eines Strompfades mittels eines Antriebs zum betriebsmäßigen Schalten reversibel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gegenüber dem Festkontakt bewegbar ist. Erfindungsgemäß ist eine Schnellauslöseanordnung, wie zuvor beschrieben, vorgesehen, wobei der Antriebsanker bei der Bewegung aus der Bereitschaftsposition in die Auslöseposition derart auf den Bewegkontakt einwirkt, dass der Bewegkontakt von der Schließstellung in die Öffnungsstellung gelangt und dort mittels der Haltevorrichtung dauerhaft gehalten wird. Das erfindungsgemäße Schaltgerät zum Ein- und Ausschalten eines Stroms durch den Strompfad weist mindestens einen Festkontakt und mindestens einen Bewegkontakt auf, wobei der Bewegkontakt zum Schließen und Trennen des Strompfades gegenüber dem Festkontakt bewegbar ist. Ein solches Kontaktsystem kann ein einzelnes Kontaktpaar aufweisen. Bevorzugt ist es doppeltunterbrechend ausgeführt, wobei zwei Bewegkontakte insbesondere über einen Bewegkontaktträger verbunden sind, um gegenüber zwei Festkontakten der Strombahn bewegbar zu sein. Im Folgenden werden die Bezeichnungen Bewegkontakt und Festkontakt verwendet, ohne jeweils auf die Möglichkeit einer Ausführungsform mit doppeltunterbrechendem Kontaktsystem einzugehen, da diese dem Fachmann geläufig ist. Insofern ist ein Bewegkontaktträger mit zwei Bewegkontakten durch den Begriff Bewegkontakt mit abgedeckt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Schaltgeräts ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung durch den Antrieb zum betriebsmäßigen Schalten des Schaltgeräts bei einem Ausschaltvorgang rücksetzbar ist. Dadurch wird eine besonders einfache und ohne manuelles Eingreifen durchführbare Rücksetzung in den Ausgangszustand möglich. Unter einem Rücksetzen ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass der Antriebsanker der Schnellauslöseanordnung nach einem vorhergehenden Auslösen von der Haltevorrichtung freigegeben und insbesondere von der Auslöseposition zurück in die Bereitschaftsposition bewegt wird.
Bei der Haltevorrichtung mit einem permanentmagnetischen System ohne Spule ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Kraft des Antriebs zum betriebsmäßigen Schalten bei dem Ausschaltvorgang auf den Halteanker einwirkt, um eine Haltekraft des permanentmagnetischen Systems zu überwinden.
Bei der Haltevorrichtung mit einer mechanischen Verriegelung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Antrieb zum betriebsmäßigen Schalten bei dem Ausschaltvorgang eine Betätigungskontur auslenkt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Ausführungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Schaltgeräts mit einer Schnellauslöseanordnung;
2 eine detaillierte Darstellung eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnellauslöseanordnung in einer Bereitschaftsposition;
3 eine detaillierte Darstellung des Teilbereichs des Schaltgeräts gemäß 2 mit der ersten Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung in einer Auslöseposition;
4 eine detaillierte Darstellung eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnellauslöseanordnung in einer Bereitschaftsposition;
5 eine detaillierte Darstellung des Teilbereichs des Schaltgeräts gemäß 4 mit der zweiten Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung in einer Auslöseposition;
6 eine detaillierte Darstellung eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts in einem ausgeschalteten Zustand, mit einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnellauslöseanordnung in einer Bereitschaftsposition;
7 eine detaillierte Darstellung des Teilbereichs des Schaltgeräts gemäß 6 in einem eingeschalteten Zustand;
8 eine detaillierte Darstellung des Teilbereichs des erfindungsgemäßen Schaltgeräts gemäß 6, mit der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnellauslöseanordnung in einer Auslöseposition;
9 eine detaillierte Darstellung des Teilbereichs des Schaltgeräts gemäß 6 während eines Zurücksetzens der dritten Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung von der Auslöseposition in die Bereitschaftsposition;
10 eine Einzelheit der dritten Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung im Detail.
