DE2504954B2

DE2504954B2 - Mechanisches sprungwerk, insbesondere fuer kleine hochleistungs-selbstschalter

Info

Publication number: DE2504954B2
Application number: DE19752504954
Authority: DE
Inventors: Hans 8752 Kälberau; Ehmann Bodo 6451 Zellhausen Arnhold
Original assignee: Fa. Heinrich Kopp, Inh. Theodor Simoneit, 8756 Kahl
Priority date: 1975-02-06
Filing date: 1975-02-06
Publication date: 1976-12-02
Also published as: DE2504954A1

Description

2. Sprungwerk nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Entklinkungshebel (10) innerhalb einer einseitig begrenzten Ausnehmung des Spannhebels (9) drehbar gelagert ist und die beiden Hebel im Bereich der Verklinkung für den Drahtbügel (13) mittels einer um die gemeinsame Drehachse (11) gewundenen Spannfeder (12) gegeneinander gedruckt sind und daß die Gesamtanordnung unter der Wirkung der Schraubendruc':feder (15) um die gemeinsame Drehachse (11) verschwenkbar mit einer Nase des Spannhebels (9) an der Wandung des Schaltergehäuses (1) zum Anschlag gelangt.

3. Sprungwerk nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtbügel (13) kniegelenkartig an einem Drehkörper der Betätigungshandhase (2) gelagert ist und von einer sich um diesen Drehkörper spannenden Zugfeder (14) mittels einer Schräge des Spannhebels (9) in der Verrastung mit dem Entklinkungshebel (10) gehalten ist.

4. Sprungwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der zwischen dem Spannhebel (9) und dem bewegbaren Kontaktglied (5) eingespannten Schraubendruckfeder (15) einerseits ein im Kontaktbereich des Kontaktgliedes (5) drehbar gelagerter, zentral durch die Schraubendruckfeder (15) geführter und innerhalb einer Nut des Spannhebels (9) gleitender Begrenzungsbügel (16) sowie andererseits ein Vorsprung (17) an der Innenseite des Schaltergehäuses (1) vorgesehen ist, welcher die Schraubendruckfeder (15) jeweils beim Vorbeigleiten sprunghaft um ihre Mittelachse kippen läßt.

5. Sprungwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der mit dem bewegbaren Kontaktglied (5) über den Spannhebel (9) in Wirkverbindung stehenden Schenkel des Entklin- kungshebels (10) im Einschaltzustand vor dem Schlaganker des elektromagnetischen Auslöseorgans (3) liegt und mit Hilfe eines an der Seitenwand des Schaltergehäuses (1) geführten Schiebers (19)

Die Erfindung bezieht sich auf ein mechanisches Sprungwerk zur Betätigung einer von Hand einschalt baren und jeweils manuell, elektromagnetisch oder elektrothermisch sowie frei auslösbaren Schaltvorrichtung, insbesondere für kleine Hochleistungs-Selbst schalter. Ein derartiges Sprungwerk, das z. B. aus dem DT-GM 73 27 872 bekannt ist, hat die Aufgabe, bei einer durch Kurzschluß oder durch Überlastung verursachten Auslösung den Ausschaltverzug des Selbstschalters soweit wie möglich zu verkürzen, um mit hinreichender Geschwindigkeit eine möglichst hohe Lichtbogenspan nung in die Kurzschlußschleife einzubringen, und auf diese Weise den Kurzschlußstrom in seiner Höhe und Wirkung zu begrenzen.

Zu diesem Zweck verfügt beispeüsweise das durch ein besonderes Chassis getragene und sich aus einer Mehrzahl mechanisch miteinander gekoppelter runktionselernente zusammensetzende Schaltschloß des ah> bekannt vorausgesetzten Leitungsschutzschalters über eine mit dem Betätigungshebel verbundene Schraubendruckfeder, mit deren Hilfe im Einschaltzustand an der Schaiteinrichtung ein hoher Kontaktdruck erreicht und bei der Auslösung eine sprunghafte Trennung der Kontaktstücke und die Rückführung des Schaltschlosses in die Ausgangslage herbeigeführt wird. Da sich ein derart aufwendiges Schaltschloß mitsamt der dazugehörigen Kontakteinrichtung aber im Rahmen der üblichen Schalterabmessungen nur oberhalb der Lichtbogenlöscheinrichtung anordnen läßt, gelingt es hier nicht, die vorhandenen Bauabmessungen des Selbstschalters im Bereich höherer Abschaltleistungen beizubehalten. Solches erweist sich als besonders nachteilig, weil man bestrebt ist, zu einer selektiveren Überwachung der in einer Anlage vorhandenen Stromkreise möglichst viele Selbstschalter auf dem dafür zur Verfugung stehenden Raum unterzubringen. In Anbetracht dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein möglichst einfaches und wenig platzaufwendiges Sprungwerk zu entwickeln, mit welchem es gelingt, die ihm zugeordnete Schaltstrecke im Augenblick der Entklinkung mit hoher Geschwindigkeit zu öffnen, um einen stromstarken Lichtbogen zum sofortigen Ablaufen von der Kontaktstelle zu veranlassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein derartiges Sprungwerk hat im Vergleich zu der Ausführung nach dem DT-GM 73 27 872 den Vorteil, daß es sich oberhalb der in Reihe nebeneinander gelegenen Kontakteinrichtung, der Lichtbogenkammer und der Löscheinrichtung anordnen läßt. Dabei wird die mechanische Wirkverbindung zwischen den vorhandenen Einschalt- und Auslöseorganen und der elektrischen Schaltvorrichtung in vorteilhafter Weise ein und derselben Hebelkombination übertragen, welche an zentraler Stelle angeordnet ist und mit allen anderen Elementen auf direktem Wege oder über einfache Zwischenglieder in Verbindung steht. Auf diese Weise wird die Zahl der insgesamt erforderlichen Einzelteile wesentlich reduziert, und die noch vorhandenen Teile werden zudem in ihrer Ausbildung vereinfacht. Aufgrund dessen gelangt man gemäß der Erfindung zu einer Mechanik, die sich auf engstem Raum in den Aufbau eines Selbstschalters eingliedern läßt, ohne dabei dessen

