DE102021204082A1

DE102021204082A1 - Schneller Sicherheitsschalter und schnelles Sicherheitsschaltersystem

Info

Publication number: DE102021204082A1
Application number: DE102021204082.9A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Einschenk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2022-10-27
Also published as: WO2022223265A1; EP4298654A1; US20240242906A1; CN117178338A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen schnellen Sicherheitsschalter (100), wobei der schnelle Sicherheitsschalter (100) ein Schaltergehäuse (110) aufweist, wobei das Schaltergehäuse (110) aufweist:- sechs Gehäuseaußenseiten (112), mit einer Gehäusefrontseite (113), einer offenen Gehäuserückseite (114), einer Gehäuseoberseite (115), einer Gehäuseunterseite (116), einer ersten Gehäuseseite (117) und einer zweiten Gehäuseseite (118),- eine Bedienwerkzeugschnittstelle (120), die durch eine der Gehäuseaußenseiten (112) bedienbar ist, und- ein oder mehr Anschlusselemente (130) zur Steuerung des schnellen Sicherheitsschalters (100), der schnelle Sicherheitsschalter (100) mit einem elektromagnetischen Auslöser (300) entklinkbar ist und der schnelle Sicherheitsschalter (100) einen Bewegkontakt (200) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen schnellen Sicherheitsschalter und ein System mit einem solchen Sicherheitsschalter.
Sicherheitsschalter, auch Schnellerder oder Kurzschlussschalter, sind insbesondere aus der Mittelspannung, also zwischen 1000V und etwa 52,5kV zum Löschen von Lichtbögen im Fehlerfall bekannt. Auch unterhalb von 1000V Nennspannung besteht aber ein Bedarf an solchen Sicherheitsschaltern.
Aus dem Stand der Technik sind Geräte für Mittelspannungsanwendungen bekannt, die Schaltzeiten von unter 5ms mittels eines einpoligen Schalters und einer Sprengladung als Antrieb erreichen. Eine Wiederverwendung des Schalters ist nach Auslösung nicht möglich.
Weiter bekannt ist auch ein System, bei dem ein elektromagnetischer Antrieb drei Pole in einem Vorgang schaltet, wobei der Schalteraufbau hier komplex ist.
Weiter bekannt ist auch eine Vorrichtung mit einer elektromagnetischen Entklinkung, Auslösung und einem Federantrieb.
Die Verwendung eines Magnetauslösers mit einer Verklinkung ist gemäß der DE102018216210A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es nun einen verbesserten Sicherheitsschalter bereitzustellen, der Nachteile aus dem Stand der Technik behebt.
Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen schnellen Sicherheitsschalter, wobei der schnelle Sicherheitsschalter ein Schaltergehäuse aufweist, wobei das Schaltergehäuse aufweist:

- sechs Gehäuseaußenseiten, mit einer Gehäusefrontseite, einer offenen Gehäuserückseite, einer Gehäuseoberseite, einer Gehäuseunterseite, einer ersten Gehäuseseite und einer zweiten Gehäuseseite,
- eine Bedienwerkzeugschnittstelle, die durch eine der Gehäuseaußenseiten bedienbar ist, und
- ein oder mehr Anschlusselemente zur Steuerung des schnellen Sicherheitsschalters,

- elektrisch leitend mit einem vierten Polanschluss verbunden ist, und
- elektrisch getrennt von einem ersten Polanschluss und einem zweiten Polanschluss und einem dritten Polanschluss angeordnet ist,

- elektrisch leitend mit einem vierten Polanschluss verbunden ist, und
- den ersten Polanschluss und den zweiten Polanschluss und den dritten Polanschluss elektrisch leitend und kontaktierend angeordnet ist,

Bevorzugt wird, dass der schnelle Sicherheitsschalter eine erste Festkontaktanordnung, eine zweite Festkontaktanordnung und eine dritte Festkontaktanordnung aufweist, wobei die erste Festkontaktanordnung elektrisch leitend mit dem ersten Polanschluss verbunden ist, die zweite Festkontaktanordnung elektrisch leitend mit dem zweiten Polanschluss verbunden ist und die dritte Festkontaktanordnung elektrisch leitend mit dem dritten Polanschluss verbunden ist, und der Bewegkontakt ausgestaltet ist, bei einem Übergang von der ersten Position in die zweite Position die ersten Festkontaktanordnung, die zweite Festkontaktanordnung und die dritte Festkontaktanordnung nahezu gleichzeitig, also bevorzugt innerhalb von 1ms, zu kontaktieren, so dass die erste Festkontaktanordnung, die zweite Festkontaktanordnung und die dritte Festkontaktanordnung nahezu gleichzeitig miteinander und dem vierten Polanschluss elektrisch leitend verbunden sind.
Auch wird bevorzugt, dass der Bewegkontakt eine erste Ausdehnung, eine zweite Ausdehnung und eine dritte Ausdehnung aufweist, wobei die erste Ausdehnung parallel zu den Bewegungsrichtungen des Bewegkontaktes liegt und der Bewegkontakt entlang der ersten Ausdehnung eine Verdickung in der dritten Ausdehnung aufweist, wobei die erste Festkontaktanordnung, die zweite Festkontaktanordnung und die dritte Festkontaktanordnung in der zweiten Position den Bewegkontakt an der Verdickung elektrisch kontaktieren.
Bevorzugt wird auch, dass die erste Festkontaktanordnung, die zweite Festkontaktanordnung und die dritte Festkontaktanordnung in der ersten Position den Bewegkontaktan einem gegenüber der Verdickung dünneren Bereich des Bewegkontaktes derart angeordnet sind, dass die erste Festkontaktanordnung, die zweite Festkontaktanordnung und die dritte Festkontaktanordnung in der ersten Position vom Bewegkontakt beabstandet sind und den Bewegkontakt nicht elektrisch kontaktieren.
Weiter wird bevorzugt, dass die erste Festkontaktanordnung einen ersten ersten Festkontakt auf einer ersten Seite des Bewegkontaktes und einen zweiten ersten Festkontakt auf der ersten Seite des Bewegkontaktes aufweist, die zweite Festkontaktanordnung einen ersten zweiten Festkontakt auf einer zweiten Seite des Bewegkontaktes und einen zweiten zweiten Festkontakt auf der zweiten Seite des Bewegkontaktes aufweist, und die dritte Festkontaktanordnung einen ersten dritten Festkontakt auf der ersten Seite des Bewegkontaktes und einen zweiten dritten Festkontakt auf einer zweiten Seite des Bewegkontaktes aufweist. Dies bewirkt eine gleichmäßige Belastung und Kraftbeaufschlagung für den Bewegkontakt beim Kontaktieren der Festkontakte.
Bevorzugt wird auch, dass jeweils die erste Festkontaktanordnung, die zweite Festkontaktanordnung und die dritte Festkontaktanordnung derart mit einer Kraft beaufschlagt und angeordnet sind, dass die erste Festkontaktanordnung, die zweite Festkontaktanordnung und die dritte Festkontaktanordnung in der ersten Position jeweils den Bewegkontakt nicht elektrisch kontaktieren und in der zweiten Position den Bewegkontakt elektrisch kontaktieren und mit jeweils einer Haltekraft an den Bewegkontakt gedrückt werden.
Auch wird bevorzugt, dass jede der Festkontaktanordnungen mit einer Stromband-Kontakt-Kombination gebildet werden, wobei die Stromband-Kontakt-Kombination jeweils mit

