DE2336222A1 - Schaltmechanismus fuer selbstschalter - Google Patents

Description

Schaltmechanismus für Selbstschalter

Die Erfindung hat einen Schaltmechanismus mit Freiauslösung und Zwangsunterbrechung des Stromkreises für einen bei Überstrom selbsttätig abschaltenden Leistungsschalter, insbesondere Leitungsschutzschalter in Schmalbauweise, zum Gegenstand, bei dem die Erzeugung des Kontaktdrucks, die Öffnungsbewegung des beweglichen Schaltstücks und das Verbringen des handbetätigten Schalthebels in Ausschalt- bzw. Wiedereinschaltpositxon von einer einzigen Feder bewirkt wird.

Bekannte Schaltmechanismen dieser Art benötigen im allgemeinen zum Erzeugen des Kontaktdrucks, zum Verbringen des beweglichen-Schaltsctücks in Ausschaltposition und zum Rückführen des handbetätigten Schalthebels je eine separate, also drei voneinander unabhängige Federn. (DAS 11 92 730)

Es ist jedoch ein Schaltmechanismus bekannt geworden, bei dem zum Verbringen des beweglichen Schaltstücks in Ausschaltposition und zum Rückführen des Schalthebels eine gemeinsame Feder benutzt wird, während eine zweite zur Erzeugung des Kontaktdrucks dient. (DOS 19 08 723)

Beiden Ausführungen haftet jedoch der Nachteil an, daß die für die Rückführbewegung des beweglichen S_chaltstücks eingesetzte Feder der Feder, die zur Erzeugung des Kontaktdrucks dient, entgegenwirkt. Um einen vorbestimmten Kontaktdruck zu erhalten, muß daher die Kraft der Kontaktdruckfeder um den Betrag der ihr entgegenwirkenden Kraft erhöht werden. Hohe Federkräfte im Schaltmechanismus wirken sich ungünstig auf das Schaltschloß, insbesondere auf die Leichtgängigkeit des empfindlichen Klinkenmechanismus aus, der je nach Ausführung mit der ganzen oder einem großen Teilbetrag der Gesamtfederkräfte belastet wird. Das führt zu hohen Entklxnkungskraften, die von den Überstromauslösern des Selbstschalters aufgebracht werden müssen und als Folge davon, wegen des hohen Reibungsanteils an den Gesamtauslosekraften, zu stark streuenden Auslösewerten.

Da die Gesamtkräfte im Rahmen einer gegebenen Anordnung gewisse wAe nicht überschreiten, äie Kontaktkräfte solche aber nicht unterschreiten dürfen, bleibt bei den bekannten Anordnungen die Mög-

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lichkeit eingeschränkt, die Rückführfeder für das bewegliche Schaltstück so stark auszuführen, wie es im Interesse einer schnellen Kontakttrennung, insbesondere bei strombegrenzenden Schaltern, erforderlich wäre.

Als weiterer erheblicher Mangel der bekannten Anordnungen wäre zu nennen, daß bei Verwendung einzelner Federn für die verschiedenen Funktionen, diese sorgfältig aufeinander abgestimmt werden müssen, was einen erheblichen technischen Aufwand darstellt.

Die Erfindung löst die Aufgabe, den Kontaktdruck, die Rückführbewegung des beweglichen Schaltstücks und des handbetätigten Schalthebels durch eine einzige Feder zu bewirken, die bei geschlossener Kontaktanordnung den Kontaktdruck voll und ohne Überwindung von entgegenwirkenden Kräften aufbringt und die, nach dem Entklinken des Schaltschlosses, mit ihrer vollen gespeicherten Kraft die Öffnung der Kontaktanordnung bewirkt und gleichzeitig noch den Handbetätigten Schalthebel in Ausschaltposition bringt.

Neben dem wirtschaftlichen Vorteil, der in der Einsparung von Federn liegt, kommt hinzu, daß die schwierige Abstimmung der mit-und gegeneinander wirkenden Federn entfällt. Für die Öffnungsbewegung des beweglichen Schaltschlosses steht bei der erfindungsgemäßen Anordnung die volle Federkraft, die zur Erzeugung des Kontaktdrucks notwendig ist, zur Verfügung, was als eine der Grundvoraussetzungen für die Funktion eines schnellen, strombegrenzenden Schalters anzusehen ist.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Figuren 1 bis 4 näher beschrieben. Dabei stellt

Fig. 4, stark schematisch, ein Schaltschloß in gespanntem Zustand mit geschlossener Kontaktstelle dar.

Fig 2 zeigt das Kräftediagramm der Anordnung nach Fig. 1. In

Fig. 3 ist das Schaltschloß im Zustand "Freiauslösung", d.h. entklinkt, mit geöffneter Kontaktstelle, bei festgehaltenem Schalthebel dargestellt, während

Fig. 4 das Kräftediagramm der Anordnung nach Fig. 3 zeigt.

