DE20313872U1 - Kontaktanordnung für strombegrenzende Schutzschalter - Google Patents
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Abstract
Kontaktanordnung
für mindestens einpolige
strombegrenzende Schutzschalter mit den Merkmalen:
– in der Mittelebene jedes Pols erstreckt sich in einer in einem Isoliergehäuse (2) gelagerten Schaltwelle (6, 8) spielbehaftet eine Drehkontaktbrücke (16) mit diametral gegenüberstehenden Kontaktstücken (24), die in Einschaltstellung mit Festkontakten (26) zusammenwirken,
– beiderseits der Drehkontaktbrücke (16) lagern zwei Kontaktdruck-Drehfedern (30; 32) mit ihren Federwindungen (36) locker um einen in der Drehachse (22) von der Schaltwelle (6, 8) abstehenden Lagerbolzen (14), wobei jeweils ein Kontaktarm (18) der Drehkontaktbrücke (16) von einem ersten Federende (38) einer der Drehfedern (30; 32) in Richtung Einschaltstellung beaufschlagt ist,
– auf gegenüberliegenden Seiten zur Drehachse (22) sind im Isoliergehäuse (2) zwei federkraftbeaufschlagte Rastnocken (44; 46) gelagert, die aufgrund der Federkraft eine zur Drehachse (22) genäherte Ausgangslage einnehmen und mit einer kurvigen Kopffläche (42) ausgebildet sind, an der sich ein zweites Federende (40) jeweils einer der Drehfedern (30; 32) gleitend abstützt und...
– in der Mittelebene jedes Pols erstreckt sich in einer in einem Isoliergehäuse (2) gelagerten Schaltwelle (6, 8) spielbehaftet eine Drehkontaktbrücke (16) mit diametral gegenüberstehenden Kontaktstücken (24), die in Einschaltstellung mit Festkontakten (26) zusammenwirken,
– beiderseits der Drehkontaktbrücke (16) lagern zwei Kontaktdruck-Drehfedern (30; 32) mit ihren Federwindungen (36) locker um einen in der Drehachse (22) von der Schaltwelle (6, 8) abstehenden Lagerbolzen (14), wobei jeweils ein Kontaktarm (18) der Drehkontaktbrücke (16) von einem ersten Federende (38) einer der Drehfedern (30; 32) in Richtung Einschaltstellung beaufschlagt ist,
– auf gegenüberliegenden Seiten zur Drehachse (22) sind im Isoliergehäuse (2) zwei federkraftbeaufschlagte Rastnocken (44; 46) gelagert, die aufgrund der Federkraft eine zur Drehachse (22) genäherte Ausgangslage einnehmen und mit einer kurvigen Kopffläche (42) ausgebildet sind, an der sich ein zweites Federende (40) jeweils einer der Drehfedern (30; 32) gleitend abstützt und...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für strombegrenzende Schutzschalter im Niederspannungsbereich nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere für strombegrenzende Leistungsschalter.
- Aus der
DE 101 50 550 C1 ist eine Kontaktanordnung für strombegrenzende Leistungsschalter bekannt, bei der eine doppelt unterbrechende Drehkontaktbrücke über vier paarweise symmetrisch zu beiden Seiten der Kontaktbrücke angeordnete Kontaktdruck-Zugfedern mit einer Schaltwelle verbunden ist. Zur Rückfallverzögerung der von feststehenden Kontakten elektrodynamisch abgestoßenen Kontaktbrücke wirken Verbindungsstücke zwischen den ersten Enden des jeweils einen Zugfederpaares gegen Verlängerungen an den zweiten Enden des jeweils anderen Zugfederpaares. Zur Erzielung eines wechselnden Kraftverlaufs sind die Verlängerungen stufenartig ausgebildet, was zu einer Rastverbindung am Ende der Abstoßbewegung zwischen den Verbindungsstücken und den Verlängerungen führt, wodurch die aufgeschleuderte Kontaktbrücke nach Erreichen ihrer Abstoßstellung festgehalten wird, bis sie beim endgültigen Öffnen der Kontaktanordnung durch auslösende Schutzorgane aus dieser Raststellung gelöst wird. Die einstückigen Zugfederpaare lagern mit ihren Verbindungsstücken in Kerben der Kontaktbrücke und mit den mit den Verlängerungen ausgestatteten Enden über Stahlstifte in Kerben der Schaltwelle. Zur Gewährleistung sicherer Bewegungsabläufe der Kontaktbrücke ist diese mit einem Langloch versehen, durch die eine in der Querachse der Schaltwelle verlaufende feststehende Lagerachse geführt ist. Durch die polweise Zusammensetzung der Schaltwellen aus polweise zugeordneten Schaltwellensegmenten ist die Kontaktanordnung für modular zusammensetzbare Schutzschalter geeignet. Nachteilig sind die kompliziert ausgebildeten und damit teuren sowie aufwendig zu montierenden Zugfederpaare. - Aus der
