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Die Erfindung betrifft allgemein
Starkstrom-Schaltgeräte
mit entnehmbaren Schalteinsätzen,
und speziell ein Starkstrom-Schaltgerät zur Verwendung mit Schalteinsätzen, die
an zwei einander gegenüberliegenden
Stirnseiten Schalteinsatz-Kontakte aufweisen, welches ein Gehäuse und
wenigstens ein, in dem Gehäuse
angeordnetes Paar von Schaltgerät-Kontakten
umfaßt,
wobei der Schalteinsatz in einer Richtung quer zur Längsrichtung
des Schaltgerätgehäuses und
senkrecht zur oben liegenden Fläche
seines Gehäuses
entnehmbar ist, und wobei eine Einschaltstellung des Schaltgeräts bei eingesetztem
Schalteinsatz und eine Ausschaltstellung bei aus dem Schaltgerät-Kontaktpaar
entnommenen Schalteinsatz gegeben ist. Die Erfindung betrifft auch
einen solchen Schalteinsatz.
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Im Stand der Technik sind derartige
Schalteinsätze
hauptsächlich
in Form von Schmelzsicherungen verbreitet. Insbesondere handelt
es sich um Sicherungseinsätze
des NH-Systems (Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungssystems)
für Nennströme von 2
bis 2000 A (bei Tests bis 50 000 A) und Nennspannungen zwischen
220 und 690 Volt, z.B. gemäß den Normen
VDE 0636 und EN 60 269 (IEC 269). Solche NH-Sicherungseinsätze haben
einen, im Querschnitt im wesentlichen quadratischen oder rechteckigen
zylindrischen Körper,
an dessen beiden Stirnseiten sich jeweils ein sog. Messerkontakt
in der die beiden Stirnseiten verbindenden Richtung erstreckt. In
dem Körper
befindet sich ein die beiden Messerkontakte verbindender Schmelzsicherungsdraht.
Aufgrund des ohmschen Widerstands des Schmelzsicherungsdrahts produzieren
derartige Sicherungseinsätze
im Betrieb Wärme.
Der Mantel des Körpers
ist aus diesem Grund aus einem wärmebeständigen Isoliermaterial,
und zwar meist aus Keramik hergestellt.
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Bei im Stand der Technik bekannten
Sicherungs-Schaltgeräten
haben solche Sicherungseinsätze
zwei Funktionen, und zwar dienen sie einerseits als Sicherung und
andererseits als (auswechselbare) Schaltbrücke eines Schalters. Die Einschaltstellung
des Schalters ist bei eingesetztem Schalteinsatz, und dessen Ausschaltstellung
bei herausgenommenem Schalteinsatz gegeben. Grundsätzlich sind
zwei Arten solcher Schaltgeräte
bekannt, nämlich
Trennschaltgeräte
und Lastschaltgeräte.
Trennschaltgeräte
erlauben ein Ausschalten (und zum Teil auch ein Einschalten) nur
ohne Last (d.h. ohne Stromfluß),
sie stellen also nur sicher, daß der
betreffende Stromkreis im ausgeschalteten Fall mit Sicherheit getrennt
ist. Lastschaltgeräte
erlauben es hingegen, einen Stromkreis auch unter Last auszuschalten und
einzuschalten. Das heißt,
bei Lastschaltgeräten können der
oder die Schalteinsätze
unter Last aus ihrem Schaltgerät-Kontaktpaar
herausgezogen bzw. in dieses eingesetzt werden. Ein besonderes Problem beim
Ausschalten unter Last, das in der Vergangenheit zu Arbeitsunfällen, meist
mit Verbrennungen, geführt
hat, ist die Lichtbogenbildung. Bei modernen Sicherungs-Lastschaltgeräten sind
i.a. konstruktive Maßnahmen
vorgesehen, mit deren Hilfe beim Ausschalten entstehende Lichtbögen schnell
gelöscht werden
und/oder sichergestellt wird, daß die Bedienungsperson nicht
mit einem Lichtbogen in Berührung
kommen kann. Beim Einschalten unter sehr hohen Lastströmen kann
sich das Problem stellen, daß sich
wegen der anziehenden Kräfte,
die zwischen in gleicher Richtung stromdurchflossenen Leitern herrschen,
der betreffende Sicherungseinsatz nicht oder nur mit großem Kraftaufwand
in das Schaltgerät-Kontaktpaar
einsetzen läßt.
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Ein Starkstrom-Schaltgerät der eingangs
genannten Art, mit dem die oben angesprochenen Probleme zufriedenstellend
gelöst
wurden, ist beispielsweise aus der WO 97/32327 bekannt.
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Als nicht optimal bei dem bekannten
NH-Sicherungssystem ist allerdings anzusehen, daß die bekannten Schaltgeräte für diese
Sicherungen i.a. relativ aufwendig sind, was insbesondere bei anstehenden
Elektrifizierungsprojekten in industriell weniger entwickelten Ländern nicht
bedarfsgerecht erscheint.
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Aus der
DE 197 14 522 C1 ist ein
Schalter bekannt, der mit einer verschiebbaren Schaltplatine mit
Kontaktflächen
und mit dazu komplementären ortsfesten
Drahtkontakten ausgerüstet
ist. Das Schalten erfolgt durch Versetzen der Schaltplatine in einer
Richtung, die in der Ebene der Schaltplatine liegt.
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Die Erfindung stellt gemäß einem
ersten Aspekt ein Starkstrom-Schaltgerät zur Verwendung mit Schalteinsätzen bereit,
die an zwei einander gegenüberliegenden
Stirnseiten Schalteinsatz-Kontakte aufweisen. Das Starkstrom-Schaltgerät umfaßt ein Gehäuse und
wenigstens ein, in dem Gehäuse
angeordnetes Paar von Schaltgerät-Kontakten.
Der Schalteinsatz ist in einer Richtung quer zur Längsrichtung des
Schaltgerätgehäuses und
senkrecht zur oben (in Anlehnung an die in der Beschreibung gegebene
Definition) liegenden Fläche
seines Gehäuses
entnehmbar. Die Einschaltstellung des Schaltgeräts ist bei eingesetztem Schalteinsatz,
und die Ausschaltstellung ist bei aus dem Schaltgerät-Kontaktpaar
entnommenen Schalteinsatz gegeben. Das Starkstrom-Schaltgerät ist zur
Verwendung mit Schalteinsätzen
ausgebildet, die quer zur Längsrichtung
des Schaltgerätgehäuses und
parallel zur Kontaktabschlußfläche verlaufende
Schalteinsatz-Kontakte aufweisen. Die Schaltgerät-Kontakte drücken bei
eingesetztem Schalteinsatz auf die Schalteinsatz-Kontakte.
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Gemäß einem zweiten Aspekt stellt
die Erfindung einen Schalteinsatz für ein Starkstrom-Schaltgerät der oben
genannten Art bereit, welcher an zwei gegenüberliegenden Stirnseiten Schalteinsatz-Kontakte
aufweist, und welcher einen oder mehrere Ansätze aufweist, die ein Entnehmen des
Schalteinsatzes aus dem Starkstrom-Schaltgerät quer zu der die Stirnseiten
verbindenden Linie ermöglichen.