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Von dem feststehenden Kontaktstück 1 aus, fließt bei geschlossener Kontaktstelle 2 ein Strom durch das bewegliche Schaltstück 3 zum Punkt 4. Bei 5 ist das Schaltstück 3 beweglich mit der Lasche 6 verbunden, die bei 7 ihrerseits beweglich mit den Laschen 8 und 9 verbunden ist. Die Lasche 8 ist bei 10 an den *, Schalthebel 11 angelenkt, der im Festpunkt 12 drehbar gelagert ' ist und dessen Hebelfortsatz 13 durch die Festanschläge 14 und * 15 in seiner Bewegung begrenzt wird. Ein Stift 16 der Lasche 9 ist im Schlitz 17 geführt, er wird von der Klinke 18, die im Festpunkt 19 drehbar gelagert ist, in seiner Lage festgehalten, oder, wie in Fig. 3 gezeigt, freigegeben, was der Entklinkung des S_chaltschlosses entspricht. Die Uberstromausloser, die die Entklinkung bewirken, sind hier nicht dargestellt. ^

Am beweglichen Schaltstück 3 wirkt bei 20 die Kraft der Feder 21, die mit ihrem entgegengesetzten Ende bei 22 in den Schalthebel 11 eingehängt ist. Das bewegliche Schaltstück 3 ist mit seinem Schlitz 23 auf dem feststehenden Stift 24 seitlich verschiebbar geführt.

Im Kräftediagramm Fig. 2 wirkt die Feder 21 mit der Kraft F l^f auf das bewegliche Schaltstück 3 in Punkt 20 und mit der Kraft F 1"-in EJjunkt 22 auf den Schalthebel 11. F 2 ist die aus F 1» resultierende Kraft senkrecht zum beweglichen Schaltstück 3. Sie teilt sich auf, in Relation zur Aufteilung des beweglichen Schaltstücks 3 in die Hebel S 1 und S 2, in die Kräfte F 3 und F 4. F 4 ist die Kraft, die in Punkt 2 als Kontaktdruck wirksam wird, während die Kraft F 3, bzw. deren Resultierende F 5¹, über die Lasche 6 auf den Punkt 7 übergeleitet wird. Aus der in Punkt

lüber diet \ 7 wirkenden Kraft F 5 " resultiert die Kraft F 8, doevLascne auf Punkt 16 geleitet wird, sie wird dort von der Klinke 18 aufgenommen. Es ist zu erkennen, daß die hier wirksam werdende Kraft in vorteilhafter Weise nur einem Bruchteil der Kontaktdruckkraft entspricht, was eine wesentliche Voraussetzung für eine schnelle _ und feinfühlige Überstromauslösung ist.

Aus Punkt 8 wird die Teilkraft F 7», die ebenfalls aus F 5^u-re- i sultiertj über die Lasche 8 zum Punkt 10 weitergeleitet, wo sie ■ dem Schalthebel 11 das aus F 7" resultierende rechtsdrehende Moment M 1 erteilt.

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Am Schalthebel 11 wirkt außerdem die Kraft F 1" im Punkt 22 und erzeugt dort das linksdrehende Moment M 2. Da dieses kleiner ist als das rechtdrehende Moment M 1 verbleibt die Differenz zwischen M lund M2 als rechtsdrehendes Moment, das den Schalthebel 11, bzw. dessen Hebelfortsatz 13, gegen den Anschlag 14 drückt. Das System befindet sich damit in einer stabilen Einschaltlage.

Wird jedoch, wie in Fig. 3 dargestellt, die Verklinkung bei 16 aufgehoben, so bewegt sich die Lasche 9 , und mit ihr die Laschen 6 und 8 unter der Wirkung der Kraft F 8 derart, daß das aus diesen Laschen gebildete Kniehebelsystem zusammenklappt. Der Punkt 5 des beweglichen Schaltstücks 3 verlagert sich um Punkt 2 als Drehpunkt unter der Wirkung von F 3, bis das bewegliche Schaltstück 3, nach Durchlaufen der Strecke S 6 (Fig.2), bei 25 am Festpunkt 24 zum Anliegen kommt und von da ab, statt Punkt 2, Punkt 25 als Drehpunkt benutzt.

Die verbleibende Federkraft F 10', bzw. ihre Resultierende F 11, zerlegt sich nun in die Drehmomente M 3 und M 4, wobei M 4 die Kraft ist, die die Kontakstelle 2 Öffnet.

Die in Punkt 22 wirkende Kraft F 10" erzeugt das linksdrehende Moment M 5, dem nun kein rechtsdrehendes mehr entgegenwirkt. Es bewirkt die Rückführung des Schalthebels 11 in die Lage "Wiedereinschaltbereit", die gestrichelt mit den Laschen 6', 8¹, 9¹ und dem Schalthebel 11' dargestellt ist. Da außerdem der Punkt 10 am Schalthebel 11 auf die andere Seite der Totpunktlinie 26 verlagert wurde, kommt auch von hier her ein linksdrehendes Moment auf den Schalthebel 11 hinzu, auf dessen Analyse hier nicht näher eingegangen wird. Es wirkt als M X und addiert sich zu M 5 in gewünschter Wirkrichtung.