DE 100 61 394 A1 ist eine als nächstliegender Stand der Technik zu betrachtende weitere Kontaktanordnung für einen strombegrenzenden Leistungsschalter bekannt, bei dem einer Drehkontaktbrücke in einer Schaltwelle über zwei Kontaktdruckfedern schwimmend gelagert ist. Die Kontaktdruckfedern sind als Doppeldrehfedern ausgebildet, die paarig-symmetrisch zu beiden Seiten der Kontaktbrücke angeordnet sind, mit ihren Windungen locker um einen an der Kontaktbrücke ausgebildeten, in deren Drehsymmetrieachse verlaufenden Lagerbolzen lagern, mit parallel zum Lagerbolzen verlaufenden, die Drehfederhälften verbindenden Verbindungsstücken stirnseitig die Kontaktbrücke beaufschlagen und mit ihren äußeren Enden sich an der Schaltwelle abstützen. Bei dieser Kontaktanordnung sind weder Mittel zur Rückfallverzögerung noch zur Offenhaltung der bei Kurzschlussströmen von den feststehenden Kontakten elektrodynamisch abgestoßenen Kontaktbrücke vorgesehen. - Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in einer technologisch verbesserten strombegrenzenden Kontaktanordnung mit festgehaltener elektrodynamischer Kontaktöffnung.
- Ausgehend von einer Kontaktanordnung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
- Die einzelnen, sich um einen Lagerbolzen windenden Kontaktdruck-Drehfedern stützen sich jeweils zwischen einem federkraftbeaufschlagten Rastnocken und einem Arm der Drehkontaktbrücke ab. Zum einen wird dadurch der erforderliche Kontaktdruck erzeugt. Zum anderen wird damit beim Auftreten eines Kurzschlussstromes der auf die Drehkontaktbrücke wirkenden elektrodynamischen Öffnungskraft durch entsprechender kopfseitige Formgebung des Rastnockens ein veränderliches Drehmoment entgegengesetzt. Dieses durch die Kombination aus Drehfedern und federbeaufschlagten Rastnocken erzeugte Drehmoment bewirkt zum einen eine anfängliche Verzögerung der Abstoßbewegung und zum anderen den Übergang der Drehkontaktbrücke in eine rastende Abstoßstellung. Durch übliche Maßnahmen zur Materialauswahl und/oder Oberflächenstrukturierung der sich berührenden Oberflächen von den zweiten Federenden und der Rastnocken kann deren Reibungswiderstand und damit die Verzögerung der Abstoßbewegung der Kontaktbrücke in einem weiten Bereich variiert werden.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Rastnocken längsverschieblich gelagert und mit konvexen Kopfflächen versehen. Bei einer elektrodynamischer Abstoßung der Drehkontaktbrücke gleiten die zweiten Federenden der Drehfedern über die konvexen Kopfflächen und verschieben die Rastnocken entgegen ihrer Nockenfedern. Der elektrodynamisch beaufschlagten Kontaktbrücke wird anfänglich damit eine zunehmende Federkraft entgegengesetzt. Wenn die zweiten Federenden allerdings die Scheitellinie oder Scheitelfläche der konvexen Kopfflächen überwunden haben, können sich die Rastnocken wieder durch die Wirkung ihrer Nockenfedern in Richtung ihrer Ausgangslage zurückbewegen. Die nachlassende Gegenkraft bewirkt, dass die Kontaktbrücke in eine stabile Abstoßstellung übergeht, aus der sie erst beim endgültigen Öffnen der Kontaktanordnung infolge auslösender Schutzorgane gelöst wird. Für die an den konvex ausgebildeten Kopfflächen der federkraftbeaufschlagten Rastnocken anliegenden zweiten Federenden der Drehfedern bestehen zu beiden Seiten der Scheitellinie oder Scheitelfläche stabile Lagen, die einerseits der Einschaltstellung und anderseits der Abstoßstellung der Kontaktbrücke entsprechen. Zweckmäßigerweise sind die konvexen Kopfflächen als zwei ineinander übergehende Schrägen ausgebildet, wobei in den stabilen Lagen die zweiten Federenden an einer der Schrägen anliegen.