- einem Bewegelement, das mit einem oder mehr von einem Gewebeband oder Litzen oder Lamellen gebildet ist, wobei das Bewegelement
- oein erstes Bewegelementende und ein zweites Bewegelementende aufweist und
- ◯ das erste Bewegelementende einen ersten Bewegelementanschluss aufweist, der mittels Schweißen, Pressen und/oder Löten gebildet ist und das zweite Bewegelementende einen zweiten Bewegelementanschluss aufweist, der mittels Schweißen, Pressen und/oder Löten gebildet ist,
- einem Festkontakt, der am erste Bewegelementanschluss oder zweiten Bewegelementanschluss angeordnet ist, gebildet ist, wobei der Festkontakt durch das Bewegelement beweglich anordbar ist. Beweglich anordbar ist hier so zu verstehen, dass in einer ordnungsgemäß montierten Weise der Festkontakt eine Beweglichkeit aufweist, die insbesondere eine beschränkte Ausweichbewegung erlaubt, bei der der Festkontakt bei einem Auftreffen eines Bewegkontaktes auf den Festkontakt eine beschränkte Ausweichbewegung vom Bewegkontakt weg, insbesondere eine Ausweichbewegung senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des Bewegkontaktes, erlaubt. Mit anderen Worten beweglich anordbar bedeutet hier, dass der Festkontakt durch den Bewegkontakt bewegbar ist, insbesondere der Festkontakt eine Ausweichbewegung in Bezug auf den Bewegkontakt, insbesondere senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bewegkontaktes ausführen kann. Der Festkontakt ist also kein aktiv bewegtes Element, sondern ein durch den Bewegkontakt bewegbares, insbesondere zu einer beschränkten Ausweichbewegung ausgestaltetes Element.

Der Festkontakt kann dabei vollständig von dem oder den Festkontaktfingern gebildet werden oder noch weitere Elemente, wie einen Festkontaktfingerträger, einen Festkontaktträger oder eine Ausweichbewegungsbeschränkung aufweisen.
Eine solche Segmentierung, also Aufspaltung, des Festkontaktes in einzelne Festkontaktfinger führt zu einer höheren Zuverlässigkeit bei der Kontaktierung zwischen Bewegkontakt und Festkontakt.
Insbesondere wird bevorzugt, dass der Festkontakt zwei oder mehr Festkontaktfinger aufweist, wobei

- die Festkontaktfinger mit dem ersten Bewegelementende oder dem zweiten Bewegelementende verbunden sind, und
- das mit den Festkontaktfingern verbundene erste Bewegelementende oder zweite Bewegelementende zusammen mit einem ersten Bewegelementabschnitt des Bewegelementes derart geschlitzt, also segmentiert, ist, dass das mit den Festkontaktfingern verbundene erste Bewegelementende oder zweite Bewegelementende Bewegelementendsegmente aufweist und jeweils nur ein Festkontaktfinger mit jeweils einem Bewegelementendsegment verbunden ist.

