DE19948695B4

DE19948695B4 - Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem bewegbaren Kontaktträger mit Endlagen-Haltefeder

Info

Publication number: DE19948695B4
Application number: DE1999148695
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Bach; Michael Dipl.-Ing. Sebekow; Günter Dipl.-Ing. Seidler-Stahl; Detlev Dipl.-Ing. Schmidt; Ingo Thiede; Sezai Dipl.-Ing. Türkmen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: DE19948695A1

Abstract

Niederspannungs-Leistungsschalter
– mit mindestens einer Baugruppe Schaltpol, die einen bewegbaren Kontaktträger und in dem bewegbaren Kontaktträger angeordnete, mittels Kontaktkraftfedern am bewegbaren Kontaktträger abgestützte Kontakthebel aufweist, und
– mit wenigstens einer Endlagen-Haltefeder, die eine zur Ausschaltkraft der Kontaktkraftfedern zusätzliche Ausschaltkraft zur Verfügung stellt und den bewegbaren Kontaktträger im ausgeschalteten Zustand des Niederspannungs-Leistungsschalters in einer definierten Endlage festhält,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens eine Endlagen-Haltefeder (3) als Druckfeder ausgebildet und innerhalb der wenigstens einen Baugruppe Schaltpol angeordnet ist,
wobei sich die wenigstens eine Endlagen-Haltefeder (3) unterhalb einer den Durchtritt von Schaltgasen beschränkenden Schürze (9) von einer Rückwand (4) eines Schaltergehäuses des Niederspannungs-Leistungsschalters (1) zum bewegbaren Kontaktträger (2) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem bewegbaren Kontaktträger, der Endlagen-Haltefedern aufweist, die den bewegbaren Kontaktträger im ausgeschalteten Zustand des Niederspannungs-Leistungsschalters in einer definierten Endlage festhalten.
Endlagen-Haltefedern haben die Aufgabe, den Kontaktträger in der Ausschaltstellung in seine definierte Endlage zu bringen.
Aus der Druckschrift FR 0 142 404 B1 ist ein Schalter mit mindestens einer Baugruppe Schaltpol bekannt, die einen bewegbaren Kontaktträger und einen in dem bewegbaren Kontaktträger angeordneten, Kontakthebel aufweist. Dieser bekannte Schalter weist eine Feder auf, die sich von einer Wand eines Schaltergehäuses des Schalters zu einem Druckpunkt des bewegbaren Kontakthebels erstreckt, wobei der Kontakthebel unter der Kraft dieser Feder je nach Lage des Kontaktträgers an einem oder zwei Gegendruckpunkten des Kontaktträgers anliegt. So liegt der bewegbare Kontakthebel im eingeschalteten Zustand des Schalters nur an einem ersten der beiden Gegendruckpunkte an, der weniger weit von einer Kontaktfläche des Kontakthebels entfernt ist als der am Kontakthebel ausgebildete Druckpunk, so dass die Feder in der Schließrichtung des Kontakthebels und somit als Kontaktkraftfeder wirkt. Bei einer Freigabe des Kontaktträgers wirkt die Feder über den bewegbaren Kontakthebel auf den Kontaktträger und überführt diesen in eine definierte Endlage. Gleichzeitig schwenkt der bewegliche Kontakthebel so lange um den ersten Gegendruckpunkt in Schließrichtung des Kontakthebels, bis der Kontakthebel auch an dem zweiten der Gegendruckpunkte, der weiter von der Kontaktfläche des Kontakthebels entfernt ist, anliegt und die Feder nun nicht mehr in der Schließrichtung des Kontakthebels wirkt. Sobald der Kontakthebel an beiden Gegendruckpunkten anliegt, wirkt die Feder über den bewegbaren Kontakthebel im Sinne einer Endlagen-Haltefeder auf den Kontaktträger, und hält den bewegbaren Kontaktträger im ausgeschalteten Zustand des Schalters in seiner definierten Endlage fest. Bei diesem Schalter wirkt die Feder aber auch im ausgeschalteten Zustand des Schalters auf den Kontakthebel. Beim Einschalten des Schalters wirkt der Einschaltkraft eines Antriebes damit von Anfang an die Kraft der Feder entgegen, was eine entsprechend starke Ausgestaltung des Antriebes erforderlich macht.