Die Kontakte des Schalteinsatzes verlaufen quer zur Verbindungslinie.
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Die Erfindung wird nun anhand von
bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die angefügte
beispielhafte Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Schalteinsatzes;
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2 eine
seitliche Schnittansicht eines dreipolig schaltbaren Starkstrom-Schaltgeräts;
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3 eine
seitliche Schnittansicht ähnlich 2, jedoch eine einpolig
schaltbare Ausführungsform;
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4 eine
Ansicht gemäß 3, jedoch mit näher beim
Betrachter liegender Schnittebene;
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5 zwei
Detailansichten von 4 zur Veranschaulichung
der Druckpunkte "Einschalten" (5A) und "Ausschalten" (5B);
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6 sechs
Detailansichten des Kontaktbereichs (6a – 6F) zur Veranschaulichung der Druckpunkte
sowie des Ausschaltvorgang mit Lichtbogenbildung und -löschung.
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Schalteinsatzes,
und 2 eine seitliche
Schnittansicht einer Ausführungsform
eines Starkstrom-Schaltgeräts
mit herausnehmbaren Schalteinsätzen.
Vor einer detaillierten Erläuterung
der 1 und 2 folgen zunächst einige allgemeinere
Anmerkungen zu den bevorzugten Ausführungsformen.
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Die bevorzugten Ausführungsformen
des Schalteinsatzes weisen – statt
der im Stand der Technik üblichen
Messerkontakte – Kontakte
auf, die quer zur Verbindungslinie des Schalteinsatzes, und zwar in
den Stirnflächen
des Schalteinsatzes liegen. Abgesehen von diesem, die Kontakte betreffenden
Unterschied gleich die bevorzugten Schalteinsätze den im Stand der Technik üblichen
und genormten NH-Sicherungseinsätzen.
Die Ersetzung der in Richtung der Verbindungslinie abstehenden Messerkontakte durch
in den Stirnseiten liegenden Kontakte erlaubt eine Verkürzung des
Schalteinsatzes gegenüber dem
entsprechenden gleichwertigen Schalteinsatz des Standes der Technik
auf ca. die Hälfte.
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Die bevorzugten Ausführungsformen
des Starkstrom-Schaltgeräts
sind für
die Verwendung dieser verkürzten
Schalteinsätze
ausgebildet, indem sie mit Schaltgerätkontakten ausgerüstet sind,
die in Richtung der Verbindungslinie auf die genannten Schalteinsatz-Kontakte
drükken.
Aufgrund der wesentlich geringeren Länge der Schalteinsätze kann auch
das bevorzugte Schaltgerät
im Vergleich zu einem entsprechenden Schaltgerät des Standes der Technik kürzer ausgebildet
sein. Für
dessen Herstellung ist wesentlich weniger Material (insbesondere weniger
Kunststoffmaterial für
das Gehäuse
und weniger Kupfer für
die hier kürzeren
Stromschienen) erforderlich. Die bevorzugten Ausführungsformen
sind daher mit geringerem Aufwand und somit preisgünstiger
herstellbar als im Stand der Technik bekannte Schaltgeräte für entsprechende
Schalteinsätze
mit Messerkontakten.
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Bei den bevorzugten Ausführungsformen sind
die beiden Schaltgerät-Kontakte
eines einen Schalteinsatz kontaktierenden Kontaktpaars so angeordnet,
daß sie
sich im Schaltgerät
in dieselbe Richtung (z.B. gemäß 1-3 nach unten) erstrecken. Der Stromfluß erfolgt
in einem der Schaltgerät-Kontakte
des Paares zum Schalteinsatz hin und bei dem anderen des Paares
von diesem weg. Der Stromfluß in
den beiden Schaltgerät-Kontakten
eines Paares ist also gegenläufig.
Diese werden daher nicht durch den Stromfluß zusammengedrückt, wie dies
bei üblichen
Messerkontakt-Zangen im Stand der Technik der Fall sein kann, so
daß bei
den bevorzugten Ausführungsformen
nicht zu stromflußbedingten
Verklemmungen beim Einsetzen eines Schalteinsatzes kommt.
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Grundsätzlich kann ein Schaltgerät der vorliegenden
Art als einpolig ausgeführt
sein. Die bevorzugten Ausführungsformen
des Schaltgeräts
sind jedoch mehrpolig ausgeführt,
und zwar zur Beschaltung eines üblicherweise
verwendeten Drei-Phasen-Systems dreipolig. Aufgrund der Kürze der
verwendeten Schalteinsätze
und einer gedrängten
Bauart des Schaltgeräts,
bei der Kammern zur Aufnahme der Schalteinsätze mit geringem Abstand hintereinander
angeordnet sind, wird bei den bevorzugten Ausführungsformen ein derart kompakter
Aufbau des Schaltgeräts
erzielt, daß der
Abstand zwischen zwei benachbarten eingesetzten Schalteinsätzen, bezogen
auf deren jeweilige Mittelebene, höchstens das 2-fache, vorzugsweise
höchstens
das 1,5-fache und besonders vorzugsweise ca. das 1,4-fache der Länge des
Schalteinsatzes (d.h. dessen Abmessung von Stirnseite zu Stirnseite)
beträgt.
Bei herkömmlichen genormten
Sicherungsschaltgeräten,
beispielsweise gemäß der eingangs
genannten WO 97/32327 beträgt
der genannte Abstand hingegen das 3,6- bzw. 4,2-fache der Länge des
Schalteinsatzes. Aufgrund dieser kompakten Bauweise ist auch die
Gesamtlänge
des Schaltgeräts
der bevorzugten Ausführungsformen
geringer als bei entsprechenden Geräten des Standes der Technik:
und zwar beträgt
die Länge
des Schaltgeräts
für drei
Schalteinsätze,
einschließlich eines
Anschlußraums,
aber ohne eine etwaige Abgangsabdeckung, nur höchstens das 7-fache, und vorzugsweise
ca. das 6-fache oder weniger der Länge des für das betreffende Schaltgerät geeigneten Schalteinsatzes,
während
die vergleichbare Länge bei
dem Schaltgerät
des Standes der Technik ca. das 13-fache beträgt.
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Wie oben erwähnt wurde, entstehen beim Ausschalten
unter Last i.a. Lichtbögen.
Bei dem aus der WO 97/32327 bekannten Schaltgerät sind zur Löschung solcher
Lichtbögen Löschkammern
mit Löschblechpaketen
in unmittelbarer Nähe
der Schaltgerät-Kontakte
angeordnet. Deren Funktion beruht darauf, daß die Lichtbögen in die
Schlitze der Löschblechpakete
einwandern und dort wegen des Kühleffekts
der Löschbleche
erlöschen.