Zusammengefaßt sind die Vorteile, die durch die Erfindung erzielt werden, folgende:

Einsparung von ein bis zwei Federn.

Einsparung der Abstimmung und Justage mehrerer Federn aufeinan*-

Einsparung der Montagezeit für mehrere Federn.

Geringer Raumbedarf.

Hohe Kontaktdruckkraft bei geringer Belastung de· Schaltmechanis-

mus. ' _ 5 _

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Höhe Rückstellkräfte, die den Schaltmechanismus nicht belasten. Dadurch feinfühlige Uberstromauslosung und hohe Öffnungsgeschwindxgkeit als Voraussetzung für strombegrenzende Abschaltung.

Zwangsöffnung der Kontaktstelle beim Betätigen des Schalthebels.

Einmalige Abstimmung der zusammenwirkenden Kräfte im Konstruk— tionsstadium durch Wahl geeigneter Angriffspunkte-

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Claims (8)

1. Patentansprüche * "

   ( 1.JSchaltmechanismus für Selbstschalter mit Freiauslösung und Zwangsunterbrechung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Kontaktdrucks an der Kontaktstelle zwischen dem feststehenden (1) und dem beweglichen Schaltstück (3) , zur Einleitung und Durchführung der Öffnungsbewegung des beweglichen Schaltstücks (3) nach uberstrombedingtem Entsperren des Schaltschlosses und zur Rückführung des handbetätigten Schalthebels (11) aus der Einschalt- in die Ausschaltstellung nur eine Feder vorhanden ist.
2. 2. Schaltmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Scahltstück (3) im eingeschalteten Zustand als einarmiger Hebel wirkt, dessen eines Ende die Kontaktstelle (2) bildet, während sich sein anderes Ende gegen einen Kniehebelmechanismus abstützt, während die Federkraft an einem Punkt, der zwischen den Endpunkten des beweglichen Schaltstücks liegt, angreift.
3. 3« Schaltmechanismus nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Schaltstück (3) nach Freigabe des gesperrten Kniehebelmechanismus, gegen den es sich an einem Ende abstützt (5), sich nach Durchlaufen einer kleinen Winkelbewegung (S6) mit der Kontaktstelle (2) als Drehpunkt an einer Stelle, die zwischen der Kontaktstelle (2) und dem Angriffspunkt der Federkraft (20) liegt, an einem Festpunkt anlegt, der zum Drehpunkt einer weiteren Winkelbewegung wird, die immer noch unter der Wirkung der Federkraft, durch Umkehr der Bewegungsrichtung des kontaktstellennahen Teils des beweglichen Schaltstücks (3) zum Öffnen der Kontaktstelle führt.
4. 4. Schaltmechanismus nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (21) mit ihrem dem beweglichen Schaltstück (3) abgewandten Ende mit einem Punkt des handbetätigten Schalthebels (11) in Wirkverbindung steht, der so angeordnet ist, daß auf den Schalthebel (11) ein Drehmoment (M2) in Öffnungsrichtung ausgeübt wird.
5. 5. Schaltmechanismus nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der unter der Wirkung der Feder (21) stehende Kniehebelmechanismus im eingeschalteten Zustand der Anordnung auf den Schalthebel (11) ein Drehmoment (Ml) ausübt, das dem Drehmoment

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   (M2), das im Aufhängepunk^#t^##der Feder (21) im Schalthebel (11) erzeugt wird, entgegenwirkt, dieses übersteigt, sodaß der Schalthebel (11) in Einschaltstellung verharrt.
6. 6. Schaltmechanismus nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich- s net, daß das Drehmoment (Ml), das über den Kniehebelmechanismus ' (6,8) auf den Schalthebel (11) wirkt, nach Entklinken des Schalt- ' mechanismus unwirksam wird, sodaß das durch die Feder (21) erzeugte und auf den Schalthebel wirkende Drehmoment (M2) allein wirksam bleibt und den Schalthebel (11) in die Stellung "Wiedereinschaltbereit" bringt.
7. 7. Schaltmechanismus nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Kontakststück (3), nach Entsperrung des = Schaltmechanismus, bis· zum Anliegen am Festpunkt (24) an seiner Kontaktstelle (2) unter der Wirkung und Belastung durch die Kon- " taktdruckfeder (21) eine Wälzbewegung ausführt, die zum Aufbrechen von Verschweißungen an der Kontaktstelle geeignet ist.
8. 8. Schaltmechanismus nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Schaltstück (3) beim Wiedereinschalten vom Augenblick der Kontaktberührung an, bis zum vollständigen Durchdrücken des Kniegelenks (6,8) unter der Wirkung der Feder (21) eine Wälzbewegung auf dem zugeordneten festen Kontaktstück (1) ausführt, die zum Durchbrechen von Oxidschichten, die sich auf den Kontaktoberflächen gebildet haben, geeignet ist.

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