- Rund gebogenen zweiten Federenden sowie für diese in den Rastnocken vorgesehene Gleitnute sind für ein sicheres Arbeiten der Kontaktanordnung von Vorteil. Im Isoliergehäuse eingelassenen Dämpfungselemente – beispielsweise aus elastischem Material – dienen zum Abfangen der kinetischen Energie der elektrodynamisch beschleunigten Kontaktbrücke.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung besteht die Halbwelle polweise aus zwei Hälften, die im Isoliergehäuse lagern und zwischen denen der Lagerbolzen mit der auf ihm spielbehaftet – üblicherweise über ein Langloch – lagernden Drehkontaktbrücke gehalten wird.
- Aus Stabilitätsgründen sind ein metallischer Lagerbolzen und aus Gründen der Spannungsfestigkeit darauf geschobene Isolierbuchsen für die Federwindungen von Vorteil.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen
-
1 : eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung für einen Schaltpol bei geöffnetem Isoliergehäuse; -
2 : ähnlich1 , allerdings mit teilweise entfernten oder weggebrochenen Einzelteilen; -
3 : Einzelheiten der Kontaktanordnung in verschiedenen Ansichten; -
4 : die Kontaktanordnung in verschieden Schaltstellungen; -
5 : Einzelheiten aus2 . - Die Kontaktanordnung wird von einem aus zwei Halbschalen bestehenden Isoliergehäuse
2 gehalten, von dem in1 ,2 und4 die vordere Halbschale entfernt ist. In kreisförmigen Aussparungen4 des Isoliergehäuses2 sind zwei, eine Schaltwelle bildende Schaltwellenhälften6 und8 gelagert, von denen in2 und4 die vordere Schaltwellenhälfte6 und in3 beide Schaltwellenhälften entfernt sind. Die Schaltwelle6 ,8 besitzt nach außen weisende Mitnahmestifte10 , in die zu einem Betätigungsmechanismus führende Betätigungshebel12 greifen. Durch die Schaltwelle6 ,8 wird ein metallischer Lagerbolzen14 gehalten. Eine drehsymmetrische Drehkontaktbrücke16 mit zwei Kontaktarmen18 lagert über ein mittiges Langloch20 locker auf dem Lagerbolzen14 . Die Kontaktbrücke16 erstreckt sich in der Mittelebene des Schaltpols, die mit der Trennebene des Isoliergehäuses2 zusammenfällt. Die Drehachse22 der Kontaktanordnung fällt in den Lagerbolzen14 . An den Enden der Kontaktarme18 sind diametral gegenüberstehend Kontaktstücke24 befestigt, die in der in1 ,2 ,3 und4a gezeigten Einschaltstellung der Kontaktanordnung mit nach außen geführten Festkontakten26 in Verbindung stehen. Zwischen den Halbschalen des Isoliergehäuses2 sind Lichtbogenlöschbleche28 festgelegt. - Um den nötigen Kontaktdruck zwischen den Kontaktstücken
24 und den Festkontakten26 zu gewährleisten, ist die Kontaktanordnung mit zwei Kontaktdruck-Drehfedern30 und32 ausgestattet. Zu beiden Seiten der Kontaktbrücke16 liegen über dem Lagerbolzen14 Isolierbuchsen34 , auf denen die Federwindungen36 der Drehfedern30 und32 locker lagern. In1 sind die Isolierbuchsen34 durch die Schaltwellenhälften6 verdeckt und in3 fortgelassen. Die Drehfeder30 bzw.32 ist mit einem ersten Federende38 in jeweils einem der Kontaktarme18 eingehängt und stützt sich mit einem zweiten Federende40 gegen die Kopffläche42 eines hutförmigen Rastnockens44 bzw.46 ab. Die einzeln in5 dargestellten Rastnocken44 und46 sind längsverschieblich im Isoliergehäuse2 gelagert. Als Druckfedern ausgebildete Nockenfedern48 stützen sich einerseits von der Innenseite der Kopfflächen42 und anderseits gegen im Isoliergehäuse2 eingelegte Gegenlager50 ab. Am Fußende der Rastnocken44 und46 sind nach außen stehende Wulste52 ausgebildet, die mit im Isoliergehäuse2 ausgebildeten Anschlägen54 zusammenwirken, indem die Rastnocken44 und46 durch die Kraftwirkung der Nockenfedern48 die in den1 bis4 gezeigte Ausgangslage einnehmen. - In