Bei den vorliegend beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen
ist hingegen ein anderes Prinzip der Lichtbogenlöschung realisiert, welches
als Lichtbogen-Abschneidung bezeichnet werden kann. Es sei aber
angemerkt, daß die
im folgenden beschriebenen Maßnahmen
zur Lichtbogenlöschung
nur vorteilhaft, nicht etwa aber zwingend sind, z.B. da ein derartiges Schaltgerät als reines
Trennschaltgerät
ausgebildet sein kann, oder – bei
geringeren Sicherheitsanforderungen auch einfachere Maßnahmen,
wie beispielsweise die Verpflichtung zur Benutzung von Stulphandschuhen
beim Ausschalten als ausreichend angesehen werden können.
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Die Lichtbogenabschneidung beruht
darauf, daß ein
entstandener Lichtbogen im Verlauf der Entnahmebewegung des Schalteinsatzes
zwischen eng gegenüberliegenden
relativbeweglichen Oberfläche eingezwängt wird,
er also quasi "abgeschnitten" wird (wobei auch
hier ein Kühleffekt,
und nicht ein "Abschneiden" im engeren Sinn
für das
Verlöschen
des Lichtbogens verantwortlich sein dürfte). Die Lichtbogen-einzwängenden
Oberflächen
sind aus hitzebeständigem
Isoliermaterial, vorzugsweise Keramik gefertigt. Unter "hitzebeständig" wird im Zusammenhang
mit der Lichtbogenlöschung
eine Beständigkeit gegenüber der
durch Lichtbögen
auftretenden Hitzebeanspruchung verstanden. Die im folgenden näher beschriebene
Löschblechabschneidung
erlaubt – im Vergleich
zu der bekannten Löschblechtechnik – einen
kompakteren Aufbau des Schaltgeräts
und die Ersetzung der Löschkammern
mit Löschblechpaketen
z.B. durch kostengünstige
Keramikplättchen,
und trägt
damit zur oben angesprochenen Aufwandsverringerung bei.
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Bei den bevorzugten Ausführungsformen
ist eine der beiden Oberflächen
im Schaltgerät,
die andere am Schalteinsatz, und deren Relativbewegung ergibt sich
automatisch mit dem Herausnehmen des Schalteinsatzes.
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Hierzu ist das Schaltgerät mit Wandungen aus
hitzebeständigem
Isolierstoff ausgerüstet,
die so angeordnet sind, daß die
Schalteinsatz-Kontakte beim Entnehmen des Schalteinsatzes mit geringem Abstand
oder berührend
an diesen vorbeigeführt werden.
Zu diesem Zweck sind die Wandungen vorteilhaft elastisch beaufschlagt,
so daß sie
gegen die Stirnseiten des Schalteinsatzes drücken.
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Die zweite, komplementäre Oberfläche weisen
die Schalteinsätze
auf, und zwar in Form von stirnseitigen Kontaktabschlußflächen aus
hitzebeständigem
Isoliermaterial, vorzugsweise Keramik. Diese sind so angeordnet
ist, daß sie
bei der Entnahme des Schalteinsatzes an dem Schalteinsatzkontakt
vorbeigeführt
werden. Bei Herausnehmen des Schalteinsatzes kommt es zur Lichtbogeneinzwängung zwischen
den genannten Wandungen und den Kontaktabschlußflächen.
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Bei den bevorzugten Ausführungsformen sind
die Schaltgerät-Kontakte
aus einem leitenden Material mit möglichst geringem elektrischen
Widerstand (insbesondere Kupfer) gefertigt, wobei in Kauf genommen
wird, daß dieses
Material die für
den Kontaktandruck erforderliche Elastizität nicht aufweist. Die bevorzugten
Ausführungsformen
des Schaltgeräts
sind daher mit Stützfedern
(beispielsweise aus Stahl) ausgerüstet, welche die Schaltgerät-Kontakte auf
die Schalteinsatz-Kontakte drücken.
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Bei den bevorzugten Ausführungsformen
haben die Stützfedern
darüber
hinaus noch eine weitere, in Bezug zur Lichtbogenbehandlung stehende Funktion.
Grundsätzlich
besteht nämlich
das Problem, daß es
bei hohen Ein- und Ausschaltströmen zu
einer lichtbogenbedingten Kontaktanschmelzung kommen kann. Bei den
bevorzugten Ausführungsformen
sind daher die Stützfedern
so geformt und angeordnet, daß sie
einen sog. Lichtbogenfußpunkt-Kontakt
aus einem weniger leicht anschmelzbarem Material als der Schaltgerät-Kontakt
aufweisen. Vorzugsweise ist der Lichtbogenfußpunkt-Kontakt ein Teil der z.B.
aus Stahl gefertigten Stützfeder.
Der Lichtbogenfußpunkt-Kontakt
ist so ausgebildet, daß er
im Verlauf der Entnahmebewegung den Stromfluß vom Schalteinsatz-Kontakt übernimmt,
also länger
mit dem Schalteinsatz in Kontakt bleibt als der Schaltgerät-Kontakt.
Entsprechend kontaktiert dieser Lichtbogenfußpunkt-Kontakt im Verlauf der
Einsetzbewegung den Schalteinsatz bereits bevor der Schaltgerät-Kontakt
mit diesem in Kontakt kommt. Durch diese Maßnahme wird erzielt, daß am Ende
des Ausschaltvorgangs bzw. am Anfang des Einschaltvorgangs der Strom
nur noch bzw. zunächst
nur über
die Stützfeder
fließt.
Die Verbindung zwischen Schaltgerät-Kontakt und Schalteinsatz-Kontakt
wird hingegen bereits vorher unterbrochen (beim Ausschalten) bzw. erst
nachher hergestellt (beim Einschalten). Durch diese Maßnahme wird
erzielt, daß der
Lichtbogenfußpunkt
nicht am Schaltgerät-Kontakt,
sondern am Lichtbogenfußpunkt-Kontakt
liegt, wo es einerseits materialbedingt nur zu einer geringeren
Anschmelzung kommt und wo andererseits ein Anschmelzen für die Funktionsfähigkeit
des Geräts
weniger beeinträchtigend
ist.
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Als hierzu komplementäre Maßnahme weisen
die bevorzugten Ausführungsformen
des Schalteinsatzes stirnseitig eine Lichtbogenfußpunktfläche aus
einem Material auf, das weniger leicht anschmelzbar als dasjenige
des Schalteinsatz-Kontakts ist, und zwar vorzugsweise Stahl. Diese
ist so angeordnet ist, daß bei
Entnahme des Schalteinsatzes der elektrische Kontakt zum Schaltgerät zuletzt durch
diese Lichtbogenfußpunktfläche, nicht
aber den, z.B. aus Kupfer ge fertigten, Schalteinsatz-Kontakt vermittelt
wird. Durch diese Maßnahme
wird auch auf Seiten des Schaltereinsatzes erzielt, daß der Lichtbogenfußpunkt nicht
am Schalteinsatz-Kontakt liegt, sondern an der Lichtbogenfußpunktfläche, wo
es materialbedingt zu einem nur geringeren Anschmelzen kommt und
zudem dort diese für
die Funktionsfähigkeit
weniger beeinträchtigend
ist.
