DE19629482C1 - Schaltkontaktanordnung mit einer Gelenkanordnung für einen Kontakthebel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanordnung eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit einem Kontakthebelträ­ ger und mit wenigstens einem Kontakthebel, der mittels einer Gelenkanordnung relativ zu dem Kontakthebelträger beweglich angeordnet und durch wenigstens eine Feder in Richtung eines feststehenden Schaltkontaktes vorgespannt ist, sowie mit wenigstens einem den Kontakthebel mit einer ortsfesten An­ schlußschiene verbindenden biegsamen Leiter.

Eine Schaltkontaktanordnung mit diesen Merkmalen ist durch die DE 44 16 105 C1 bekanntgeworden. Die Gelenkanordnung wird dabei durch einen den Kontakthebel durchsetzenden Lagerbolzen gebildet. Da die Kontakthebel bei gegebenem Querschnitt mit Rücksicht auf möglichst geringe Erwärmung im Betrieb aus Kupfer hergestellt werden, bedarf die Lageröffnung im Kon­ takthebel einer solchen Bemessung, daß trotz des verhältnis­ mäßig weichen Werkstoffes des Kontakthebels eine ausreichende Lebensdauer der Gelenkanordnung erzielt wird. Die Lageröff­ nung verringert allerdings den Querschnitt des Kontakthebels an einer mechanisch hochbelasteten Stelle und verringert ebenfalls den stromtragenden Querschnitt des Kontakthebels. Dies bringt die Gefahr einer erhöhten örtlichen Erwärmung mit sich, die nur durch einen vergrößerten Querschnitt des Kon­ takthebels ausgeglichen werden kann.

Als weiteres Problem, das die Lebensdauer der Gelenkanordnung nachteilig beeinflussen kann, kommt die mit einer Wärmever­ wendung verbundene Befestigung des biegsamen Leiters an dem Kontakthebel hinzu. Gleichgültig, welches der verschiedenen bekannten Löt- oder Schweißverfahren eingesetzt wird, kommt es nämlich bei dem zur Herstellung des Kontakthebels verwen­ deten Kupfer durch Zufuhr von Wärme zu einer Rekristallisa­ tion und damit zu einer Verringerung der Härte. Will man ver­ meiden, daß hiervon auch der Bereich der erwähnten Lageröff­ nung betroffen ist, so kann dies durch einen größeren Abstand der Lageröffnung von dem Bereich des Kontakthebels erreicht werden, an dem der biegsame Leiter angebracht wird. Dies bedeutet aber eine unerwünschte Vergrößerung des Kontakthebel und damit verschlechterte schalttechnische Eigenschaften sowie erhöhten Materialbedarf.

Eine andere Möglichkeit besteht in der Anwendung von Schweiß­ verfahren mit einem nur örtlich wirkenden energiereichen Strahl, wie Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschwei­ ßen. Beide Verfahren erfordern jedoch spezielle und kostspie­ lige Hilfseinrichtungen, deren Anwendung nur bei großen Stückzahlen vertretbar ist.

Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkontaktanordnung mit einer hohen Lebensdauer der Gelenkanordnung des Kontakthebels ohne zusätzlichen Material­ aufwand zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gelenkanordnung durch eine an dem Kontakthebel angeord­ nete Wälzfläche und eine mit dieser zusammenwirkende, an dem Kontakthebelträger angeordnete Auflagefläche gebildet ist und daß an dem Kontakthebelträger zur Sicherung gegen eine Ver­ schiebung des Kontakthebels parallel zu der Auflagefläche eine den Kontakthebel erfassende Haltevorrichtung angebracht ist.

Durch die neue Gelenkanordnung werden die bisherigen Lageröffnungen der Kontakthebel entbehrlich. Hierdurch steht ein größerer Querschnitt zur Verfügung, was für die mechani­ sche Festigkeit und die elektrischen Eigenschaften des Kon­ takthebels günstig ist. Auch kann die Wälzfläche ohne Schwie­ rigkeit so bemessen werden, daß eine geringere spezifische Beanspruchung als in der bisherigen Lageröffnung auftritt. Daher ist eine Verringerung der Härte des zur Herstellung des Kontakthebels benutzten Kupfers durch die Wärmezufuhr beim Löten oder Schweißen der biegsamen Leiter weniger kritisch als bisher.

Die neue Gelenkanordnung ist mit überraschend geringen Ände­ rungen an vorhandenen Schaltkontaktanordnungen zu verwirkli­ chen. Dies kann dadurch geschehen, daß die an dem Kontakt­ hebel seiner kontaktgebenden Seite gegenüberliegend angeord­ nete Wälzfläche mit einer negativen Krümmung und die an dem Kontakthebelträger befindliche Auflagefläche eine positive Krümmung aufweist, wobei der Krümmungsradius der Wälzfläche größer als der Krümmungsradius der Auflagefläche bemessen ist.