Daneben gibt es weitere Schalter, bei denen bewegbare Kontakthebel mittels Kontaktkraftfedern am bewegbaren Kontaktträger abgestützt sind, bei denen sich also die Kontaktkraftfedern zwischen dem bewegbaren Kontakthebel und dem bewegbaren Kontaktträger erstrecken. Bei diesen bekannten Schaltern wirkt die Kraft der Kontaktkraftfedern der Einschaltkraft eines Antriebes erst entgegen, wenn der bewegbare Kontakt kurz vor dem Ende des Schließvorganges gegen einen Gegenkontakt gedrückt und dabei die Kontaktkraftfedern gespannt werden. Der Antrieb kann dabei entsprechend einfacher gestaltet sein. Beim Ausschalten wird der Kontaktträger zwar durch die Kontaktkraftfedern ohnehin in die Ausschaltstellung gebracht, es ist aber von Vorteil, eine geringe zusätzliche Ausschaltkraft zur Verfügung zu haben, um zu erreichen, dass der Kontaktträger dort definiert fest anliegt und nicht lose ist. Es könnte beim ausgeschalteten Schalter stören, dass der Kontaktträger in der Ausschaltstellung nicht definiert, sondern lose positioniert ist; zum Beispiel beim Transport, bei der Funktionsprüfung und dergleichen, da das Schaltgestänge ein gewisses Spiel aufweist und sich der Kontaktträger somit in einem bestimmten Maße locker in der Ausschaltstellung befindet. Zur Behebung dieses unerwünschten Zustandes werden Endlagen-Haltefedern vorgesehen. Diese dienen nicht als Ausschaltfedern. Diese Funktion wird, wie oben erwähnt, von den Kontaktkraftfedern übernommen, die bei der Freigabe des Schaltgestänges den Kontaktträger zurückschleudern.
Derartige Endlage-Haltefedern, die eine zur Ausschaltkraft der Kontaktkraftfedern zusätzliche Ausschaltkraft zur Verfügung stellen, sind im Prinzip bekannt und können auf unterschiedliche Art und Weise in Niederspannungs-Leistungsschaltern angeordnet werden.
Beispielsweise zeigt die US-Patentschrift 5,731,560 den Antriebsmechanismus eines mehrpoligen Niederspannungs-Leistungsschalters für hohe Ströme und hohe elektrodynamische Kräfte. Hier greift eine Endlagen-Haltefeder an der Schaltwelle an. Das bedeutet, dass alle Pole in die AUS-Stellung gezogen werden. Diese Anordnung ist für strombegrenzende Leistungsschalter mit einer Einzelpolöffnung ungeeignet.
In der US-Patentschrift 3,832,504 ist ein weiterer Niederspannungs-Leistungsschalter dargestellt, bei welchem eine Feder, die eine zur Ausschaltkraft der Kontaktkraftfedern zusätzliche Ausschaltkraft zur Verfügung stellt, mit ihrer einen Seite an einer die Schaltpole verbindenden Traverse angreift und mit ihrer anderen Seite am Tragwerk des Schalters verankert ist. Diese als "Offenhaltefeder" bezeichnete Feder greift an einem zentralen Körper am Kontaktträger, der in herkömmlicher Art mit seitlichen Lagerarmen aus Metall ausgebildet ist, an und ist in ihrer Wirkungsweise parallel zum Schaltgestänge angeordnet, was eine polweise Einwirkung auf einzelne Kontaktträger ausschließt. Auch hier sind folglich alle Pole gemeinsam beaufschlagt, was, wie bereits gesagt, für strombegrenzende Leistungsschalter mit einer Einzelpolöffnung ungeeignet ist. Darüber hinaus muss diese Feder in geeigneter Weise gegen die Schaltpole isoliert sein. Beide Federn sind als Zugfedern ausgebildet und benötigen Befestigungselemente an feststehenden Schalterteilen und an der Schaltwelle, beziehungsweise an der die Schaltpole verbindenden Traverse. Außerdem ist für ihre Einbaupositionen Platz im Schalter erforderlich, was zu einer Vergrößerung des Schaltergehäuses führt. Bei der Montage der Federn müssen sie an ihren Befestigungselementen aufwendig eingehakt werden, wozu noch zusätzlich Werkzeuge erforderlich sind.
Ausgehend von einem Niederspannungs-Leistungsschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 ( US-Patentschrift 5,731,560 ) besteht die Aufgabe der Erfindung folglich darin, den Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer für Einzelpolöffnung geeigneten, vor Verschmutzung gesicherten Endlagen-Haltefeder zu versehen, die mit möglichst geringem Montageaufwand bei der Fertigung des Schalters ohne zusätzlichen Raumbedarf und ohne Verwendung von Werkzeugen eingebaut werden kann und keine spezielle Isolierung benötigt.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Endlagen-Haltefeder als Druckfeder ausgebildet und innerhalb der wenigstens einen Baugruppe Schaltpol angeordnet ist, wobei sich die wenigstens eine Endlagen-Haltefeder unterhalb einer den Durchtritt von Schaltgasen beschränkenden Schürze von einer Rückwand eines Schaltergehäuses des Niederspannungs-Leistungsschalters zum bewegbaren Kontaktträger erstreckt.