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Grundsätzlich kann die Stützfeder
bei eingesetztem Schalteinsatz dauernd mit dem Schalteinsatz-Kontakt
kontaktiert bleiben. Bevorzugt ist jedoch eine Lösung, bei welcher kein solcher
dauernder direkter elektrischer Kontakt zwischen Stützfeder
und Schalteinsatz-Kontakt vorliegt. Dies kann beispielsweise dadurch
erzielt sein, daß die
Schalteinsätze stirnseitig
eine isolierende Aufstandsfläche
für den Lichtbogenfußpunkt-Kontakt
aufweisen. Bei einer anderen, noch mehr bevorzugten Lösung weisen
die Schalteinsätze
stirnseitig eine Vertiefung auf, welche Raum für den Lichtbogenfußpunkt-Kontakt
bildet. Eine solche Vertiefung hat den Vorteil, daß die Stützfeder
mit dem Lichtbogenfußpunkt-Kontakt
im eingesetzten Zustand nicht auf der Schalteinsatz-Stirnseite aufsteht,
wodurch die gesamte Federkraft der Stützfeder dem Andruck des Schaltgerät-Kontakts dient
und gegebenenfalls am Lichtbogenfußpunkt-Kontakt vorhandene Schmelzspuren
freigestellt sind.
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Vorzugsweise ist die Stützfeder
im Bereich des Lichtbogenfußpunkt-Kontakts
so geformt, daß sie
ein Lichtbogenhorn bildet. Nach der Kontakttrennung wandert der
Fußpunkt
eines Lichtbogens an diesem Lichtbogenhorn nach außen, was
zum einen vermeidet, daß sich
das Anschmelzen auf den Lichtbogenfußpunkt-Kontakt konzentriert,
und was zum anderen wegen der hierdurch bewirkten Lichtbogenverlängerung
zu einem schnelleren Erlöschen
des Lichtbogens beiträgt.
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Eine weitere Maßnahme, die zu einem schnellen
Erlöschen
von Lichtbögen
beiträgt,
ist eine schnelle Schaltbewegung beim Entnehmen und Einsetzen eines
Schalteinsatzes. Ein bekanntes Mittel hierfür ist die Verwendung eines
Federspeichers, bei dem eine äußere Betätigung des
Schaltgeräts
zunächst
nur zur elastischen Verformung der Feder führt, und erst bei Erreichen
einer gewissen Mindestverformung die Feder auslöst und den Schalteinsatz dann
schnell bewegt (siehe z.B. WO 97/32329). Bei den vorliegenden bevorzugen
Ausführungsformen
ist eine andere vorteilhafte Lösung
gewählt,
bei welcher der Federspeicher gewissermaßen in die Muskulatur des Bedieners
verlegt ist. Und zwar ist das Schaltgerät der bevorzugten Ausführungsformen
so ausgebildet, daß beim
Entnehmen und/oder Einsetzen eines Kontakteinsatzes ein Druckpunkt
zu überwinden
ist. Zur Überwindung
dieses Druckpunkts erzeugt der Bediener eine relativ große Muskelkraft,
die aufgrund der Trägheit
der Muskelsteuerung auch noch nach erfolgter Druckpunktüberwindung
aufrechterhalten wird, so daß die
Entnahme- bzw. Einsetzbewegung wesentlich
schneller als bei Abwesenheit eines solchen Druckpunkts erfolgt.
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Ein weiteres Problem liegt in einer,
die Schalteinsätze
herausdrängenden
Kraft aufgrund des Stromflusses. Und zwar wirkt die Lorentz-Kraft bei
gekrümmten
stromdurchflossenen Leitern generell so, daß sie den Leiter in eine geradlinig
gestreckte Formation zu überführen sucht.
Im vorliegenden Fall bedeutet dies bei einer Heranführung der
Stromleiter an den Schalteinsatz beispielsweise von unten, daß sie den
Schalteinsatz nach oben aus den Schaltgerät-Kontakten herauszutreiben
sucht (eine Definition von "oben" und "unten" folgt). Im Stand
der Technik verhindert man das Heraustreiben der Schalteinsätze bei
sehr hohen Strömen
durch einen ausreichend großen
Kontakt-Anpreßdruck.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen
ist eine andere vorteilhafte Lösung
gewählt,
nämlich
eine Verrastung der Schalteinsätze
in der eingesetzten Stellung, welche zum Entnehmen eines Schalteinsatzes
entrastet werden muß.
Bei einem mehrpoligen Schaltgerät
mit einpoliger Schaltbarkeit ist eine derartige Verrastung individuell
für jeden
Schalteinsatz vorgesehen, während
bei einem Gerät
mit mehrpoliger Schaltbarkeit nur eine gemeinsam wirkende Verrastung
für die mehreren,
gemeinsam zu schaltenden Schalteinsätze vorgesehen zu sein braucht.
Die Verrastung erlaubt eine Verringerung des Kontakt-Anpreßdrucks. Die
Schaltkraft wird damit so gering wie sonst nur bei Kontaktlamellen.
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Aufgrund der relativ geringen Baulänge sind bei
den bevorzugten Ausführungsformen
die Schaltgerät-Kontakte
einstückig
mit jeweils einer Verbindungsschiene hergestellt, welche der direkten
elektrischen Verbindung mit einer von außen an das Schaltgerät herangeführten Stromschiene
dient. Beispielsweise handelt es sich bei dem Schaltgerät-Kontakt-Verbindungsschiene-Kombinationsteil
um ein einstückig
hergestelltes Biege-Stanz-Teil aus Kupfer. Gegenüber bekannten Schaltgeräten des
Standes der Technik (z.B. gemäß WO 97/32327)
entfallen sechs Federkontakte (bei einem dreipoligen Gerät), da bei
der vorliegenden bevorzugten einstückigen Ausbildung die Kontaktpartien
der Schaltgerät-Kontakte
in die Verbindungsschienen geprägt
sind.
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Obgleich in der Vergangenheit Schaltgeräte der eingangs
beschriebenen Art hauptsächlich
als Sicherungsschaltgeräte
dienten und auch die bevorzugten Ausführungsformen in erster Linie
Sicherungs-Schalteinsätze
betreffen, so können
die hier beschriebenen Schaltgeräte
auch für Überspannungsableitung,
elektronische Abschaltung, Durchflußmessung etc. verwendet werden.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen
ist daher der Schalteinsatz als Sicherung, nicht-linearer Widerstand, Überspannungsableiter
und/oder Elektronikbauteil (z.B. für elektronische Abschaltung,
Durchflußmessung etc.)
ausgebildet.
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Nun zurückkehrend zu 1, ist dort eine perspektivische Ansicht
eines Schalteinsatzes 1 gezeigt. Dieser weist ein quaderförmiges Gehäuse 2 aus
hitzebeständigem
Isolierstoff, hier Keramik, auf. Von jeder der beiden Stirnseiten 3, 4 des
Gehäuses 2 erstreckt
sich ein Ansatz in Form einer Halterungslasche 5, welche – wie unten
näher erläutert wird – ein Entnehmen
des Schalteinsatzes 1 aus einem Starkstrom-Schaltgerät in einer
Entnahmerichtung E, welche quer zu der die Stirnseiten 3, 4 verbindenden Richtung
R verläuft,
ermöglichen.