Dadurch wird insbesondere eine unabhängige Beweglichkeit der Festkontaktfinger untereinander ermöglicht, was die Zuverlässigkeit des Aufbaus weiter steigert. Unter geschlitzt ist hier eine Auftrennung, insbesondere eine Segmentierung zu verstehen.
Besonders bevorzugt wird, dass jeder der zwei oder mehr Festkontaktfinger mit jeweils einem Bewegelementsegment durch Löten, Schweißen oder Pressen verbunden ist.
Auch wird bevorzugt, dass jeder der zwei oder mehr Festkontaktfinger eine erste Aufnahme für eine Ausweichbewegungsbeschränkung aufweist. Das ermöglicht eine definierte, also vorbestimmte zulässige Ausweichbewegung, insbesondere ohne dabei eine sichere, also zuverlässige, Kontaktierung zu gefährden.
Bevorzugt wird auch, dass jeder der zwei oder mehr Festkontaktfinger eine zweite Aufnahme für einen Festkontaktfingerträger aufweist. Eine solche zweite Aufnahme für einen Festkontaktfingerträger ermöglicht eine modulare Vorfertigung, also die Möglichkeit, die Festkontakte in einem Festkontaktfingerträger als eine Baugruppe zu montieren und dann diese Baugruppe einfach in ein vorgegebenes Kontaktsystem zu integrieren. Eine solche Vormontage reduziert Montagekosten, Montagezeit und die Montagezuverlässigkeit, also die Reduzierung von Fehlerquellen, insbesondere wenn solche vormontierte Baugruppen separat getestet werden.
Weiter wird bevorzugt, dass an dem ersten Bewegelementende oder dem zweite Bewegelementende, das nicht mit dem Festkontakt verbunden ist, eine Befestigungsmittelaufnahme vorgesehen ist. Eine solche Befestigungsmittelaufnahme ermöglicht einfaches Verbinden der Stromband-Kontakt-Kombination mit einem Kontaktsystem, insbesondere ohne stoffschlüssige Verbindungen zu fordern.
Bevorzugt wird auch, dass am Festkontakt eine oder mehr Krafteinleitungspunkte vorgesehen sind. Solche Krafteinleitungspunkte ermöglichen ein Aufbringen einer Kraft, insbesondere einer Federkraft, auf den Festkontakt, die bevorzugt entgegen der möglichen Richtung der Ausweichbewegung gerichtet ist. So kann ein zusätzlicher Anpressdruck zwischen dem Festkontakt und einem Bewegkontakt in dem Zustand erzeugt werden, in dem der Bewegkontakt den Festkontakt elektrisch kontaktiert. Insbesondere ist die Richtung der Ausweichbewegung senkrecht zur Richtung der Bewegung des Bewegkontaktes.
Auch wird bevorzugt, dass jede Stromband-Kontakt-Kombination derart U-förmig, mit einem ersten Schenkel des U, also der U-Form, und einem zweiten Schenkel des U, also der U-Form, angeordnet ist, dass in der zweiten Position des schnellen Sicherheitsschalters ein Stromfluss durch die Stromband-Kontakt-Kombinationen eine abstoßende Kraft zwischen dem jeweils ersten Schenkel des U und dem zweiten Schenkel des U bewirkt, und so jeweils den Festkontakt gegen den Bewegkontakt drückt und so den Kontaktandruck erhöht.
Dabei bilden insbesondere das Bewegelement und der Festkontakt die U-Form aus, das heißt, der erste Bewegelementanschluss oder der zweite Bewegelementanschluss bildet bevorzugt einen ersten Schenkel der U-Form und der Festkontakt bildet bevorzugt einen zweiten Schenkel der U-Form.
Bevorzugt wird auch, dass der erste Polanschluss, der zweite Polanschluss, der dritte Polanschluss und der vierte Polanschluss auf einer dem elektromagnetischen Auslöser gegenüberliegenden Seite angeordnet sind und der Bewegkontakt über ein oder mehr Strombänder mit dem vierten Polanschluss verbunden ist. Die Stromzuführung zu dem Bewegkontakt erfolgt also von der gleichen Seite wie die Anschlüsse für die Festkontakte.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Einrichtung gelten alle zu dem erfindungsgemäßen Verfahren voranstehend und nachfolgend gemachten Ausführungen und umgekehrt in entsprechender Weise, insbesondere ist die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in jeder beliebigen Ausführungsform oder einer Kombination beliebiger Ausführungsformen eingerichtet. Auch hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung wird auf die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile verwiesen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die spezifische Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels ist für die allgemeine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung in keiner Weise einschränkend zu verstehen; vielmehr können einzelne Ausgestaltungsmerkmale des Ausführungsbeispiels in beliebiger Weise frei untereinander und mit den voranstehend beschriebenen Merkmalen kombiniert werden.

1: Schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters im offenen und verklinkten Zustand;
2: Schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters im geschlossenen und entklinkten Zustand;
3: Schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters;
4: Schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters;
5: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stromband-Kontakt-Kombination für einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter;
6: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stromband-Kontakt-Kombination mit Festkontaktfingern für einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter;
7: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bewegkontaktes für einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter;
8: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung von Festkontakten um den Bewegkontakt von einer ersten Seite des Bewegkontaktes für einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter;
9: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung von Festkontakten um den Bewegkontakt von einer zweiten Seite des Bewegkontaktes für einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter.