Die Endlagen-Haltefeder ist also innerhalb der Baugruppe Schaltpol angeordnet, das heißt, die Endlagen-Haltefeder ist in einem einzelnen Pol angeordnet und nicht außerhalb des Schaltpoles, z. B. zur Beaufschlagung einer Schaltwelle. Es ist somit eine gleiche Anordnung für selektive und strombegrenzende Schalter mit Einzelpolentklinkung möglich. Bei strombegrenzenden Schaltern kann bekanntlich bei entsprechender Ausführung jeder Schaltpol unter dem Einfluss eines Kurzschlussstromes einzeln öffnen und erst danach die übrigen folgen lassen. Somit ist eine Anordnung der Endlagen-Haltefeder in der Weise, dass sie auf einen einzelnen Pol wirkt, extrem vorteilhaft. Da sich die Endlagen-Haltefeder unterhalb der Schürze von der Rückwand des Niederspannungs-Leistungsschalters zum bewegbaren, isolierten Kontaktträger erstreckt, bestehen somit kaum Bedenken bezüglich der Beanspruchung der Endlagen-Haltefedern durch Schaltgase, Ruß und Rauch, da durch die bekannte Schürze, die den Durchtritt der Schaltgase nach unten ohnehin beschränkt, um eine Beaufschlagung zum Beispiel der Schaltwelle durch Schaltgase zu vermeiden, ein ausreichender Schutz auch der Endlagen-Haltefeder gewährleistet ist.
Bei mehreren Schaltpolen ist vorgesehen Endlagen-Haltefedern polweise anzuordnen.
Die Endlagen-Haltefedern sind im Schaltergehäuse vorteilhaft in Aufnahmetaschen gelagert und stützen sich zweckmäßig am bewegbaren Kontaktträger in geeigneten Ausnehmungen ab, die vorteilhaft in den Wänden der Tragarme der Kontaktträger vorgesehen sind. Diese Ausnehmungen können als Taschen mit kreisbogenförmigen Wänden ausgebildet sein, die an den Seiten offen sind. Dadurch können gegebenenfalls stärkere Federn Verwendung finden, deren äußere Durchmesser über die Materialstärke der Tragarme des Kontaktträgers hinausragen. Sie werden dann durch die kreisbogenförmigen Seiten der Ausnehmungen in den Tragarmen ausreichend sicher gehalten. Die Endlagen-Haltefedern können auch auf einer oder beiden Seiten, also am Kontaktträger und/oder am Schaltergehäuse von Zapfen oder Nasen gehalten sein, die vorteilhaft einstückig aus Kunststoff angeformt sind, aber auch aus Metall bestehen können.
Durch diese Anordnungen lassen sich die Endlagen-Haltefedern vor dem Zusammenbau des Schalters an der Rückwand desselben anbringen und können beim Einbau des Kontaktträgers mit diesem ohne besondere Maßnahmen und ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen bei dessen Einbau in Verbindung gebracht werden.
Die Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis anhand eines bevorzugten, den Schutzumfang nicht einschränkenden, Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Schaltpol eines Niederspannungs-Leistungsschalters.
Die Zeichnung zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Schaltpol eines Niederspannungs-Leistungsschalters 1 mit einem bewegbaren Kontaktträger 2, der Endlagen-Haltefedern 3 aufweist, die den bewegbaren Kontaktträger 2 im ausgeschalteten Zustand des Niederspannungs-Leistungsschalters 1 in einer definierten Endlage festhalten, sowie die Rückwand 4 des Niederspannungs-Leistungsschalters 1 und den Raum 5 für den Stromwandler. Die Stromschienen wurden zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Im bewegbaren Kontaktträger 2 sind die Kontakthebel 6 angeordnet. Der bewegbare Kontaktträger 2 ist mit einer nicht dargestellten Gelenkkette mit der ebenfalls nicht gezeigten Schaltwelle verbunden. Die nebeneinander angeordneten Kontakthebel 6 sind mittels nicht dargestellter Kontaktkraftfedern, die in Ausnehmungen 7 in den Kontakthebeln 6 und Taschen 8 im bewegbaren Kontaktträger 2 angeordnet sind, am bewegbaren Kontaktträger 2 abgestützt. Die als Druckfedern ausgebildeten Endlagen-Haltefedern 3 sind innerhalb der Baugruppe Schaltpol angeordnet und erstrecken unterhalb der Kontakthebel 6 und unterhalb der Schürze 9 zur Verhinderung des Durchtritts von Schaltgasen zur Schaltwelle von der Rückwand 4 des Niederspannungs-Leistungsschalters 1 zum bewegbaren, isolierten Kontaktträger 2. Die Endlagen-Haltefedern 3 sind im Schaltergehäuse in Aufnahmetaschen 10 gelagert und stützen sich am bewegbaren Kontaktträger 2 in geeigneten Ausnehmungen 11 ab.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen darin, dass die Endlagen-Haltefedern in einem nicht genutzten "toten" Raum des Schalters angeordnet sind, das heißt, es ist kein zusätzlicher Raumbedarf im Schalter erforderlich. Weiterhin sind keine zusätzlichen Befestigungsteile für die Endlagen-Haltefedern erforderlich. Die Montagezeit bei der Fertigung des Schalters ist minimal und es ist eine problemlose Zerlegung bei der Wartung möglich. Die Endlagen-Haltefedern stecken auf der einen Seite fest in der Aufnahmetasche im Schaltergehäuse und können beim Einbringen des Kontaktträgers dort leicht in die Ausnehmungen oder über Zapfen eingeführt werden. Weiterhin ist eine gleiche Anordnung für selektive und strombegrenzende Schalter mit Einzelpolentklinkung möglich.