Im folgenden werden zwecks einfacherer Darstellung diejenige Seite des
Schalteinsatzes 1, bei der beide Halterungslaschen 5 liegen,
mit "oben" und die gegenüberliegende
Seite mit "unten" bezeichnet.
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Bei dem in 1 dargestellten Schalteinsatz 1 handelt
es sich um einen Sicherungseinsatz, dessen quaderförmiges Gehäuse und
elektrische Funktion einem gemäß VDE 0636
bzw. EN 60 269 genormten NH-Sicherungseinsatz entspricht, beispielsweise
für 400
A mit einer Länge
in Richtung R von 50 mm und Höhe
und Breite von 60 mm × 60
mm. Anders als die bekannten NH-Sicherungseinsätze der genannten Norm weist
der Schalteinsatz 1 jedoch als Schalteinsatz-Kontakte keine
sich in Richtung R erstreckenden Messerkontakte auf. Vielmehr sind
bei ihm die Schalteinsatz-Kontakte durch Kontaktflächen 6 gebildet,
die jeweils parallel zur Stirnseite 3, 4 angeordnet
sind und deren ebene Oberfläche
in der von der Stirnseite 3, 4 gebildeten Ebene
liegt. Die Kontaktflächen 6 haben
bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
die Form eines länglichen
Flächenstreifens,
der quer zur Entnahmerichtung verläuft. Sie sind vorzugsweise
aus einem Material wie z.B. Kupfer gefertigt, welches einen niedrigen
elektrischen Widerstand und gute Kontakteigenschaften aufweist,
dabei aber keine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Anschmelzen durch
Lichtbögen
zu haben braucht.
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Im Inneren des Schalteinsatzes 1 sind
die beiden stirnseitigen Kontaktflächen 6 durch einen Schmelzsicherungsdraht
elektrisch verbunden, was in 1 schematisch
eingezeichnet ist. Bei anderen Ausführungsformen ist anstelle oder
zusätzlich
zu dem Sicherungsdraht ein nicht-linearer Widerstand, ein Überspannungsableiter
oder ein Elektronikbauteil (z.B. ein elektronischer Leistungsschalter)
vorgesehen.
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Oberhalb der Kontaktfläche 6 weist
der Schalteinsatz 1 jeweils eine streifenförmige Vertiefung 7 auf,
welche – wie
unten näher
erläutert
wird – Raum
für einen
Lichtbogenfußpunkt-Kontakt
einer im Starkstrom-Schaltgerät
vorhandenen Schaltgerät-Kontaktfeder
bildet. Da in eingesetzter Stellung des Schalteinsatzes 1 vorteilhafterweise
der gesamte Strom über
die Kontaktflächen 6 fließt und außerdem die
Schaltgerät-Kontaktfeder
möglichst
die gesamte Federkraft zum Andruck von Schaltgerät-Kontakten an die Kontaktflächen 6 aufbringen
soll, ist die Vertiefung 7 vorzugsweise so tief ausgebildet,
daß der
Lichtbogenfußpunkt-Kontakt
(der aus leitendem oder nicht-leitendem Material hergestellt sein
kann) nicht aufsitzt. Oberhalb der Vertiefung 7 befindet
sich eine Deckfläche 8,
welche keine Funktion im Zusammenhang mit Ein- und Ausschaltung
hat und z.B. aus Isolierstoff (wie Keramik) oder leitendem Material hergestellt
sein kann.
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Unterhalb der Kontaktfläche 6 weist
der Schalteinsatz 1 eine elektrisch mit dieser verbundene Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche 9 auf,
die aus einem leitenden Material, wie z.B. Stahl, hergestellt ist, das
gegen Anschmelzung durch Lichtbögen
widerstandsfähiger
ist als das Material der Kontaktfläche 6, hingegen keine
so hohe elektrische Leitfähigkeit
und gute Kontakteigenschaften wie jenes aufzuweisen braucht. Die
Oberfläche
der Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche 9 liegt
im wesentlichen in einer Ebene mit der Oberfläche der Kontaktfläche 6.
Bei der in 1 gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
ist die Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche 9 Teil eines
z.B. aus Stahl gefertigten Rahmens 10, der das Zentrum
der Stirnseite 3, 4 mit der Kontaktfläche 6, Vertiefung 7 und
Deckfläche 8 umschließt und an
seiner oberen Rahmenwange einstückig
die Halterungslasche 5 aufweist. Der Rahmen 10 kann,
wie in 1 gezeigt ist,
beispielsweise durch Schrauben 11 mit dem Gehäuse 2 verbunden
sein. Bei anderen (nicht gezeigten) Ausführungsformen ist kein derartiger
Rahmen vorgesehen; hier bildet ein gesonderter Metallstreifen, z.B.
aus Stahl die Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche.
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Unterhalb der Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche 9 weist
der Schalteinsatz 1 stirnseitig eine Kontaktabschlußfläche 12 aus
hitzebeständigem
Isoliermaterial, hier Keramik, auf. Deren stirnseitige Oberfläche liegt
wiederum im wesentlichen in einer Ebene mit der Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche 9 und
der Kontaktfläche 6.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen
ist diese Kontaktabschlußfläche 12 ein
Teil des Keramikgehäuses 2,
welches auf die Stirnseiten 3, 4 herübergezogen
ist. Bei anderen (nicht gezeigten) Ausführungsformen kann die Kontaktabschlußfläche 12 hingegen
durch eine gesondert eingesetzte Isolierfläche gebildet sein. Bei den Ausführungsformen
der 1 und 2 ist die Kontaktabschlußfläche 12 nur
als ein relativ schmaler Rand ausgebildet, während sie bei der in 3 gezeigten Ausführungsform
ein breiteres Randstück
bildet.
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2 ist
eine seitliche Schnittansicht (wobei die Schnittebene die Längs-Mittenebene
bildet) eines 3-polig schaltbaren Schaltgeräts 21 mit drei eingesetzten
Schalteinsätzen 1 gemäß 1. Mit "oben" ist
hier und in den folgenden Figuren diejenige Seite des Schaltgeräts 21 bezeichnet,
an welcher die Schalteinsätze 1 herausnehmbar
sind; "unten" bezeichnet die gegenüberliegende
Seite. Wenn das Schaltgerät 21 mit
seiner Längsrichtung
R in Vertikalrichtung montiert wird, bildet die mit "oben" bezeichnete Seite
die zum Bediener weisende Vorderseite, während die mit "unten" bezeichnete Seite
die Rückseite
des Schaltgeräts
bildet.
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Das Schaltgerät 21 umfaßt im wesentlichen ein
Gehäuse 22 und
einen Schalteinsatzträger 23, die
beide z.B. aus isolierendem Kunststoff gefertigt sind. Das Gehäuse 22 weist
für jeden
Schalteinsatz 1 eine Schaltkammer 24 (hier drei)
sowie einen Anschlußraum 25 auf.