3 sind als wesentliche Einzelheiten der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung noch einmal die Kontaktbrücke16 , die Drehfedern30 und32 sowie die Rastnocken44 und46 dargestellt. Bezüglich auf2 ist3a eine Darstellung von vorn,3b eine Darstellung von links und3c eine Darstellung von hinten. Die zweiten Federenden40 sind rundgebogen, wobei die Biegeachse parallel zur Drehachse22 verläuft. Die bogenförmigen zweiten Federenden40 sind in einer Gleitnut62 der Kopfflächen42 geführt (5 ). Die Kopfflächen42 weisen zwei in einem stumpfen Winkel ineinander übergehende Schrägen58 und60 auf, die sich parallel zur Drehachse22 erstrecken. - In der in
4a gezeigten Einschaltstellung der Kontaktanordnung nehmen die zweiten Federenden40 eine erste stabile Lage ein, indem sie sich an die in3a angedeuteten Schrägen58 der sich in ihrer Ausgangslage befindlichen Rastnocken44 und46 anlegen. Die Drehfedern30 und32 bewirken über ihre ersten Federenden38 den erforderlichen Kontaktdruck, wobei sie sich mit ihren zweiten Federenden40 gegen die Schrägen58 abstützen. Der Anstellwinkel der Schrägen58 und das Verhältnis der Federkräfte zwischen den Drehfedern38 ,40 und den Nockenfedern48 ist durch fachübliche Bemessung so festzulegen, dass die Rastnocken44 ,46 in der Einschaltstellung nicht aus ihrer Ausgangslage verdrängt werden. - Beim Öffnen der Kontaktanordnung durch den Betätigungsmechanismus über die Betätigungshebel
12 werden die Ausschaltkräfte über die Schaltwelle6 ,8 auf die Kontaktbrücke16 , von deren Kontaktarmen18 auf die ersten Federenden38 der Drehfedern30 ,32 und von diesen über die zweiten Federenden40 auf die Schrägen58 der Rastnocken44 ,46 übertragen. Die von den zweiten Federenden40 ausgeübten Kräfte sind in diesem Falle so groß, dass durch Verschiebung der Rastnocken44 und46 entgegen der Federkräfte ihrer Nockenfedern48 die zweiten Federenden40 über die Schrägen58 gleiten und danach durch Überwindung der in5 dargestellten Scheitellinien56 in Eingriff mit den angrenzenden Schrägen60 gelangen, während die Rastnocken44 und46 durch die Nockenfedern48 in ihre Ausgangslage zurückkehren. In der Ausschaltstellung der Kontaktanordnung nehmen die zweiten Federenden40 die in4b gezeigte Lage ein. Durch fachüblich festgelegte Bemessungsverhältnisse zwischen Anstellwinkel der Schrägen60 und Federkräften der Drehfedern30 ,32 sowie Nockenfedern48 wird auch hierbei verhindert, dass die von den zweiten Federenden40 auf die Schrägen60 ausgeübten Kräfte nicht mehr von sich aus die Rastnocken44 ,46 aus ihrer Ausgangslage bringen können. In der in4b gezeigten Ausschaltstellung der Kontaktanordnung befinden sich die zweiten Federenden40 demnach in ihrer zweiten stabilen Lage. - Beim Auftreten eines Kurzschlussstromes zwischen der Kontaktbrücke
16 und den Festkontakten26 treten elektrodynamische Kräfte auf, welche die Kontaktverbindung trennen und die Kontaktbrücke16 in eine Abstoßstellung analog4b treiben. Die auf die Kontaktbrücke16 ausgeübten und durch die Drehfedern30 ,32 übertragenen Abstoßkräfte bewirken gleichfalls den Übergang der zweiten Federenden40 von der in4a gezeigten ersten stabilen Lage in die in4b gezeigte zweite stabile Lage. Durch das Zusammenwirken der zweiten Federenden40 mit den Schrägen60 kann die Kontaktbrücke16 nicht in die Einschaltstellung zurückfallen, sondern wird in der Offenstellung gehalten. - Im Isoliergehäuse
2 sind weiterhin zwei zylindrische Dämpfungselemente64 vorgesehen, an die bei einem Kurzschluss zur Bewegungsbegrenzung und Bewegungsenergieaufnahme der Kontaktbrücke16 deren Kontaktarme18 anschlagen. Damit wird die Gefahr eines Zurückprallens der Kontaktbrücke16 in die Einschaltstellung infolge bei starken Kurzschlussströmen auftretenden sehr hohen Bewegungsenergien vermieden. Beim Schließen der Kontaktanordnung mittels des Betätigungsmechanismus über die Betätigungshebel12 und die Schaltwelle6 ,8 wird die Kontaktbrücke16 wieder in die Einschaltstellung gemäß4a überführt, wobei die zweiten Federenden40 von den Schrägen60 ausgehend über die Scheitellinien56 gleiten und wieder zum Anliegen an die Schrägen58 gelangen.