In der 1 ist ein Schaltgerät vereinfacht und schematisch dargestellt, bei dem eine Schnellauslöseanordnung 2 und ein Antrieb 1 zum betriebsmäßigen Schalten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das Schaltgerät zum Ein- und Ausschalten eines Stroms durch einen Strompfad 10 weist dazu zwei Festkontakte 11, 12 auf, welche mit zwei Bewegkontakten 14, 15 an einem Bewegkontaktträger 16 zum Schließen und Trennen des Strompfads 10 zusammenwirken. Der elektromagnetische Antrieb 1 dient zum betriebsmäßigen Bewegen des Bewegkontaktträgers 16 zwischen einer nicht abgebildeten Schließstellung mit geschlossenen Kontaktpaaren 11, 14 und 12, 15 und einer hier dargestellten Öffnungsstellung. Die Schnellauslöseanordnung 2 zum Trennen des Strompfads 10 bei einem Kurzschluss oder bei einer Überlast ist hier ebenfalls nur schematisch dargestellt. Konkrete Merkmale, welche die erfindungsgemäße Schnellauslöseanordnung 2 und das erfindungsgemäße Schaltgerät charakterisieren, werden mit Bezug auf die weiteren Figuren näher beschrieben. Der Antrieb 1 zum betriebsmäßigen Schalten wirkt beispielsweise über eine Mechanik auf den Bewegkontaktträger 16 ein, hier in Form einer schematisch dargestellten Wippe 34, welche in einen Drehpunkt 6 drehbar gelagert ist. Wirkt der Antrieb 1 an einem distalen Ende auf die Wippe 34 ein, so wird der Bewegkontaktträger 16 mit den Bewegkontakten 14, 15 auf die Festkontakte 11, 12 zu bewegt und so der Strompfad 10 geschlossen. Ein Antrieb 3 der Schnellauslöseanordnung 2 wirkt beispielsweise in gleicher Richtung, wie der Antrieb 1 zum betriebsmäßigen Schalten, jedoch auf einen Betätiger 8, welcher die Kraft des Antriebs 3 direkt auf den Bewegkontaktträger 16 mit den Bewegkontakten 14, 15 überträgt und dadurch diese von den Festkontakten 11, 12 entfernt, so dass der Strompfad 10 unterbrochen wird. Grundsätzlich könnte der Antrieb 3 auch auf der gegenüberliegenden Seite des Drehpunkts 6 auf die Wippe 8 einwirken, was jedoch ein Abfallen des trägen Antriebs 1 zum betriebsmäßigen Schalten aus der Mechanik bedingen würde.
Das Abschalten von Kurzschlüssen erfordert zum einen ein sehr schnelles und zum anderen ein idealerweise dauerhaftes Trennen der Bewegkontakte 14, 15 von den Festkontakten 11, 12. Bei Kurzschlussströmen erfolgt die Ausschaltung durch die Schnellauslöseanordnung 2, wobei ein erstes Anheben der Bewegkontakte 14, 15 durch elektrodynamische Abhebekräfte hervorgerufen wird. Durch das Trennen der Bewegkontakte 14, 15 von den Festkontakten 11, 12 entstehen Lichtbögen, welche jeweils in Löschsysteme 21 geleitet werden. Erfindungsgemäß ist eine mit Bezug auf die 2 bis 8 zu beschreibende Haltevorrichtung 20 vorgesehen, um die durch den Antrieb 3 getrennten Bewegkontakte 14, 15 dauerhaft geöffnet zu halten, um bei einer Reduzierung des den Antrieb 3 anziehenden Erregerstroms, aufgrund des Löschvorgangs, ein Zurückfallen der Bewegkontakte 14, 15 zu vermeiden. Dadurch wird vorteilhaft ein Rückzünden der Lichtbögen oder gar ein Verschweißen der Bewegkontakte 14, 15 mit den Festkontakten 11, 12 vermieden.