Die 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters 100 im offenen und verklinkten Zustand.
Der Sicherheitsschalter 100 weist ein Gehäuse auf, wobei von dem Gehäuse in der 1 eine offene Gehäuserückseite 114, eine erste Gehäuseseite 117, eine zweite Gehäuseseite 118 und eine Gehäusefrontseite sichtbar sind. Die Gehäuseoberseite 115 und Gehäuseunterseite 116 sind in der 1 nicht dargestellt.
In dem in der 1 dargestellten offenen Zustand kontaktieren die Festkontakte 215, hier sichtbar der erste erste Festkontakt 215 und der erste zweite Festkontakt 225, nicht den Bewegkontakt 200, das heißt die Festkontakte 215 sind elektrisch getrennt, isoliert, von dem Bewegkontakt 200. Die Verklinkung 310 ist verriegelt, also der Sicherheitsschalter 100 verklinkt. Die Verklinkung 310 kann durch den elektromagnetischen Auslöser 300 ausgelöst, also entklinkt, werden. Das Entklinken der Verklinkung 310 bewirkt, dass ein Energiespeicher, hier ein mechanischer Energiespeicher in Form eines Federspeichers 340, insbesondere in Form eines Tellerfederpaketes, die gespeicherte Energie frei gibt, hier insbesondere in Form einer Bewegung des Bewegkontaktes 200. Der Federspeicher 340 ist mittels der Bedienwerkzeugschnittstelle 120 spannbar, also wieder mit Energie beaufschlagbar. Weiter wird mittels der Bedienwerkzeugschnittstelle 120 die Verklinkung nach dem Spannen des Federspeichers 340 wieder von der entklinkten Position in die verklinkte Position überführt, so dass mittels des elektromagnetischen Auslösers 300 eine erneute Schalthandlung auslösbar ist. Der elektromagnetische Auslöser 300, die Verklinkung 310 und der Federspeicher 340 bilden hier den Antrieb des Sicherheitsschalters 100.
Der Federspeicher 100 ist mit dem Bewegkontakt 200 mechanisch verbunden, wobei der Federspeicher 340 bevorzugt über ein elektrisch isolierendes Verbindungsstück 190 mit dem Bewegkontakt 200 mechanisch verbunden ist.
Der Bewegkontakt ist beweglich, aber elektrisch leitend, mit einem vierten Polanschluss 240 verbunden, wobei die bewegliche und elektrisch leitende Verbindung bevorzugt mittels eines oder mehrerer Strombänder 250, insbesondere zwei Strombänder 250, erfolgt.
Der vierte Polanschluss 240 ist auf der offenen Gehäuserückseite 114 angeordnet. Auch an der offenen Gehäuserückseite 114 angeordnet sind der erste Polanschluss 210, der zweite Polanschluss 220 und der dritte Polanschluss 230. Der erste Polanschluss 210, der zweite Polanschluss 220, der dritte Polanschluss 230 und der vierte Polanschluss 240 sind dabei elektrisch voneinander isoliert angeordnet, was durch nicht gezeigt dielektrische Zwischenelemente, durch eine hier nicht gezeigte Beabstandung, siehe aber 4, oder eine isolierende Beschichtung realisierbar ist.
Die 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters 100 der 1 im geschlossenen und entklinkten Zustand.
Der Sicherheitsschalter 100 weist ein Gehäuse auf, wobei von dem Gehäuse in der 2 eine offene Gehäuserückseite 114, eine erste Gehäuseseite 117, eine zweite Gehäuseseite 118 und eine Gehäusefrontseite sichtbar sind. Die Gehäuseoberseite 115 und Gehäuseunterseite 116 sind in der 2 nicht dargestellt.
In dem in der 2 dargestellten geschlossene Zustand kontaktieren die Festkontakte 215, hier sichtbar der erste erste Festkontakt 215 und der erste zweite Festkontakt 225, den Bewegkontakt 200 elektrisch. Die Verklinkung 310 ist entriegelt, also der Sicherheitsschalter 100 entklinkt. Die Verklinkung 310 ist durch den elektromagnetischen Auslöser 300 ausgelöst, also entklinkt.
Die Festkontakte 215, hier erkennbar der erste erste Festkontakt 215 und der erste zweite Festkontakt 225, sind jeweils mit einer Ausweichbewegungsbeschränkung 150 und einem Festkontaktfingerträger 160 verbunden. Die jeweils zum Verbinden genutzte erste Aufnahme 216 für die Ausweichbewegungsbeschränkung 150 und zweite Aufnahme 217 für den Festkontaktfingerträger sind in den 5 und 6 gezeigt, nicht aber der 2.
Der Federspeicher 340 ist mittels der Bedienwerkzeugschnittstelle 120 spannbar, also wieder mit Energie beaufschlagbar. Weiter wird mittels der Bedienwerkzeugschnittstelle 120 die Verklinkung nach dem Spannen des Federspeichers 340 wieder von der entklinkten Position in die verklinkte Position der 1 überführt, so dass mittels des elektromagnetischen Auslösers 300 eine erneute Schalthandlung auslösbar ist. Der elektromagnetische Auslöser 300, die Verklinkung 310 und der Federspeicher 340 bilden auch hier den Antrieb des Sicherheitsschalters 100.
Der Bewegkontakt ist beweglich, aber elektrisch leitend, mit einem vierten Polanschluss 240 verbunden, wobei die bewegliche und elektrisch leitende Verbindung bevorzugt mittels eines oder mehrerer Strombänder 250, insbesondere zwei oder vier Strombänder 250, erfolgt.
Der vierte Polanschluss 240 ist auf der offenen Gehäuserückseite 114 angeordnet. Auch an der offenen Gehäuserückseite 114 angeordnet sind der erste Polanschluss 210, der zweite Polanschluss 220 und der dritte Polanschluss 230. Der erste Polanschluss 210, der zweite Polanschluss 220, der dritte Polanschluss 230 und der vierte Polanschluss 240 sind dabei elektrisch voneinander isoliert angeordnet, was durch nicht gezeigt dielektrische Zwischenelemente, durch eine hier nicht gezeigte Beabstandung, siehe aber 4, oder eine isolierende Beschichtung realisierbar ist.
Die 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters 100 mit der offenen Gehäuserückseite 114, der Gehäusefrontseite 113 mit Bedienwerkzeugschnittstelle 120, der Gehäuseoberseite 115 und der Gehäuseunterseite 116 mit Anschlusselementen 130. Die Anschlusselemente 130 dienen der elektrischen und/oder optischen Kontaktierung zum Ansteuern Monitoren des Sicherheitsschalters 100, bieten also eine Kommunikationsschnittstelle. In der Darstellung der 3 sind der erste zweite Festkontakt 225, der zweite zweite Festkontakt 225' und der erste dritte Festkontakt 235 auf einer Seite des Bewegkontaktes 200 dargestellt.
Einige der Anschlusselemente 130 sind mit dem elektromagnetischen Auslöser 300 verbunden, so dass der elektromagnetische Auslöser 300 über diese Verbindung ausgelöst und optional auch überwacht werden kann. Weiter optional sind einige Anschlusselemente 130 mit einer Positionsbestimmung 315 derart verbunden, dass die Position der Verklinkung überwacht werden kann.