Die erwähnte Haltevorrichtung für den Kontakthebel ist gleichfalls mit vorteilhaft einfachen Mitteln zu verwirkli­ chen. Hierzu kann die Haltevorrichtung einen den Kontakte an seiner kontaktgebenden Seite in einem der Wälzfläche gegenüberliegenden Bereich übergreifenden, an dem Kontakt­ hebelträger gelenkig abgestützten Haltebügel aufweisen, wobei der Kontakthebel eine von dem Haltebügel zu übergreifende Haltenase besitzt. Ein solcher Haltebügel kann durch ange­ formte Stege zugleich als Abstandhalter für mehrere benach­ barte Kontakthebel ausgebildet sein.

Die Kontakthebelträger von Schaltkontaktanordnungen der vor­ liegenden Art können sowohl aus Metall wie auch aus Kunst­ stoff bestehen. Sollen aus Kunststoff bestehende Kontakt­ hebelträger besonders widerstandsfähige Auflageflächen für die Kontakthebel aufweisen, so empfiehlt es sich, die Aufla­ geflächen mit einer Metallplatte zu versehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Niederspannungs-Leistungs­ schalter im Schnitt.

In der Fig. 2 ist der bewegbare Teil einer Schaltkontakt­ anordnung teilweise im Schnitt gezeigt.

Zur Verdeutlichung von Einzelheiten eines Haltebügels zeigt die Fig. 3 einen Schnitt III-III in der Fig. 2.

In der Fig. 4 ist ein mit einer Wälzfläche versehener Bereich eines Kontakthebels mit angrenzenden Teilen vergrö­ ßert dargestellt.

Der in der Fig. 1 schematisch im Schnitt gezeigte Nieder­ spannungs-Leistungsschalter 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem je nach der benötigten Anzahl von Polen ein Schaltkontakt­ system 3 oder mehrere solcher Schaltkontaktsysteme parallel zueinander angeordnet sind. Jedes Schaltkontaktsystem 3 weist eine obere Anschlußschiene 4 mit einem daran befestigten feststehenden Schaltkontakt 5 sowie einen bewegbaren Schalt­ kontakt 6 auf. Der bewegbare Schaltkontakt 6 stellt eine Bau­ gruppe dar, die einen bewegbaren Kontakthebelträger 7 und wenigstens einen daran schwenkbar angebrachten Kontakthebel 10 umfaßt. Biegsame Leiter 11 verbinden den bzw. die Kontakt­ hebel 10 mit einer unteren Anschlußschiene 12. Oberhalb des Schaltkontaktsystems 3 befindet sich eine Lichtbogenlöschkam­ mer 13 zur Löschung des beim Öffnen der Schaltkontaktanord­ nung 3 entstehenden Schaltlichtbogens.

Der Kontakthebelträger 7 ist durch eine Antriebsvorrichtung 14 betätigbar, die eine für alle benachbarten Pole des Lei­ stungsschalters 1 gemeinsame Schaltwelle 15 aufweist, die mit den Kontakthebelträgern 7 der einzelnen Pole durch ein Kop­ pelgestänge 16 verbunden ist.

Einzelheiten des bewegbaren Teils der Schaltkontaktanordnung 3 werden im folgenden anhand der Fig. 2 erläutert. Der Kon­ takthebelträger 7 besteht aus einem mit dem Koppelgestänge 16 zu verbindenden Polisolierkörper 17 aus isolierendem Kunst­ stoff sowie beidseitig an den Polisolierkörper 17 angesetzten Seitenwänden 20 aus Blech. Der gezeigte Kontakthebel 10 ist an seiner dem feststehenden Schaltkontakt 5 zugewandten kon­ taktgebenden Seite 18 mit einer Kontaktauflage 21 versehen. An seiner der kontaktgebenden Seite 18 gegenüberliegenden Rückseite besitzt der Kontakthebel 10 eine Wälzfläche 22, die an einer Auflagefläche 23 des Polisolierkörpers 17 aufliegt. Wie gezeigt, ist die Wälzfläche 22 mit einer negativen Krüm­ mung ausgeführt, während die Auflagefläche 23 eine positive Krümmung aufweist, und zwar mit einem geringeren Krümmungs­ radius. Der Kontakthebel 10 kann daher relativ zu den Poliso­ lierkörper 17 entgegen der Wirkung von zwei parallel angeord­ neten Kontaktkraftfedern 24 in Richtung eines Pfeiles 25 ge­ schwenkt werden. Auf diese Weise entsteht zwischen der Kon­ taktauflage 21 und dem feststehenden Schaltkontakt 5 eine Kontaktkraft gewünschter Größe, wenn der bewegliche Schalt­ kontakt 6 durch die Antriebsvorrichtung 14 um ein in der Fig. 2 angedeutetes Schwenklager 26 betätigt wird. Ein Haltebügel 27 übergreift den Kontakthebel 10 und hält hier­ durch die Berührung zwischen der Wälzfläche 22 und der Aufla­ gefläche 23 aufrecht. Zugleich sorgt der Haltebügel 27 dafür, daß der Kontakthebel 10 nicht parallel zu der Auflagefläche 23 verschoben werden kann.