Claims

Niederspannungs-Leistungsschalter – mit mindestens einer Baugruppe Schaltpol, die einen bewegbaren Kontaktträger und in dem bewegbaren Kontaktträger angeordnete, mittels Kontaktkraftfedern am bewegbaren Kontaktträger abgestützte Kontakthebel aufweist, und – mit wenigstens einer Endlagen-Haltefeder, die eine zur Ausschaltkraft der Kontaktkraftfedern zusätzliche Ausschaltkraft zur Verfügung stellt und den bewegbaren Kontaktträger im ausgeschalteten Zustand des Niederspannungs-Leistungsschalters in einer definierten Endlage festhält, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Endlagen-Haltefeder (3) als Druckfeder ausgebildet und innerhalb der wenigstens einen Baugruppe Schaltpol angeordnet ist, wobei sich die wenigstens eine Endlagen-Haltefeder (3) unterhalb einer den Durchtritt von Schaltgasen beschränkenden Schürze (9) von einer Rückwand (4) eines Schaltergehäuses des Niederspannungs-Leistungsschalters (1) zum bewegbaren Kontaktträger (2) erstreckt.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Endlagen-Haltefedern (3) polweise angeordnet sind.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Endlagen-Haltefeder (3) in der Rückwand (4) des Schaltergehäuses in einer Aufnahmetasche (10) gelagert ist.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Endlagen-Haltefeder (3) am bewegbaren Kontaktträger (2) in einer Ausnehmung (11) abgestützt ist.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (11) in einer Wand eines Tragarmes des bewegbaren Kontaktträgers (2) angeordnet ist.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (11) in der Wand des Tragarmes als Tasche mit einer kreisförmigen Wand so ausgebildet ist, dass die zumindest eine Endlagen-Haltefeder (3) mit ihrem äußeren Durchmesser über die Materialstärke des Tragarmes hinausragt.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Endlagen-Haltefeder (3) an der Rückwand (4) des Schaltergehäuses von einem zapfenartigen Fortsatz gehalten ist.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zapfenartige Fortsatz am Schaltergehäuse aus Kunststoff einstückig angeformt ist.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zapfenartige Fortsatz am Schaltergehäuse aus Metall besteht.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Endlagen-Haltefeder (3) am bewegbaren Kontaktträger (2) an einem zapfenartigen Fortsatz gehalten ist.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zapfenartige Fortsatz am bewegbaren Kontaktträger (2) aus Kunststoff einstückig angeformt ist.
Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zapfenartige Fortsatz am bewegbaren Kontaktträger (2) aus Metall besteht.