Die 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters 100, mit der offenen Gehäuserückseite 114, der Gehäuseunterseite 116 mit Anschlusselementen 130, der ersten Gehäuseseite 117 und der zweiten Gehäuseseite 118.
An der offenen Gehäuserückseite 114 sind der erste Polanschluss 210, der zweite Polanschluss 220, der dritte Polanschluss 230 und der vierte Polanschluss 240 voneinander elektrisch isoliert angeordnet, was hier durch eine Beabstandung des ersten Polanschlusses 210, des zweiten Polanschlusses 220, des dritten Polanschlusses 230 und des vierten Polanschlusses 240 erreicht ist. Der vierte Polanschluss 240 ist hier durch ein optionales, elektrisch isolierendes Halteelement 245 zusätzlich befestigt.
Der vierte Polanschluss 240 ist mit vier sichtbaren Strombändern 250 mit dem hier nicht gezeigten Bewegkontakt 200 elektrisch leitend verbunden, wobei zwei der Strombänder 250 sichtbar und zwei Strombänder von dem vierten Polanschluss 240 verdeckt sind.
Die 5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stromband-Kontakt-Kombination 1 mit einem Festkontakt 215 und einem Bewegelement 255. Das Bewegelement 255 weist ein erstes Bewegelementende 256 und ein zweites Bewegelementende 257 auf. Das erste Bewegelementende 256 bildet mittels Schweißen, Pressen und/oder Löten einen ersten Bewegelementanschluss und das zweites Bewegelementende 257 bildet mittels Schweißen, Pressen und/oder Löten einen zweiten Bewegelementanschluss. An dem zweiten Bewegelementanschluss am zweiten Bewegelementende 257 ist hier beispielhaft der Festkontakt 215 angeordnet. Der erste Bewegelementanschluss am ersten Bewegelementende 256 weist hier beispielhaft und bevorzugt zwei Befestigungsmittelaufnahmen 254 auf. Der Festkontakt 215 weist hier beispielhaft eine erste Aufnahme 216 für eine nicht gezeigte Ausweichbewegungsbeschränkung 150 auf.
Weiter ist eine optionale zweite Aufnahme 217 am Festkontakt gezeigt, die zur Aufnahme eines hier nicht gezeigten Festkontaktfingerträger dienen.
Der Festkontakt 215 ist derart mit dem zweiten Bewegelementanschluss verbunden, dass der Festkontakt 215 durch das Bewegelement 255 bewegbar ist. Insbesondere ist der Festkontakt so in der Lage eine Ausweichbewegung in Bezug auf einen nicht gezeigten Bewegkontakt auszuführen, wobei der Bewegkontakt eine Bewegungsrichtung 201 aufweist und der Festkontakt 215 eine Bewegung in eine weitere Bewegungsrichtung 203 senkrecht zur Bewegungsrichtung 201 des Bewegkontaktes ausführen kann.
Die Verbindung des Festkontakt 215 mit dem zweiten Bewegelementanschluss erfolgt bevorzugt mittel Schweißen, Pressen, Schrauben, Nieten und/oder Löten, besonders bevorzugt mittels Schweißen.
Weiter sind optional Krafteinleitungspunkte 218 vorgesehen, die ein Aufbringen einer Kraft, insbesondere einer Federkraft, auf die Festkontakte 215, die bevorzugt entgegen der möglichen Richtung der Ausweichbewegung gerichtet ist.
Die 6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stromband-Kontakt-Kombination 1 mit Festkontaktfingern 215a, 215b, 215c, 215d und einem Bewegelement 255 mit einem ersten Bewegelementende 256 und einem zweiten Bewegelementende 257 auf.
Das Bewegelement 255 ist in einem ersten Bewegelementabschnitt 255a hin zum zweiten Bewegelementende 257 derart geschlitzt oder segmentiert, dass Bewegelementendsegmente 255b, 255c, 255d, 255e gebildet sind, die jeweils mit einem Festkontaktfinger 215a, 215b, 215c, 215d verbunden sind. Dadurch ist in diesem Ausführungsbeispiel jeder der Festkontaktfinger 215a, 215b, 215c, 215d einzeln beweglich.
Das erste Bewegelementende 256 bildet mittels Schweißen, Pressen und/oder Löten einen ersten Bewegelementanschluss und das zweites Bewegelementende 257 bildet mittels Schweißen, Pressen und/oder Löten einen zweiten Bewegelementanschluss. An dem zweiten Bewegelementanschluss am zweiten Bewegelementende 257 sind hier beispielhaft die Festkontaktfinger 215a, 215b, 215c, 215d angeordnet. Der erste Bewegelementanschluss am ersten Bewegelementende 256 weist hier beispielhaft und bevorzugt zwei Befestigungsmittelaufnahmen 254 auf. Die Festkontaktfinger 215a, 215b, 215c, 215d weisen hier beispielhaft jeweils erste Aufnahmen 216 für eine nicht gezeigte Ausweichbewegungsbeschränkung auf.
Weiter ist eine optionale zweite Aufnahme 217 an den einzelnen Festkontaktfingern 215a, 215b, 215c, 215d gezeigt, die zur Aufnahme eines hier nicht gezeigten Festkontaktfingerträgers dienen.
Die Festkontaktfinger 215a, 215b, 215c, 215d sind derart mit dem zweiten Bewegelementanschluss verbunden, dass die Festkontaktfinger 215a, 215b, 215c, 215d durch das Bewegelement 255 bewegbar sind. Insbesondere sind die Festkontaktfinger so in der Lage eine Ausweichbewegung in Bezug auf einen nicht gezeigten Bewegkontakt auszuführen, wobei der Bewegkontakt eine Bewegungsrichtung 201 aufweist und der Festkontakt 215 eine Bewegung in eine weitere Bewegungsrichtung 203 senkrecht zur Bewegungsrichtung 201 des Bewegkontaktes ausführen kann.
Die Verbindung der Festkontaktfinger 215a, 215b, 215c, 215d mit dem zweiten Bewegelementanschluss, bzw. mit den Bewegelementsegmenten 255b, 255c, 255d, 255e erfolgt bevorzugt mittel schweißen, pressen, schrauben, nieten und/oder löten, besonders bevorzugt mittels schweißen.
Weiter sind optional Krafteinleitungspunkte 218 vorgesehen, die ein Aufbringen einer Kraft, insbesondere einer Federkraft, auf die Festkontaktfinger 215a, 215b, 215c, 215d, die bevorzugt entgegen der möglichen Richtung der Ausweichbewegung gerichtet ist.
Die 7 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bewegkontaktes 200 für einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter 100.
Der Bewegkontakt 200 verfügt hier über eine Verdickung 207 mit einer Ankopplungsseite 205 an den Federspeicher 340, wobei die Ankopplung an den Federspeicher über ein in 1 gezeigtes elektrisch isolierendes Verbindungsstück 190 erfolgen kann. Auf der der Ankopplungsseite 205 gegenüberliegenden Seite weist die Verdickung 207 hier eine optionale abgerundete Kante 206 oder Schulter 206 der Verdickung 207 des Bewegkontaktes 200 auf.
Der dünneren Bereich 208 des Bewegkontaktes 200 weist eine Oberseite 204 des Bewegkontaktes 200 auf.
Der Bewegkontakt weist:

- eine erste Ausdehnung 201 auf, die auch eine Bewegrichtung 201 des Bewegkontaktes 200 ist;
- eine zweite Ausdehnung 202 des Bewegkontaktes 200 auf; und
- eine dritte Ausdehnung 203 des Bewegkontaktes 200 auf, die auch eine weitere Bewegungsrichtung 203 senkrecht zur Bewegungsrichtung 201 des Bewegkontaktes 200 ist.

Der Bewegkontakt ist also im ordnungsgemäß montierten Zustand entlang der Bewegrichtung 201 bewegbar.
Die Verdickung 207 des Bewegkontaktes 200 dient der elektrischen Kontaktierung der Festkontakte 215 im geschlossenen Zustand, während sich die Festkontakte im geöffneten Zustand elektrisch getrennt vom Bewegkontakt 200 im Umfeld des dünneren Bereichs 208 des Bewegkontaktes 200 befinden.
Durch die Bewegung des Bewegkontaktes 200 in die Bewegrichtung 201 des Bewegkontaktes 200 kann der Bewegkontakt von dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand und umgekehrt überführt werden.
Die 8 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung von Festkontakten 215, 215', 235' um den Bewegkontakt 200 von einer ersten Seite 203a des Bewegkontaktes 200, mit einem Stromband 250, für einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter 100.
Der Bewegkontakt 200 weist wieder eine Verdickung 207 mit einer Schulter 206 und einen dünneren Bereich 208 auf.
Auf der ersten Seite 203a des Bewegkontaktes 200 ist ein erster erster Festkontakt 215 und ein zweiter erster Festkontakt 215' in einer erste Festkontaktanordnung 214 und ein zweiter dritter Festkontakt 235' der dritten Festkontaktanordnung 234 angeordnet. Dargestellt ist der offene Zustand des Sicherheitsschalters 100. In der gezeigten bevorzugten Ausführung sind die erste Festkontaktanordnung 214 und der zweite dritte Festkontakt 235' voneinander weiter beabstandet als der erste erste Festkontakt 215 und der zweite erste Festkontakt 215' voneinander beabstandet sind. Diese größere Beabstandung zwischen erster Festkontaktanordnung 214 und dritter Festkontaktanordnung 234 bewirken eine verbesserte elektrische Isolation von unterschiedlichen Phasen bei gleichzeitiger Kompaktheit des Sicherheitsschalters 100.
Die 9 zeit schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung von Festkontakten 225, 225', 235 um den Bewegkontakt 200 von einer zweiten Seite 203b des Bewegkontaktes 200, mit einem Stromband 250, für einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter 100.
Der Bewegkontakt 200 weist wieder eine Verdickung 207 mit einer Schulter 206 und einen dünneren Bereich 208 auf.
Auf der zweiten Seite 203b des Bewegkontaktes 200 ist ein erster zweiter Festkontakt 225 und ein zweiter zweiter Festkontakt 225' in einer zweiten Festkontaktanordnung 224 und ein erster dritter Festkontakt 235 der dritten Festkontaktanordnung 234 angeordnet. Dargestellt ist der offene Zustand des Sicherheitsschalters 100. In der gezeigten bevorzugten Ausführung sind die zweite Festkontaktanordnung 224 und der erste dritte Festkontakt 235 voneinander weiter beabstandet als der erste zweite Festkontakt 225 und der zweite zweite Festkontakt 225' voneinander beabstandet sind. Diese größere Beabstandung zwischen zweiter Festkontaktanordnung 224 und dritter Festkontaktanordnung 234 bewirken eine verbesserte elektrische Isolation von unterschiedlichen Phasen bei gleichzeitiger Kompaktheit des Sicherheitsschalters 100.
Bezugszeichenliste