Wie dies an sich bekannt ist, können in jedem Pol des Lei­ stungsschalters 1 mehrere Kontakthebel 10 parallel zueinander angeordnet sein. In der Schnittdarstellung gemäß der Fig. 3 sind als Beispiel fünf parallele Kontakthebel 10 im Schnitt gezeigt. Der Haltebügel 27 ist für alle Kotakthebel 10 ge­ meinsam und besitzt angeformte Trennstege 30, die als Ab­ standhalter für die benachbarten Kontakthebel 10 wirken. Mit außenliegenden Zapfen 31 greift der Haltebügel 27 in Lageröffnungen 32 der Seitenwände 20 des Kontakthebelträgers 17 ein. Daher vermag der Haltebügel 27 an der Schwenkbewegung der Kontakthebel 10 relativ zu dem Polisolierkörper 17 teil­ zunehmen. In der Fig. 3 ist ferner ein fest mit den Seiten­ wänden 20 verbundener isolierender Abschirmkörper 33 gezeigt, der den unterhalb der Kontaktauflagen 21 befindlichen Bereich des bewegbaren Schaltkontaktes 6 gegen den Einfluß von Licht­ bogengasen abschirmt (vgl. DE 295 03 327 U1).

Wie näher der Fig. 4 zu entnehmen ist, sind die Kontakthebel 10 jeweils an ihrer kontaktgebenden Seite 18 mit einer der Wälzfläche 22 gegenüberliegenden Haltenase 34 versehen, die von dem im Querschnitt U-förmigen Haltebügel 27 übergriffen werden. Im Bereich der Auflagefläche 23 ist in der Fig. 4 ferner als weitere Ausgestaltung eine Metallplatte 35 gezeigt, die in das Material des Polisolierkörpers 17 ein­ gebettet ist, um die Lebensdauer der Auflagefläche 23 zu erhöhen.

Wie insbesondere die Fig. 2 und 4 zeigen, kann der Krüm­ mungsradius der Wälzfläche 22 und der zugehörigen Auflageflä­ che 23 wesentlich größer bemessen werden, als dies bei einer Gelenkanordnung mit einem die Kontakthebel durchsetzenden Lagerbolzen möglich ist. Hierdurch ist die Berührungsfläche zwischen den genannten Flächen relativ groß. Daher ergibt sich eine vorteilhaft geringe spezifische Beanspruchung der zusammenwirkenden Teile. Eine Erwärmung des Kotakthebels 10 bei der Anbringung der biegsamen Leiter 11 (Fig. 1 und Fig. 2) wirkt sich daher weniger abträglich auf die Lebensdauer der Gelenkanordnung aus als bei bisher gebräuchlichen Schalt­ kontaktanordnungen. Durch den Wegfall einer Lageröffnung in den Kontakthebeln 10 steht der volle Querschnitt für die Stromübertragung zur Verfügung.

Claims (5)

1. Schaltkontaktanordnung (3) eines Niederspannungs- Leistungsschalters (1) mit einem Kontakthebelträger (7) und wenigstens einem Kontakthebel (10), der mittels einer Gelenk­ anordnung relativ zu dem Kontakthebelträger (7) beweglich an­ geordnet und durch wenigstens eine Feder (24) in Richtung ei­ nes feststehenden Schaltkontaktes (5) vorgespannt ist, sowie mit wenigstens einem den Kontakthebel (10) mit einer ortsfe­ sten Anschlußschiene (12) verbindenden biegsamen Leiter (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkanordnung durch eine an dem Kontakthebel (10) ange­ ordnete Wälzfläche (22) und eine mit dieser zusammenwirkende, an dem Kontakthebelträger (7) angeordnete Auflagefläche (23) gebildet ist und daß an dem Kontakthebelträger (7) zur Siche­ rung gegen eine Verschiebung des Kontakthebels (10) parallel zu der Auflagefläche (23) eine den Kontakthebel (10) erfas­ sende Haltevorrichtung angebracht ist.

2. Schaltkontaktanorndung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Kontakthebel (10) seiner kontaktgebenden Seite (18) gegenüberliegend angeordnete Wälzfläche (22) eine nega­ tive Krümmung und die an dem Kontakthebelträger (7) befindli­ che Auflagefläche (23) eine positive Krümmung aufweist, wobei der Krümmungsradius der Wälzfläche (22) größer als der Krüm­ mungsradius der Auflagefläche (23) bemessen ist.

3. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung einen den Kontakthebel (10) an sei­ ner kontaktgebenden Seite (18) in einem der Wälzfläche (22) gegenüberliegenden Bereich übergreifenden, an dem Kontakthe­ belträger (7) gelenkig abgestützten Haltebügel (27) aufweisen und daß der Kontakthebel (10) eine von dem Haltebügel (27) zu übergreifende Haltenase (34) besitzt.

4. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltebügel (27) angeformte Trennstege (30) als Ab­ standshalter für mehrere parallel zueinander angeordnete Kon­ takthebel (10) aufweist.

5. Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines aus einem Kunststoff bestehenden Kontakthebelträgers (7) die Auflagefläche (23) für den Kon­ takthebel (10) mit einer Metallplatte (35) belegt ist.