DE10239641B3 - Kontaktsystem für einen Niederspannungsschalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft das Kontaktsystem für einen Niederspannungsschalter, insbesondere einen Leistungsschalter, mit einem - für jeden Pol - kipp-punkt-gelagerten, drehbeweglichen Kontaktarm (18), mit elektrodynamisch veranlasster Öffnung und mit einer die Kontaktkraft und den Kippsprung vermittelnden Druckfeder (40), die zwischen einer Lagerstelle (52) im Gehäuse und einem Angriffspunkt (17) am Kontaktarm (18) angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass das dem Angriffspunkt am Kontaktarm (18) zugewandte Ende der Druckfeder (40) als Lagerschenkel (42) und der Angriffspunkt der Druckfeder (40) am Kontaktarm (18) als halbzylindrische Lagerausnehmung (17) ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft das Kontaktsystem für einen Niederspannungsschalter, insbesondere einen Leistungsschalter.
• Aus der DE 39 01 852 A1 ist ein kipp-punkt-gelagertes Kontaktsystem für einen strombegrenzenden Leistungsschalter bekannt mit einem im Kurzschlussfall dynamisch öffnenden drehbeweglichen, ersten Kontaktarm. Dieser erste Kontaktarm (vgl. auch wegen der Bezugszeichen 3 dieser Anmeldung) ist derart gelagert, dass eine im Gehäuse abgestützte Druckfeder 40' über einen Druckbolzen 56 einen Armfortsatz des Kontaktarms beaufschlagt, so dass in den jeweiligen Endstellungen des Kontaktarms die Kontaktdruckkraft auf den Festkontakt (in Geschlossen-Stellung) und die Offenhallekraft (in Offenstellung) übermittelt wird. Druckfeder und Kontaktarm liegen in einer Ebene. Die Kraft der zylindrisch ausgebildeten Druckfeder auf den Kontaktarm wird durch die halbkugelförmige Kuppe 60 des Druckbolzens vermittelt, der in eine etwa halbzylindrische Lagerstelle 17 am Kontaktarm eingreift. Bolzen und Druckfeder sind also eine mehrteilige Anordnung, deren Teile aufeinander abzustimmen sind. Von Nachteil ist besonders, dass der Bolzen durch die punktförmige Auflage in der Lagerstelle stark arbeitet, was zur schnellen Abnutzung beiträgt.
• In der Schrift DE 41 33 466 A1 wird schematisch ein (nicht kipp-punkt-gelagerter) Schaltkontakt eines Leistungsschalters dargestellt, dessen bewegliches Kontaktstück von einer Kontaktfeder beaufschlagt wird, die mit ihrem ersten Ende im Gehäuse abgestützt ist und mit dem zweiten Ende am hinteren Ende des beweglichen Kontaktstücks Anpreßdruck erzeugend angreift. Der Federdraht der Kontaktfeder ist am zweiten Ende der Kontaktfeder zu einem halbkreisförmigen Drahtbogen umgeformt und greift mit seiner vordersten Stelle punktförmig am Kontaktstück an.
• Am Ende des beweglichen Kontaktstücks ist eine Aufnahme für das zweite Ende der Kontaktfeder ausgebildet. Die Aufnahme ist als Nut ausgebildet, welche im Nutgrund eine plane Anlagefläche und seitlich parallele, senkrecht zur Anlagefläche ausgebildete Seitenwände hat. Die Achse der Kontaktfeder liegt senkrecht zur Anlagefläche. Ein fester Angriffspunkt der Feder als Lagerstelle in der planen Anlagefläche ist nicht vorhanden. Die Seitenflächen der Aufnahmenut geben dem Federkörper seitlichen Halt.
• Bei der Öffnungsbewegung des Kontaktstücks macht der Angriffspunkt der Kontaktfeder auf der Anlagefläche eine Gleitbewegung, welche dadurch begrenzt ist, dass nach relativ klei nem Winkelweg des Kontaktstücks der Federkörper an die Seitenflächen der Aufnahmenut anstößt. Die dynamischen Verhältnisse, d.h. die Kraft-Weg-Kurve, des durch Kontaktfeder und bewegliches Kontaktstück gebildeten Systems ist unübersichtlich. Es ist keine lineare Kraft-Weg-Kurve vorhanden. Die die Dynamik beschreibende Federkenngröße ist nicht konstant.
• Die Verwendung einer Kontaktfeder mit an dem Vorderende umgebogenen Federdraht in einer Aufnahmenut, bei der ein begrenztes seitliches Spiel zugelassen ist, also keine feste Lagerstelle vorhanden ist und seitlicher Anschlag des Kontaktfederkörpers auftritt, ist für die Ausbildung eines präzise eingestellten Kontaktsystems nicht geeignet.