Diese sind in Längsrichtung
R hintereinander angeordnet, so daß das Schaltgerät 1 insgesamt
die Form einer relativ langen und schmalen Schaltleiste bildet,
von denen bei Bedarf mehrere nebeneinander angeordnet werden können. Die Schalteinsätze 1 sind
so in das Schaltgerät 21 einzusetzen,
daß deren
Verbindungslinie R in 1 in Längsrichtung
R des Schaltgeräts 1 verläuft. In 2 fällt daher die mit "R" bezeichnete Längsrichtung des Schaltgeräts 21 mit
der Verbindungslinie der Schalteinsätze 1 zusammen.
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Jede Schaltkammer 24 ist
jeweils stirnseitig (bezogen auf die Längsrichtung R) mit einer Trennwand 26 abgeschlossen,
wobei zwischen zwei benachbarten Schaltkammern 24 jeweils
nur eine gemeinsame Trennwand 26 liegt. Die Trennwände 26 sind
wenigstens in dem (weiter unten liegenden) Kontaktbereich aus hitzebeständigem Isoliermaterial, hier
Keramik, ausgeführt.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform
ist der weiter oben liegende Abschnitt der Trennwände 26 Teil
des Kunststoffgehäuses 22.
Bei anderen (nicht gezeigten) Ausführungsformen sind hingegen
die gesamten Trennwände z.B.
aus Keramik.
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Oberhalb des Kontaktbereichs ist
den Trennwänden 26 in
jeder Schaltkammer 24 je eine Wandung 27 zur Lichtbogeneinzwängung beweglich
vorgesetzt. Die Wandungen 27 sind ebenfalls aus hitzebeständigem Material,
hier Keramik, ausgeführt.
Zwischen Trennwand 26 und vorgesetzten Wandung 27 ist
jeweils eine Feder 28, z.B. in Form einer gekrümmten Blattfeder,
angeordnet, welche die Wandung 27 gegen die Stirnseite 3, 4 des
jeweils eingesetzten Schalteinsatzes 1 drückt, so
daß diese
dort anliegt und etwaige Toleranzen in der Schalteinsatz-Länge ausgleicht. Der Federhub
der Trennwände 26 ist
durch in 2 nicht dargestellte
Haltefinger derart beschränkt,
daß der
Abstand zweier Trennwände 26 bei
herausgenommenem Schalteinsatz 1 nur geringfügig kleiner
als der Stirnseitenabstand des Schalteinsatzes 1 ist, so
daß eine
Verrundung der Unterkante des Schalteinsatzes 1 genügt, um die Trennwände 26 beim
Einsetzen des Schalteinsatzes 1 auf den nötigen Abstand
auseinander zu drücken.
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Unterhalb der Wandungen 27,
im Kontaktbereich, ist für
jede Schalteinsatz-Stirnseite 3, 4 ein Schaltgerät-Kontakt 29 mit
einer Stützfeder 30 vorgesehen.
Beide sind unten an der jeweiligen Trennwand 26 befestigt
und elektrisch miteinander verbunden. Der Schaltgerät-Kontakt 29 ist
aus einem gut elektrisch leitenden Material, z.B. Kupfer, gefertigt, das
jedoch hinsichtlich seiner elastischen Eigenschaften nicht als Feder
geeignet zu sein braucht. Er ist so geformt und angeordnet, daß er bei
eingesetztem Schalteinsatz 1 auf dessen Kontaktfläche 6 drückt. Die
Stützfeder 30 ist
hingegen aus einem Material, wie z.B. Stahl, gefertigt, welches
Federeigenschaften hat, dafür
aber keine so hohe Leitfähigkeit wie
der Schaltgerät-Kontakt 29 aufzuweisen
braucht. Die Stützfeder 30 liegt
hinter dem Schaltgerät-Kontakt 29 und
drückt
diesen elastisch gegen die Kontaktfläche 6. Sie reicht
nach oben über
den Schaltgerät-Kontakt 29 heraus,
ist dort zur Stirnseite 3, 4 des Schalteinsatzes 1 hin
gekrümmt
und bildet an dem der Stirnseite 4 nächstkommenden Punkt einen sog. Lichtbogenfußpunkt-Kontakt 31.
Jenseits dieses Lichtbogenfußpunkt-Kontakts 31 weist
sie ein sich von der Stirnseite 3, 4 entfernendes
Endstück
auf, welches ein sog. Lichtbogenhorn 32 bildet. Die Stützfeder 30 ist
so geformt und angeordnet, daß der Lichtbogenfußpunkt-Kontakt 31 in
der Vertiefung 7 des eingesetzten Schalteinsatzes 1 zu
liegen kommt, ohne deren Grund zu berühren. Somit fließt im eingesetzten
Zustand des Sicherungseinsatzes 1 kein Strom durch sie,
und sie drückt
mit ihrer gesamten Anpreßkraft
auf den Schaltgerät-Kontakt 29.
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Die Schaltgerät-Kontakte 29 sind
einstückig mit
jeweils einer Verbindungsschiene 33, 34 hergestellt,
welche jeweils der direkten elektrischen Verbindung mit einer an
das Schaltgerät 1 herangeführten (nicht
gezeigten) Stromschiene dient. Das Schaltgerät 21 hat bei 3-poliger
Ausführung
insgesamt sechs Verbindungsschienen 33, 34, wobei
die beispielsweise der Zuführung
dienenden Verbindungsschienen 33 in ihrem jeweiligen Anschlußraum 25 nach
unten geführt
und dort nach einer 90°-Biegung
jeweils eine Anschlußlasche
ausbilden. Die drei beispielsweise der Abführung dienenden Verbindungsschienen 34 (von
denen in 2 nur zwei
dargestellt sind) führen hingegen
in den Anschlußraum 25,
wo sie mit Anschlußlaschen
enden. Von dem dem Anschlußraum 25 nächstliegenden
Schaltgerät-Kontakt 29 ist
die Verbindungsschiene 34 mittig geführt. Von den entsprechenden
Kontakten 29 der beiden weiter entfernt liegenden Schaltkammern 24 sind
die Verbindungsschienen 34 seitlich im Raum unter den Schalteinsätzen 1 in
Hochkantstellung geführt.
Im Anschlußraum 25 sind
diese beiden Verbindungsschienen bei 34' um 90° verdreht. An den Anschlußraum 25 kann
sich bei bestimmten Ausführungsformen
ein Zuführungsgehäuse 35 anschließen (in 2), durch welches in den
Anschlußraum 25 einzuführende Stromschienen herangeführt werden
können.
Der Anschlußraum 25 ist
bei diesen Ausführungsformen
zum Zuführungsgehäuse 35 hin
offen ausgeführt.
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Der Schalteinsatz-Träger 23 ist
ebenfalls im wesentlichen aus Kunststoff gefertigt und umfaßt eine
Längsbrücke 36 mit
einer mittig darauf angeordneten Handhabe, hier einem Handgriff 37.