In den 2 bis 9 ist von dem Schaltgerät neben der Schnellauslöseanordnung 2 mit der Halteanordnung 20 jeweils der Strompfad 10 mit den Festkontakten 11, 12 und den Bewegkontakten 14, 15 an dem Bewegkontaktträger 16 dargestellt, wobei letzterer durch eine Kontaktdruckfeder 5 in Richtung der Schließstellung vorgespannt ist. Der elektromagnetische Antrieb 1 zum betriebsmäßigen Schalten ist zur Vereinfachung in den 2 bis 5 nicht dargestellt. In den 6 bis 9 ist der elektromagnetische Antrieb 1 dargestellt, jedoch zur Vereinfachung ohne die zum betriebsmäßigen Ein- und Ausschalten vorgesehene Mechanik, welche die Kraft auf den Bewegkontaktträger 16 überträgt, um die betriebsmäßigen Schaltvorgänge auszuführen. Der Aufbau eines entsprechenden Schützantriebs 1 ist dem Fachmann hinlänglich bekannt. Identische Bauteile der beschriebenen Ausführungsformen weisen gleiche Bezugszeichen auf und werden im Folgenden nicht in Bezug auf jede Figur wiederholt.
In der 2 ist eine detaillierte Ansicht eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnellauslöseanordnung 2 in einer Bereitschaftsposition dargestellt, welche in der ansonsten identischen 3 in einer Auslöseposition dargestellt ist. Das heißt, die beispielsweise durch einen Kurzschluss ausgelöste Schnellauslöseanordnung 2 hat den Strompfad 10 getrennt, nicht der Antrieb 1 zum betriebsmäßigen Schalten. Im Ergebnis befinden sich die Bewegkontakte 14, 15 so oder so in der Öffnungsstellung, wenn die ausgelöste Schnellauslöseanordnung 2 in die Auslöseposition gemäß 3 bewegt wurde. Dazu weist die Schnellauslöseanordnung 2 den elektromagnetischen Antrieb 3 mit einem Anker 4 und einer Magnetspule 7 auf. Fließt ein Erregerstrom durch die Magnetspule 7, beispielsweise bei einem Kurzschluss, wird der Anker 4 angezogen, der über den Betätiger 8 und den Bewegkontaktträger 16 auf die in der Regel durch die elektrodynamischen Abhebekräfte bereits von den Festkontakten 11, 12 abgehobenen Bewegkontakte 14, 15 einwirkt und diese entgegen der Kraft der Kontaktdruckfeder 5 in die Öffnungsstellung drückt. In alternativer Ausgestaltung kann der Anker 4 auch direkt auf den Bewegkontaktträger 16 oder die Bewegkontakte 14, 15 einwirken. Der Betätiger 8, der hier durch einen Kern 9 des Antriebs 3 geführt ist, kann als Schlaggabel ausgeführt sein. In der Regel ist der Betätiger 8 unabhängig von der nicht dargestellten Mechanik zum Übertragen der Kraft des Antriebs 1 zum betriebsmäßigen Schalten bewegbar.
Erfindungsgemäß weist die Schnellauslöseanordnung 2 des Weiteren eine Haltevorrichtung 20 zum Halten des Antriebsankers 4 in der Auslöseposition auf. Gemäß einer Ausführungsform weist die Haltevorrichtung 20 einen mit dem Antriebsanker 4 starr gekoppelten Halteanker 19, sowie eine Magnetanordnung 18 auf, wobei der Halteanker 19 durch eine Magnetkraft der Magnetanordnung 18 in einer in der 3 dargestellten Halteposition gehalten wird, sobald der Antriebsanker 4 die Auslöseposition erreicht. In der ersten Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung 2, gemäß 2 und 3, weist die Magnetanordnung 18 nur ein permanentmagnetisches System 23 auf, keinen Elektromagneten. Der Halteanker 19 ist durch einen Endbereich eines Arms 17 gebildet, der als starre Kopplung 17 zwischen dem Antriebsanker 4 und dem Halteanker 19 dient. Die Haltevorrichtung 20 ist vorzugsweise durch den in 1 dargestellten Antrieb 1 zum betriebsmäßigen Schalten des Schaltgeräts bei einem Ausschaltvorgang rücksetzbar, beispielsweise, indem die Kraft des Antriebs 1 zum betriebsmäßigen Schalten bei dem Ausschaltvorgang auf den Halteanker 19 einwirkt, um eine Haltekraft des permanentmagnetischen Systems 23 zu überwinden.