• Mit steigender Anforderung an eine wirtschaftliche Herstellung von Leistungsschaltern ist ein Kontaktsystem wie im Stand der Technik nicht mehr zeitgemäß.
• Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, bei einem kipp-punkt-gelagerten Kontaktsystem die Anzahl der Bauteile zu verringern und die Raumabmessungen zu verkleinern.
• Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das dem Angriffspunkt am Kontaktarm zugewandte Ende der Feder als Lagerschenkel und der Angriffspunkt der Druckfeder am Kontaktarm als Lagerstelle für den Lagerschenkel ausgebildet ist.
• Die Lagerstelle kann vorzugsweise auch als halbzylindrische Lagerausnehmung ausgebildet sein. Die Lagerausnehmung kann als Hohlkehle ausgebildet sein. Der Öffnungswinkel der Hohlkehle kann dem Schwenkwinkel des Kontaktarm entsprechen, sollte jedoch nicht größer als der Schwenkwinkel sein.
• Folgende Vorteile der Erfindung können genannt werden:
  Mit der Erfindung kann auf einen Druckbolzen gänzlich verzichtet werden, da eine einzige Druckfeder ausreicht, die bisher zweiteilig ausgebildete Anordnung zu ersetzen.
• Die Zahl der Bauteile besteht nur noch aus dem Schaltstück (Kontaktarm), der Kontaktarm-Achse, der Druckfeder und der Schaltwelle. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Federendes als Lagerschenkel kann der Kippwinkel relativ groß gemacht werden, ohne dass räumliche Begrenzungen entstehen. Da ein Druckbolzen nicht mehr eingesetzt wird, kann die Feder verkleinert werden und die verkleinerte Feder einfacher im Gehäuse integriert werden. Dadurch lässt sich die Feder fast vollständig mit Isolationsmaterial umhüllen (vor zugsweise in einer Art Feder-Kammer), wodurch auch die Isolationsfestigkeit verbesserbar ist.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen im Einzelnen:
• 1 und 2 den Kontaktarm und die Druckfeder eines Kontaktsystems,
• 3 Kontaktarm und Druckfeder eines Kontaktsystems nach DE 3901852 A1 und
• 4 drei Ausgestaltungen der Lagerstelle.
• In 1 ist für ein Kontaktsystem eines Niederspannungs-Leistungsschalters ein Kontaktarm 18 und eine den Kontaktarm beaufschlagende Druckfeder 40 (zylindrische Schraubenfeder) dargestellt. Das Vorderende des Federdrahts 41 der Druckfeder ist zu einem Lagerschenkel 42 rechtwinklig zur Federlängsachse umgebogen. Die den Lagerschenkel bildende Umbiegung des Runddrahts 41 ist länger als die Lagerstelle 17, also auch größer als die Dicke des Kontaktarms. Der Lagerschenkel 42 wird somit einstöckig mit der Schraubenfeder ausgebildet. Das Hinterende 44 der Feder endet flach und stützt sich im Gehäuse (Gegenlager 52) ab.
• In 2 ist noch einmal schematisch die Anordnung nach der Erfindung gezeigt.
• In den Teilfiguren 4A, 4B und 4C sind drei Ausführungen der Lagerstelle (17A, 17B, 17C) im Kontaktarm gezeichnet.
• Die nicht dargestellte Stromlaufbahn wird durch das einfach unterbrechende Schaltstück (als Drehkontakt) geöffnet und geschlossen. Das Schaltstück ist als Kontaktarm 18 ausgebildet und um die Rotationsachse 16 zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsposition in einem Isolierstoffgehäuse kipp-punkt-beweglich gelagert. Am Ende des Kontaktarms 18 ist das Kontaktstück 23 aus Kontaktmaterial angeordnet. Am kontaktstückfernen Ende des Kontaktarmsist ein kurzer Armfortsatz 20 vorhanden, an dem eine Anschlagnase 21 ausgebildet ist, an der auch mindestens eine Litze als Stromleitung angelötet sein kann.
• In der Einschaltstellung des Schalters fließt der Nennstrom durch die Stromlaufbahn, wobei er durch eine Stromschiene eintritt, durch den Kontakt, das Schaltstück und den festen Kontakt fließt und über eine zweite Stromschiene mit Anschlussfahne das Gehäuse verlässt. Im Kurzschluss- oder Überlastungsfall wird durch Drehung des Kontaktarms 18 im Uhrzeigersinn Dr das Kontaktpaar getrennt. Die Stromschienen sind in üblicher Weise als Stromschlei fe ausgebildet, um mit dem elektrodynamischen Effekt eine schnelle Schalteröffnung zu erreichen. Die Elemente für die Betätigung und das Auslösen des Schalterantriebs sind wie üblich ausgeführt; sie sind jedoch hier jedoch nicht dargestellt.