Die Längsbrücke 36 ist
zur Aufnahme von drei Schalteinsätzen 1 ausgebildet
und erlaubt hierdurch eine gemeinsame Ein- und Ausschaltung aller
drei Phasen. Sie ist hierzu mit drei Paaren von Laschenaufnehmern 38 ausgerüstet, die
alle zur gleichen Seite hin (hier zum Anschlußraum 25) offen sind,
so daß von
dieser Seite ein Sicherungseinsatz 1 mit seinen beiden
Halterungslaschen 5 auf die Laschenaufnehmer 38 aufgeschoben
werden kann. Die Laschenaufnehmer 38 umgreifen den im wesentlichen
T-förmigen
Querschnitt der Halterungslaschen 5 (1), wodurch eine formschlüssige, praktische
starre Verbindung zwischen Schalteinsatz-Träger 23 und daran aufgehängten Schalteinsätzen 1 erzielt
wird.
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Eine Rastverbindung 39 zwischen
Schalteinsatz-Träger 23 und
Gehäuse 22 sorgt
für deren,
von der Bedienungsperson lösbare
Verbindung. Sie umfaßt
einerseits einen Gehäusezapfen 40 mit
einer Rastausnehmung 41 und andererseits einen mit dem Schalteinsatz-Träger einstükkigen,
elastischen Hebel 42 mit einer komplementären Rastnase 43.
In entlasteter Stellung des Hebels 42 ist die Rastverbindung
geschlossen; durch Drücken
des Hebels 42 zum Handgriff 37 wird die Rastverbindung
geöffnet, so
daß der
Schalteinsatz-Träger 23 zusammen
mit den Schalteinsätzen 1 herausgezogen
werden kann. Durch eine geeignete Verrundung des Gehäusezapfens 40 schnappt
die Rastverbindung beim Einsetzen des Schalteinsatz-Trägers 23 selbsttätig ein.
Das Schaltgerät 2.1 ist
an jeder Schaltkammer 24 mit einem derartigen Gehäusezapfen 40 ausgerüstet, damit
ein und dasselbe Gehäuse 22 sowohl
für 3-polige Umschaltung
(2) als auch 1-polige
Umschaltung (3) geeignet
ist. Die Rastverbindung 39 ermöglicht einen relativ geringen
Kontakt-Anpreßdruck
und damit eine geringe Schaltkraft.
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Um die erforderliche Schaltkraft
auch bei 3-poliger Umschaltung gering zu halten, ist das Schaltgerät 21 so
aufgebaut, daß beim
Einsetzen die Einschaltung der drei Schalteinsätze 1 nicht gleichzeitig
erfolgt; beispielsweise fährt
der mittlere Schalteinsatz etwas früher ein. Dies ist baulich dadurch
realisiert, daß die
Schaltgerät-Kontakte 29 der
mittleren Schaltkammer 24 etwas weiter unten liegen als
diejenigen der beiden äußeren Schaltkammern 24,
und daß entsprechend
die Laschenaufnehmer 38 für den mittleren Schalteinsatz 1 etwas
weiter unten als die Laschenaufnehmer 38 der beiden äußeren Schalteinsätze 1 liegen.
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Obwohl die 2 bis 4 keine
streng maßstäblichen
Abbildungen sein sollen, veranschaulichen sie den kompakten Aufbau
des Schaltgeräts 1. Und
zwar beträgt
der Abstand zwischen zwei benachbarten eingesetzten Schalteinsätzen, bezogen auf
deren (strichpunktiert gezeichneten) Mittelebene ca. das 1,4-fache
der Länge
eines Schalteinsatzes 1. Die Länge des Schaltgeräts 21 (in
Längsrichtung
R) einschließlich
Anschlußraum 25,
aber ohne Zuführungsgehäuse 35,
beträgt
nur ca. das 6-fache der genannten Länge eines Schalteinsatzes 1.
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3 zeigt
1-polig schaltbare Ausführungsform
in einer Ansicht entsprechend 2, d.h. ein Schaltgerät 21, bei dem die
einzelnen Schalteinsätze 1 unabhängig voneinander
schaltbar sind. Zu diesem Zweck weist es keinen gemeinsamen Schalteinsatz-Träger für alle drei
Schalteinsätze
auf, sondern einen individuellen Schalteinsatz-Träger 23' für jeden Schalteinsatz 1.
Jeder von diesen weist einen eigenen Handgriff 37' auf und bildet
eine eigene Rastverbindung 29' der oben beschriebenen Art mit
dem Gehäuse 22.
Die hierduruch gegebene 1-polige Schaltbarkeit ist in 3 durch verschiedene Stellungen der
Schalteinsatz-Träger 23' veranschaulicht.
Und zwar ist der am nächsten
zum Anschlußraum 25 liegende
Schalteinsatz 23' in
eingesetzter Stellung (er trägt
jedoch aus zeichnerischen Gründen
keinen Schalteinsatz 1). Der mittlere Schalteinsatz-Träger 23' befindet sich
in einer herausgezogenen Stellung, die dem sog. Druckpunkt "Einschalten" entspricht. Der äußere Schalteinsatz-Träger 23' ist schließlich in einer
wenig herausgezogenen Stellung dargestellt, die dem sog. Druckpunkt "Ausschalten" entspricht, wie
unten näher
erläutert
wird.
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Bei dem Schalteinsatz-Träger 23' ohne Schalteinsatz 1 ist
eine Führungsgabel 44 zu
sehen, welche den jeweiligen Schalteinsatz 1 beidseitig
umgreift und daher in den anderen Schnittdarstellungen der 2 und 3 mit eingesetztem Schalteinsatz 1 verdeckt
ist (der vor dem Schalteinsatz 1 liegende Teil der Führungsgabel 44 ist
nicht zu sehen, weil er vor der Schnittebene liegt). Die Führungsgabel 44 umgreift
jeweils einen Führungskörper 45 des
Gehäuses 22,
wodurch ein schiefwinkliges Einsetzen des Schalteinsatzes 1 vermieden
und zudem die genannten Ein- und Ausschalt-Druckpunkte definiert werden.
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3 zeigt
auch eine andere Ausführungsform
des Schalteinsatzes 1, bei der im Vergleich zu der Ausführungsform
gemäß 1 und 2 die Kontaktabschlußfläche 12 breiter ausgeführt ist,
was sich hinsichtlich der (unten näher erläuterten) Lichtbogeneinzwängung günstig auswirken
kann.
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4 zeigt
die Ausführungsform
von 3 mit gleichen Stellungen
der Schalteinsatz-Träger wie in 3, jedoch mit einer weiter
vornliegenden Schnittebene, die durch die vorderen Führungsgabeln 44 geht.
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Die 5A und B zeigen die in 4 gekennzeichneten Detailansichten von
Führungsgabel 44 und
Führungskörper 45,
und zwar zeigt 5A die
Stellung am Druckpunkt "Einschalten", und 5B die entsprechende Stellung
am Druckpunkt "Ausschalten". Für die Druckpunktsteuerung
weisen der Führungskörper 45 eine
Verdickung 46 und die Führungsga bel 44 eine
entsprechende Erweiterung 47 auf. Sowohl beim Einsetzen
als auch beim Herausnehmen eines Schalteinsatzes 1 muß die Verdickung 46 das
(nicht verbreiterte) Ende der Führungsgabel 44 passieren
und hierzu diese elastisch spreizen. Die hierfür erforderliche Kraft stellt
den Druckpunkt dar; sie läßt schlagartig
nach, sobald die Spreizung erfolgt ist. Die Lage der Druckpunkte
wird durch konstruktive Wahl des oberen Anfangs 46' der Verdickung 46 relativ
zum unteren äußeren Ende 44' der Führungsgabel 44 (für den Druckpunkt "Einschalten") bzw. das untere
Ende 46" der
Verdickung 46 relativ zum unteren inneren Ende 47" der Verbreiterung 47 definiert.