In der 4 ist eine detaillierte Ansicht eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnellauslöseanordnung 2 in der Bereitschaftsposition dargestellt, welche in der ansonsten identischen 5 in der Auslöseposition dargestellt ist. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Magnetanordnung 18 eine Spule 22 aufweist. Der Halteanker 19 ist hier als separates Bauteil an einem Ende der starren Kopplung 17 befestigt und wird dadurch parallel durch den Antriebsanker 4 mitbewegt. Die zweite Ausführungsform kann mit zwei Varianten der Magnetanordnung 18 realisiert werden, die beide im Zusammenhang mit den 4 und 5 beschrieben werden.
Gemäß einer Variante weist die Magnetanordnung 18 die Spule 22 auf, jedoch keinen Permanentmagneten. Der Halteanker 19 wird also durch eine elektromagnetische Kraft der Spule 22 in der Halteposition gehalten. Ein Vorteil besteht darin, dass der Halteanker 19 durch ein Abschalten der Spule 22 freigebbar ist, so dass eine Rücksetzung der Schnellauslöseanordnung 2 in die Bereitschaftsposition besonders einfach realisierbar ist.
Eine weitere Variante der Magnetanordnung 18 besteht darin, dass ein permanentmagnetisches System 35 vorgesehen ist, um den Halteanker 19 in der Halteposition zu halten. Die Spule 22 ist zur Erzeugung einer elektromagnetischen Kraft vorgesehen ist, um die magnetische Kraft des permanentmagnetischen Systems 35 zu überwinden und den Halteanker 19 freizugeben.
Nach dem Freigeben des Halteankers 19 kehrt der Antriebsanker 4 bei beiden Varianten in seine Bereitschaftsposition zurück, wodurch die Schnellauslöseanordnung 2 zurückgesetzt wird und wieder einsatzbereit ist. Dazu kann der Antriebsanker 4 beispielsweise in nicht dargestellter Weise in Richtung seiner Bereitschaftsposition vorgespannt sein. Alternativ erfolgt ein Rücksetzen der Schnellauslöseanordnung 2 durch den Antrieb 1 zum betriebsmäßigen Schalten.
Eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnellauslöseanordnung 2 wird nachfolgend mit Bezug auf die 6 bis 10 beschrieben. In der 6 ist ein Teilbereich des erfindungsgemäßen Schaltgeräts in einem ausgeschalteten Zustand detailliert dargestellt, mit der Schnellauslöseanordnung 2 in einer Bereitschaftsposition. In der 7 ist das Schaltgerät in einem eingeschalteten Zustand dargestellt. Die 8 zeigt das Schaltgerät mit der Schnellauslöseanordnung 2 in der Auslöseposition. In der 9 ist das Schaltgerät während des Zurücksetzens der Schnellauslöseanordnung 2 von der Auslöseposition in die Bereitschaftsposition dargestellt. In den 6 bis 9 ist der elektromagnetische Antrieb 1 zum betriebsmäßigen Schalten zur Vereinfachung ohne die zum Ein- und Ausschalten vorgesehene Mechanik dargestellt, welche beispielsweise auf den Betätiger 8 einwirken kann, oder den Schaltvorgang unabhängig davon ausführt. Der Antrieb 1 weist einen Anker 30 auf. Der Fachmann erkennt, dass eine Bewegung des Ankers 30 entsprechend auf den Bewegkontaktträger 16 übertragen wird, um die Bewegkontakte 14, 15 beim betriebsmäßigen Schalten zwischen der Öffnungsposition und der Schließposition hin und her zu bewegen, beispielsweise mit einer Mechanik entsprechend der Wippe 34 (1).