• Die Kipp-Punkt-Lagerung des Kontaktarms 18 erfolgt unter Andruck des Lagerschenkels der Schraubenfeder 40 schwimmend um die Rotationsachse 16. Durch diese Art der Lagerung und durch die Belastung der Druckfeder entsteht eine gleichmäßige Verteilung des Kontaktdruckes des Endkontakts 23 in der Geschlossen-Stellung auf den nicht dargestellten Festkontakt. Durch die bewegliche und elastische Lagerung des Kontaktarms 18 werden Fertigungstoleranzen der Einzelteile und des Gehäuses und durch Schaltspiele erzeugte Kontaktabnutzungen ausgeglichen.
• Die Feder 40 wirkt sowohl als Kontaktkraftfeder als auch als Kippsprungfeder. Je nach Drehlage bezüglich des Totpunkts der Lagerung springt der Kontaktarm unterstützt durch die Kraft der Druckfeder in die Offen- oder in die Geschlossen-Stellung. Die Druckfeder 40 ist mit dem flachen Ende 44 an einem Gegenlager 52 im Gehäuse fixiert. Die Druckfeder belastet den Kontaktarm 18 in der Lagerstelle 17. In den 4A, 4B und 4C ist die Lagerstelle 17 am Kontaktarm als offene Ausnehmung oder Auskehlung ausgebildet. Die Lagerstelle kann jedoch auch geschlossen als Bohrung ausgebildet und der Lagerschenkel 42 durch die Bohrung hindurch geführt sein. Wesentlich bei einer offenen Ausnehmung als Lagerstelle ist, dass unter der Dynamik der Kräfte der Lagerschenkel 42 nicht aus der Lagerstelle heraus gleitet. Insofern sollte der Öffnungswinkel W der Auskehlung entsprechend klein ausgestaltet sein. In 4B ist die Lagerstelle als Nut in einer Breite 19 entsprechend der Dicke 43 des Lagerschenkels 42 ausgebildet. Die Länge des Lagerschenkels 42 sollte breiter sein als die Dicke des Kontaktarms, so dass der Kontaktarm ohne Berührung mit der Feder und ohne Beschränkung des Winkelweges bewegbar ist. Dies ist in einfacher Weise herstellbar, wenn die U-förmige Umbiegung zur Ausbildung des Lagerschenkels mindestens in der Dicke des Kontaktarms ausgebildet ist. Gemäß der in der Figur dargestellten Ausführungsform ist eine Schraubenfeder eingesetzt, deren Durchmesser entsprechend gewählt ist. Durchmesser der Feder und Breite der U-förmigen Umbiegung sind gleich groß. Für die Schaltbewegung des Kontaktstücks besteht genügend Freiraum, ohne dass der Schwenkweg begrenzt ist.

Claims (4)

1. Niederspannungsschalter, insbesondere Leistungsschalter mit einem, für jeden Pol kipp-punkt-gelagerten, drehbeweglichen Kontaktarm (18) mit Kontaktstück (23), mit elektrodynamisch veranlasster Öffnung und mit einer die Kontaktkraft und den Kippsprung vermittelnden Druckfeder (40), die zwischen einer Lagerstelle (52) im Gehäuse und einem Angriffspunkt (17) am Kontaktarm (18) angeordnet ist, wobei Druckfeder und Kontaktarm im wesentlichen in einer Ebene liegen, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Angriffspunkt am Kontaktarm zugewandte Ende der Druckfeder (40) rechtwinklig zur Federlängsachse als Lagerschenkel (42) umgebogen und als Geradenstück ausgebildet ist und der Angriffspunkt der Druckfeder (40) am Kontaktarm (18) als Lagerstelle (17) für den Lagerschenkel (42) ausgebildet ist, wobei der Lagerschenkel (42) parallel zur Drechachse (16) des Kontaktarms (18) orientiert ist.
2. Niederspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (17) als halbzylindrische Lagerausnehmung (17) ausgebildet ist.
3. Niederspannungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerausnehmung (17) als Hohlkehle ausgebildet ist, deren Öffnungswinkel (W) nicht größer ist als der Schwenkwinkel des Kontaktarms (18).
4. Niederspannungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (40) in einem Hohlraum im Gehäuse des Schalters eingebracht und vom Hohlraum umschlossen ist.