1: Stromband-Kontakt-Kombination
100: schneller Sicherheitsschalter;
110: Schaltergehäuse des schnellen Sicherheitsschalters (100) ;
112: Gehäuseaußenseiten, insgesamt sechs;
113: Gehäusefrontseite;
114: offene Gehäuserückseite;
115: Gehäuseoberseite;
116: Gehäuseunterseite;
117: erste Gehäuseseite;
118: zweite Gehäuseseite;
120: Bedienwerkzeugschnittstelle;
130: Anschlusselemente;
150: Ausweichbewegungsbeschränkung;
160: Festkontaktfingerträger;
190: elektrisch isolierendes Verbindungsstück;
200: Bewegkontakt;
201: erste Ausdehnung des Bewegkontaktes und Bewegrichtung des Bewegkontaktes 200;
202: zweite Ausdehnung des Bewegkontaktes 200;
203: dritte Ausdehnung des Bewegkontaktes 200 und weitere Bewegungsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bewegkontaktes 200;
203a: erste Seite des Bewegkontaktes 200;
203b: zweite Seite des Bewegkontaktes 200;
204: Oberseite des Bewegkontaktes 200;
205: Ankopplungsseite an den Federspeicher 340;
206: abgerundete Kante, Schulter der Verdickung 207 des Bewegkontaktes 200;
207: Verdickung am Bewegkontakt 200;
208: dünneren Bereich des Bewegkontaktes 200;
210: ersten Polanschluss;
214: erste Festkontaktanordnung;
215: erster erster Festkontakt und Festkontakt;
215': zweiter erster Festkontakt;
215a: erster Festkontaktfinger;
215b: zweiter Festkontaktfinger;
215c: dritter Festkontaktfinger;
215d: vierter Festkontaktfinger;
216: erste Aufnahme;
217: zweite Aufnahme;
218: Krafteinleitungspunkte;
220: zweiter Polanschluss;
224: zweite Festkontaktanordnung;
225: erster zweiter Festkontakt;
225': zweiter zweiter Festkontakt;
230: dritter Polanschluss;
234: dritte Festkontaktanordnung;
235: erster dritter Festkontakt;
235': erster dritter Festkontakt;
240: vierter Polanschluss;
245: Halteelement;
250: Stromband;
254: Befestigungsmittelaufnahme;
255: Bewegelement;
255a: erster Bewegelementabschnitt;
255b: Bewegelementsegment;
255c: Bewegelementsegment;
255d: Bewegelementsegment;
255e: Bewegelementsegment;
256: erstes Bewegelementende;
257: zweites Bewegelementende;
300: elektromagnetischen Auslöser;
310: Verklinkung;
315: Positionsgeber;
340: Federspeicher.

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

DE 102018216210 A1 [0006]