Die dritte Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung 2 unterscheidet sich dadurch von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, dass die Haltevorrichtung 20 eine mechanische Verriegelung für den Antriebsanker 4 aufweist, welche direkt auf den Antriebsanker 4 einwirkt, so dass kein mitgeführter Halteanker notwendig ist. Die Haltevorrichtung 20 weist dazu beispielsweise ein mittels einer Druckfeder 27 gegen den Antriebsanker 4 vorgespanntes Sperrelement 25 auf, welches in der 10 als Einzelheit im Detail dargestellt ist. Das Sperrelement 25 weist eine Öffnung 28 auf, durch welche der Antriebsanker 4 hindurchgeführt ist. In die Öffnung hinein ragt eine Rastnase 29. Tritt bei geschlossenem Strompfad 10 gemäß 7 eine Überlast oder ein Kurzschluss auf, wird die Schnellauslöseanordnung 2 ausgelöst, so dass der Antriebsanker 4 angezogen wird und aus der Bereitschaftsposition in die Auslöseposition bewegt wird und dabei über den Betätiger 8 die Bewegkontakte 14, 15 in die Öffnungsposition drückt, wie in 8 gezeigt. Bei Erreichen der Auslöseposition gelangt eine Rastausnehmung 24 an dem Antriebsanker 4 in den Bereich des Sperrelements 25, dessen Rastnase 29 (10) daraufhin durch die Vorspannung der Druckfeder 27 in die Rastausnehmung 24 hinein bewegt wird. Das Sperrelement 25 verriegelt somit den Antriebsanker 4 formschlüssig in der Auslöseposition, so dass ein erneutes Schließen der Strombahn 10, ein Wiederzünden des Lichtbogens und ein Verschweißen der Kontakte verhindert werden. Das Sperrelement 25 verrastet dabei insbesondere mit einer Hinterschneidung der Rastausnehmung 24, um ein unbeabsichtigtes Entriegeln des eingerasteten Sperrelements 25 zu verhindern.
Das Rücksetzen der dritten Ausführungsform der Schnellauslöseanordnung 2 wird nachfolgend mit Bezug auf die 9 beschrieben. An dem Anker 30 des Antriebs 1 zum betriebsmäßigen Schalten ist ein Betätigungsarm 31 angeordnet, welcher dazu vorgesehen ist, das Sperrelement 25 entgegen der Kraftwirkung der Druckfeder 27 zu bewegen, um die Sperre des Antriebsankers 4 zu lösen. Eine Abdruckfeder 33 bewegt den Antriebsanker 4 zurück in seine Bereitschaftsposition. Das Sperrelement 25 weist dazu eine Betätigungskontur 26 auf, die mit einer Gegenkontur 32 an dem Betätigungsarm 31 zusammenwirkt, der bei einem Ausschaltvorgang von dem Antrieb 1 zum betriebsmäßigen Schalten mit dem Anker 30 bewegt wird. Die Auslenkung des Sperrelements 25 über die Betätigungskontur 26, bei welcher der Antriebsanker 4 freigegeben wird, ist in der 9 dargestellt. Das Rücksetzen erfolgt somit nach einem vorherigen Auslösen der Schnellauslösevorrichtung 2 durch einen Ausschaltvorgang des Antriebs 1 zum betriebsmäßigen Schalten.