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Die 6a bis f zeigen Detailausschnitte des Kontaktbereichs
für sechs
verschiedene, im Verlauf des Ausschaltens durchlaufene Relativstellungen von
Schaltgerät-
und Schalteinsatz-Kontakten. Die 6b und 6e entsprechen dabei der
Stellung beim Druckpunkt "Ausschalten" bzw. beim Druckpunkt "Einschalten". Angemerkt sei noch,
daß die 6a und 6b die Verhältnisse an einem rechten Schaltgerät-Kontakt 29 und
die übrigen 6c bis 6f diejenigen an einem linken Schaltgerät-Kontakt 29 zeigen, was
aber nicht weiter von Belang ist, da die Kontaktbereiche des Schaltgeräts 21 und
des Schalteinsatzes 1 spiegelbildlich zur Mittelebene der
Schaltkammern 24 bzw. Schalteinsätze 1 ausgebildet
sind.
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6a zeigt
die Einschaltstellung, bei der – wie
bereits oben erläutert
wurde – der
Schaltgerät-Kontakt 29 von
der Stützfeder 30 auf
die Kontaktfläche 6 des
Schalteinsatzes 1 gedrückt
wird. Der Lichtbogenfußpunkt-Kontakt 31 der
Stützfeder 30 befindet
sich in der Vertiefung 7, ohne deren Boden zu berühren. Der
gesamte Strom fließt
also über
den Schaltgerät-Kontakt 29 und
die Kontaktfläche 6.
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Zieht nun eine Bedienungsperson am
Handgriff 37, so wird der Schalteinsatz 1 zunächst bis
zu dem in 6b dargestellten
Druckpunkt "Ausschalten" nach oben bewegt.
In dieser Stellung liegt der Schaltgerät-Kontakt 29 noch
auf der Kontaktfläche 6 auf,
aber die Stützfeder 30 berührt bereits
die an die Vertiefung 7 grenzende Kante der Kontaktfläche 6.
In dieser Stellung könnte
also bereits Strom durch den Schaltgerät-Kontakt 29 und die
Stützfeder 30 zur Kontaktfläche 7 fließen. Man
erkennt aus 6b, daß sich relativ
zum Schalteinsatz 1 nicht nur der Schaltgerät-Kontakt 29 und
die Stützfeder 30 bewegt haben,
sondern auch die zur Lichtbogeneinzwängung dienende Wandung 27,
was aber in dieser Phase noch keine Bedeutung hat.
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Zur Überwindung des Druckpunkts "Ausschalten" bringt die Bedienungsperson
nun eine vergrößerte Zugkraft
auf, was dazu führt,
daß die
weitere Ausschaltbewegung nun relativ schnell erfolgt. In 6c ist eine Stellung gezeigt,
bei der der Schaltgerät-Kontakt 29 bereits nach
Verlassen der Kontaktfläche 6 die
Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche 9 überstrichen
hat und nun auf der isolierenden Kontaktabschlußfläche 12 sitzt. Auch
der Lichtbogenfußpunkt-Kontakt 31 der
Stützfeder 30 hat
die Kontaktfläche 6 überstrichen,
ruht aber noch auf der Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche 9 auf.
In dieser Stellung fließt
der Strom nurmehr über
den Lichtbogenfußpunkt-Kontakt 31 und
die Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche 9,
welche beide gegen Lichtbogenfußpunkt-Anschmelzung
relativ unempfindlich sind. Man erkennt auch, daß sich die Wandung 27 bereits
vor die Kontaktfläche 6 geschoben
hat.
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6d veranschaulicht
die Situation kurz vor der Kontakttrennung, wobei im wesentlichen
das zu 6c gesagte gilt.
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6e veranschaulicht
eine Stellung, kurz nachdem die Kontakttrennung stattgefunden hat. Nun
liegt auch die Stützfeder 30 mit
dem Lichtbogenfußpunkt-Kontakt 31 auf
der isolierenden Kontaktabschlußfläche 12 auf.
Ein bei der Kontakttrennung entstandener Lichtbogen ist in der Stellung
von 6e bereits längs des
Lichtbogenhorns 32 ein Stück nach außen gewandert. Er ist in 6e stilisiert dargestellt und
mit 48 bezeichnet. Man erkennt, daß die Wandung 27 die
Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche 9 des Schalteinsatzes 1 bereits
fast vollständig überdeckt. Die
in 6e gezeigte Stellung
entspricht übrigens dem
Druckpunkt "Einschalten", der aber aufgrund
der oben erläuterten
Gestaltung von Führungsgabel 44 und
Führungskörper 45 nur
beim Einsetzen, nicht aber beim Herausziehen des Schalteinsatzes 1 Krafteinsatz
zu dessen Überwindung
erfordert. Der Lichtbogen 48 verbindet nur die gegen Anschmelzung
relativ unempfindlichen Flächen 31, 32 und 9,
nicht aber die relativ empfindlichen Flächen 29 und 6.
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In 6f ist
schließlich
eine Stellung veranschaulicht, bei der die Wandung 27 die
Lichtbogenfußpunkt-Kontaktfläche 9 bereits
vollständig
abdeckt. Hiermit wird der Lichtbogen 48 zwischen zwei elastisch
aufeinandergedrückte
isolierende Flächen
eingezwängt
und zwar die Wandung 27 und die Kontaktabschlußfläche 12.
Durch die Einzwängung
muß sich der
Lichtbogen 48 an diese Flächen anschmiegen, wodurch er
gekühlt
wird und – auch
wegen der weiteren Vergrößerung der
Einzwängungslänge – schnell verlöscht. Bildlich
kann man hier von einer "Lichtbogenabschneidung" sprechen. Ein Austreten
des Lichtbogens aus der Schaltkammer 24 beim Herausnehmen
des Schalteinsatzes 1 ist damit praktisch ausgeschlossen.
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Beim Einsetzen eines Schalteinsatzes
kann es ebenfalls zu einem Lichtbogen, einem sog. Einschaltlichtbogen
kommen. Ein derartiger Einschaltlichtbogen löscht sich selbst, wenn der
Kontakt vollständig
hergestellt ist. Der 6e veranschaulichte Druckpunkt "Einschalten" liegt kurz vor der
ersten Kontaktherstellung und sichert so eine schnelle Einschaltbewegung
und damit ein rasches Verlöschen eines
etwaigen Einschaltlichtbogens.
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Die bevorzugten beschriebenen Ausführungsformen
stellen also ein Starkstrom-Schaltgerät und einen
Schalteinsatz hierfür
bereit, welches Lastschaltung bei voller Sicherheit gegenüber Lichtbögen erlaubt
und dabei im Vergleich zu entsprechenden Lösungen des Standes der Technik
kompakt aufgebaut ist.