Claims

Schneller Sicherheitsschalter (100), dadurch gekennzeichnet, das s der schnelle Sicherheitsschalter (100) ein Schaltergehäuse (110) aufweist, wobei das Schaltergehäuse (110) aufweist: - sechs Gehäuseaußenseiten (112), mit einer Gehäusefrontseite (113), einer offenen Gehäuserückseite (114), einer Gehäuseoberseite (115), einer Gehäuseunterseite (116), einer ersten Gehäuseseite (117) und einer zweiten Gehäuseseite (118), - eine Bedienwerkzeugschnittstelle (120), die durch eine der Gehäuseaußenseiten (112) bedienbar ist, und - ein oder mehr Anschlusselemente (130) zur Steuerung des schnellen Sicherheitsschalters (100), der schnelle Sicherheitsschalter (100) mit einem elektromagnetischen Auslöser (300) entklinkbar ist und der schnelle Sicherheitsschalter (100) einen Bewegkontakt (200) aufweist, der mittels einem Federspeicher (340) bewegbar ist, wobei der Federspeicher (340) in einer vorgespannten Position verklinkt ist und die Verklinkung mit dem elektromagnetischen Auslöser (300) lösbar ist, der Bewegkontakt (200) derart ausgestaltet ist, dass der Bewegkontakt (200) in einer ersten Position: - elektrisch leitend mit einem vierten Polanschluss (240) verbunden ist, und - elektrisch getrennt von einem ersten Polanschluss (210) und einem zweiten Polanschluss (220) und einem dritten Polanschluss (230) angeordnet ist, und dass der Bewegkontakt (200) in einer zweiten Position: - elektrisch leitend mit einem vierten Polanschluss (240) verbunden ist, und - den ersten Polanschluss (210) und den zweiten Polanschluss (220) und den dritten Polanschluss (230) elektrisch leitend und kontaktierend angeordnet ist, wobei der schnelle Sicherheitsschalter (100) durch das Entklinken mit dem elektromagnetischen Auslöser (300) von der ersten Position in die zweite Position überführbar ist und wobei der schnelle Sicherheitsschalter (100) über die Bedienwerkzeugschnittstelle (120) von der zweiten Position in die erste Position überführbar ist.
Schneller Sicherheitsschalter (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das s der schnelle Sicherheitsschalter (100) eine erste Festkontaktanordnung (214), eine zweite Festkontaktanordnung (224) und eine dritte Festkontaktanordnung (234) aufweist, wobei die erste Festkontaktanordnung (214) elektrisch leitend mit dem ersten Polanschluss (210) verbunden ist, die zweite Festkontaktanordnung (224) elektrisch leitend mit dem zweiten Polanschluss (220) verbunden ist und die dritte Festkontaktanordnung (234) elektrisch leitend mit dem dritten Polanschluss (230) verbunden ist, und der Bewegkontakt (200) ausgestaltet ist, bei einem Übergang von der ersten Position in die zweite Position die erste Festkontaktanordnung (214), die zweite Festkontaktanordnung (224) und die dritte Festkontaktanordnung (234) nahezu gleichzeitig zu kontaktieren.
Schneller Sicherheitsschalter (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegkontakt (200) eine erste Ausdehnung (201), eine zweite Ausdehnung (202) und eine dritte Ausdehnung (203) aufweist, wobei die erste Ausdehnung (201) parallel zu den Bewegungsrichtungen des Bewegkontaktes (200) liegt und der Bewegkontakt (200) entlang der ersten Ausdehnung (201) eine Verdickung (207) in der dritten Ausdehnung (203) aufweist, wobei die erste Festkontaktanordnung (214), die zweite Festkontaktanordnung (224) und die dritte Festkontaktanordnung (234) in der zweiten Position den Bewegkontakt (200) an der Verdickung (207) elektrisch kontaktieren.
Schneller Sicherheitsschalter (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Festkontaktanordnung (214), der zweite Festkontaktanordnung (224) und der dritte Festkontaktanordnung (234) in der ersten Position den Bewegkontakt (200) an einem gegenüber der Verdickung (207) dünneren Bereich (208) des Bewegkontaktes derart angeordnet sind, das der erste Festkontaktanordnung (214), der zweite Festkontaktanordnung (224) und der dritte Festkontaktanordnung (234) in der ersten Position vom Bewegkontakt (200) beabstandet sind und den Bewegkontakt (200) nicht elektrisch kontaktieren.
Schneller Sicherheitsschalter (100) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Festkontaktanordnung (214) einen ersten Festkontakt (215) auf einer ersten Seite (203a) des Bewegkontaktes (200) und einen zweiten Festkontakt (215') auf der ersten Seite (203a) des Bewegkontaktes (200) aufweist, die zweite Festkontaktanordnung (224) einen ersten zweiten Festkontakt (225) auf einer zweiten Seite (203b) des Bewegkontaktes (200) und einen zweiten zweiten Festkontakt (225') auf der zweiten Seite (203b) des Bewegkontaktes (200) aufweist, und die dritte Festkontaktanordnung (234) einen ersten dritten Festkontakt (235) auf der ersten Seite (203a) des Bewegkontaktes (200) und einen zweiten dritten Festkontakt (235') auf einer zweiten Seite (203b) des Bewegkontaktes (200) aufweist.
Schneller Sicherheitsschalter (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das s jeweils die erste Festkontaktanordnung (214), die zweite Festkontaktanordnung (224) und die dritte Festkontaktanordnung derart mit einer Kraft beaufschlagt und angeordnet sind, dass die erste Festkontaktanordnung (214), die zweite Festkontaktanordnung (224) und die dritte Festkontaktanordnung in der ersten Position jeweils den Bewegkontakt (200) nicht elektrisch kontaktiert und in der zweiten Position den Bewegkontakt (200) elektrisch kontaktiert und mit einer Haltekraft an den Bewegkontakt gedrückt werden.
Schneller Sicherheitsschalter (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das s jeder der Festkontakte (215, 215', 225, 225', 235, 235') mit einer Stromband-Kontakt-Kombination (1) gebildet wird, wobei die Stromband-Kontakt-Kombination (1) jeweils mit - einem Bewegelement (255), das mit einem oder mehr von einem Gewebeband oder Litzen oder Lamellen gebildet ist, wobei das Bewegelement (255) oein erstes Bewegelementende (256) und ein zweites Bewegelementende (257) aufweist und odas erste Bewegelementende (256) einen ersten Bewegelementanschluss aufweist, der mittels schweißen, pressen und/oder löten gebildet ist und das zweite Bewegelementende (257) einen zweiten Bewegelementanschluss aufweist, der mittels schweißen, pressen und/oder löten gebildet ist, - einem Festkontakt (215), der am erste Bewegelementanschluss oder zweiten Bewegelementanschluss angeordnet ist, gebildet ist, wobei der Festkontakt (215) durch das Bewegelement (255) beweglich anordbar ist.
Schneller Sicherheitsschalter (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Festkontakt (215) ein, zwei oder mehr Festkontaktfinger (215a, 215b, 215c, 215d) aufweist, wobei die Festkontaktfinger (215a, 215b, 215c, 215d) einzeln an dem ersten Bewegelementende (256) oder dem zweiten Bewegelementende (257) mit dem Bewegelement (255) verbunden sind.
Schneller Sicherheitsschalter (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromband-Kontakt-Kombination (1) derart U-förmig, mit einem ersten Schenkel des U und einem zweiten Schenkel des U, angeordnet ist, dass in der zweiten Position des schnellen Sicherheitsschalters (100) ein Stromfluß durch die Stromband-Kontakt-Kombinationen (1) eine abstoßende Kraft zwischen dem jeweils ersten Schenkel des U und dem zweiten Schenkel des U bewirkt, und so jeweils den Festkontakt (215, 215', 225, 225', 235, 235') gegen den Bewegkontakt (200) drückt und so den Kontaktandruck erhöht.
Schneller Sicherheitsschalter (100) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Polanschluss (210), der zweite Polanschluss (220), der dritte Polanschluss (230) und der vierte Polanschluss (240) auf einer dem elektromagnetischen Auslöser (300) gegenüberliegenden Seite angeordnet sind und der Bewegkontakt über ein oder mehr Strombänder (250) mit dem vierten Polanschluss (240) verbunden ist. (Die Stromzuführung zu dem Bewegkontakt erfolgt also von der gleichen Seite wie die Anschlüsse für die Festkontakte.