Bezugszeichenliste

1: Antrieb zum betriebsmäßigen Schalten des Schaltgeräts
2: Schnellauslöseanordnung
3: Antrieb der Schnellauslöseanordnung
4: Antriebsanker
5: Kontaktdruckfeder
6: Drehpunkt
7: Magnetspule
8: Betätiger
9: Kern des Schnellauslösers
10: Strompfad
11: Festkontakt
12: Festkontakt
14: Bewegkontakt
15: Bewegkontakt
16: Bewegkontaktträger
17: Starre Kopplung, Arm
18: Magnetanordnung
19: Halteanker
20: Haltevorrichtung
21: Löschsystem für Lichtbogen
22: Spule der Haltevorrichtung
23: Permanentmagnetisches System
24: Rastausnehmung
25: Sperrelement
26: Betätigungskontur
27: Druckfeder
28: Öffnung
29: Rastnase
30: Anker des Antriebs zum betriebsmäßigen Schalten des Schaltgeräts
31: Betätigungsarm
32: Gegenkontur
33: Abdruckfeder
34: Wippe
35: Permanentmagnetisches System

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

WO 2014/023326 A1 [0003]

Claims

Schnellauslöseanordnung (2) zum Trennen eines Strompfads (10) in einem Schaltgerät bei einem Kurzschluss oder bei einer Überlast, mit einem Antrieb (3) zur Bewegung eines Antriebsankers (4) aus einer Bereitschaftsposition in eine Auslöseposition, wobei der Antriebsanker dazu vorgesehen ist, derart auf mindestens einen Bewegkontakt (14, 15) des Schaltgeräts einzuwirken, dass der Strompfad getrennt wird, gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung (20) zum Halten des Antriebsankers (4) in der Auslöseposition.
Schnellauslöseanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (20) einen mit dem Antriebsanker (4) starr gekoppelten Halteanker (19), sowie eine Magnetanordnung (18) aufweist, wobei der Halteanker durch eine Magnetkraft der Magnetanordnung in einer Halteposition gehalten wird, sobald der Antriebsanker die Auslöseposition erreicht.
Schnellauslöseanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (18) eine Spule (22) aufweist.
Schnellauslöseanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromagnetische Kraft der bestromten Spule (22) den Halteanker (19) in der Halteposition hält.
Schnellauslöseanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteanker (19) durch ein Abschalten der Spule (22) freigebbar ist.
Schnellauslöseanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (18) ein permanentmagnetisches System (23, 35) aufweist, um den Halteanker (19) in der Halteposition zu halten.
Schnellauslöseanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (22) zur Erzeugung einer elektromagnetischen Kraft vorgesehen ist, um die magnetische Kraft des permanentmagnetischen Systems (35) zu überwinden und den Halteanker (19) freizugeben.
Schnellauslöseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (20) eine mechanische Verriegelung mit einem gegen den Antriebsanker (4) vorgespannten Sperrelement (25) aufweist, wobei das Sperrelement den Antriebsanker in der Auslöseposition formschlüssig verriegelt.
Schnellauslöseanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (25) in einer Rastausnehmung (24) mit einer Hinterschneidung an dem Antriebsanker (4) einrastet.
Schnellauslöseanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (25) eine Betätigungskontur (26) aufweist, wobei eine Auslenkung des Sperrelements über die Betätigungskontur den Antriebsanker (4) für eine Bewegung zurück in die Bereitschaftsposition freigibt.
Schnellauslöseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (20) durch einen Antrieb (1) zum betriebsmäßigen Schalten des Schaltgeräts rücksetzbar ist, so dass der Antriebsanker (4) zurück in die Bereitschaftsposition bewegbar ist.
Schaltgerät mit einem Kontaktsystem aus mindestens einen Festkontakt (11, 12) und mindestens einem Bewegkontakt (14, 15), wobei der Bewegkontakt zum Schließen und Trennen eines Strompfades (10) mittels eines Antriebs (1) zum betriebsmäßigen Schalten reversibel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gegenüber dem Festkontakt bewegbar ist, gekennzeichnet durch eine Schnellauslöseanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Schaltgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (20) durch den Antrieb (23) zum betriebsmäßigen Schalten des Schaltgeräts bei einem Ausschaltvorgang rücksetzbar ist.
Schaltgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Haltevorrichtung (20) mit einem permanentmagnetischen System (23) eine Kraft des Antriebs (1) zum betriebsmäßigen Schalten bei dem Ausschaltvorgang auf den Halteanker (4) einwirkt, um eine Haltekraft des permanentmagnetischen Systems zu überwinden.
Schaltgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Haltevorrichtung mit einer mechanischen Verriegelung der Antrieb (1) zum betriebsmäßigen Schalten bei dem Ausschaltvorgang eine Betätigungskontur (26) auslenkt.