Claims (7)
- Kontaktanordnung für mindestens einpolige strombegrenzende Schutzschalter mit den Merkmalen: – in der Mittelebene jedes Pols erstreckt sich in einer in einem Isoliergehäuse (
2 ) gelagerten Schaltwelle (6 ,8 ) spielbehaftet eine Drehkontaktbrücke (16 ) mit diametral gegenüberstehenden Kontaktstücken (24 ), die in Einschaltstellung mit Festkontakten (26 ) zusammenwirken, – beiderseits der Drehkontaktbrücke (16 ) lagern zwei Kontaktdruck-Drehfedern (30 ;32 ) mit ihren Federwindungen (36 ) locker um einen in der Drehachse (22 ) von der Schaltwelle (6 ,8 ) abstehenden Lagerbolzen (14 ), wobei jeweils ein Kontaktarm (18 ) der Drehkontaktbrücke (16 ) von einem ersten Federende (38 ) einer der Drehfedern (30 ;32 ) in Richtung Einschaltstellung beaufschlagt ist, – auf gegenüberliegenden Seiten zur Drehachse (22 ) sind im Isoliergehäuse (2 ) zwei federkraftbeaufschlagte Rastnocken (44 ;46 ) gelagert, die aufgrund der Federkraft eine zur Drehachse (22 ) genäherte Ausgangslage einnehmen und mit einer kurvigen Kopffläche (42 ) ausgebildet sind, an der sich ein zweites Federende (40 ) jeweils einer der Drehfedern (30 ;32 ) gleitend abstützt und in der Einschaltstellung einerseits und in der Ausschaltstellung sowie in der elektrodynamisch bewirkten Abstoßstellung anderseits jeweils eine stabile Lage einnimmt. - Kontaktanordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnocken (
44 ;46 ) gegen als Druckfedern ausgebildeten Nockenfedern (48 ) längsverschieblich sind und eine konvexe Kopffläche (42 ) aufweisen. - Kontaktanordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfflächen (
42 ) jeweils zwei parallel zur Drehachse (22 ) sich erstreckende und in einem stumpfen Winkel zueinander verlaufende Schrägen (58 ;60 ) aufweisen. - Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Federenden (
40 ) senkrecht zur Drehachse (22 ) rundgebogen und in einer Gleitnut (62 ) der Kopfflächen (42 ) geführt sind. - Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Isoliergehäuse (
2 ) für jeden Kontaktarm (18 ) ein Dämpfungselement (64 ) vorgesehen ist. - Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (
6 ,8 ) für jeden Pol aus zwei im Isoliergehäuse (2 ) lagernden Schaltwellenhälften (6 ;8 ) besteht, zwischen die der Lagerbolzen (14 ), auf der die Drehkontaktbrücke (16 ) spielbehaftet lagert, eingefügt ist. - Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwindungen (
36 ) auf über den metallischen Lagerbolzen (14 ) geschobenen Isolierbuchsen (34 ) lagern.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20050210 |
|
R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20061010 |
|
R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20091012 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: EATON INDUSTRIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: MOELLER GMBH, 53115 BONN, DE Effective date: 20110311 |
|
R152 | Term of protection extended to 10 years | ||
R152 | Term of protection extended to 10 years |
Effective date: 20111130 |
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R071 | Expiry of right |