elektrische Einrichtungen zu beeinträchtigen. Auf der anderen Seite erreicht man bei diesem Sprungwerk »uferund seiner wenigen Funktionselemente und deren eentraler Anordnung sowie der kurzen Übertragungsweg eine außerordentlich günstige Eigenzeit zwischen dem Zeitpunkt der Auslösung und dem nachfolgenden öffnen der Kontaktstrecke. Daraus resultiert wiederum ein schnelles Ablaufen des Schaltlichtbogens von den Kontaktstellen in die dafür vorgesehene Löscheinrichtung und eine dementsprechend hohe Abschaltk istung der Gesamunordnung.

In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sprungwerks ist der Entklinkungshebel innerhalb einer einseitig begrenzten Ausnehmung des Spannhebels drehbar ge^;agert und die beiden Hebel sind im Bereich der Verklinkung für den Drahtbügel mittels einer um die gemeinsame Drehachse gewundenen Spannfeder gegeneinander gedrückt, wobei die Gesamtanordnung unter der Wirkung der Schraubendruckfeder um die gemeinsame Drehachse verschwenk- bar ist und der Schwenkhebel mit einer Nase an der Wandung des Schaltergehäuses zum Anschlag gelangt. Aufgrund einer derartigen Reduzierung der gesamten Sprungwerkmechanik auf zwei Hebelglieder mit einem Drehpunkt treten wegen fehlender Schubbewegungen in mechanischer Beziehung außerordentlich geringe Reibungskräfte und Trägheitsmomente auf, die sich günstig auf den zeitlichen Ablauf des Auslösevorgangs auswirken. Außerdem hat die genaue Zuordnung der ineinandergreifenden Hebelglieder in bezug uuf die anderen Elemente des Sprungwerks und der Schalteinrichtung eine weitgehende Toleranzunabhangigkeit der betreffenden Teile zur Folge.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Drahtbügel kniegelenkartig an einem Drehkörper der Betätigungshandhabe gelagert und ist von einer sich um diesen Drehkörper spannenden Zugfeder mittels einer Schräge des Spannhebels in der Verrastung mit dem Entklinkungshebel gehalten. Durch dieses Eingleiten eines schmalen Drahtbügels in die Verklinkungsstelle des einen Hebels und die linienförmige Kopplung mit dem anderen Hebe! erreicht man auf der einen Seite in jeder Richtung einen verhältnismäßig niedrigen Reibungskoeffizienten und auf der anderen Seite durch das Zusammenwirken der beiden Hebel einen sehr geringen Entklinkungsweg.

Die Kopplung des zentralgelegenen Hebelpaarcs mit der elektrischen Schaltvorrichtung betreffend, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zur Führung der zwischen dem Spannhebel und dem bewegbaren Kontaktglied eingespannten Schraubendruckfeder einerseits ein im Kontaktbereich des Kontaktgliedes drehbar gelagerter, zentral durch die Schraubendruckfeder geführter und innerhalb einer Nut des Spannhebels gleitender Begrenzungsbügel sowie andererseits ein Vorsprung an der Innenseite des Schaltet gehäuses vorgesehen, welcher die Schraubendruckfeder jeweils beim Vorbeigleiten sprunghaft um ihre Mittelachse kippen läßt. Mit Hilfe eines derartigen Begrenzungsbügels wird die Schraubendruckfeder zunächst einmal im Verlauf der Einschaltbewegung daran gehindert, unkontrolliert in seitlicher Richtung auszuweichen, so daß sich deren gesamte Spannkraft gezielt auf die Betätigung des Kontaktgliedes auswirkt, welches hierdurch im Zuge der von Seiten des Spannhebels geführten Druckbeaufschlagung an einem bestimmten Punkt zum sprungartigen Umkippen auf die Festkontaktstelle veranlaßt wird. Daran anschließend verursacht die gespannte Schrau bendruckfeder den erforderlichen Kontaktdruck an der Bepährungsstelle. Im Auslösefall erfolgt demgegenüber nach der Entklinkung des Sprungwerks eine Freigabe der beiden Hebel und der Schraubendruckfeder, worauf die letztere im Verlauf ihrer Entspannung beim Vorbeigleiten an dem genannten Gehäusevorsprung um ihre Mittelachse in die Normallage zurückkippt Bei diesem Vorgang geht der im Einschaltzustand ausgeübte Kontaktdruck schlagartig in eine größere Aufreibkraft über, so daß das bewegbare Kontaktglied sehr schnell von dem Festkontaktstück der Schaltstrecke getrennt wird und die gesamte Sprungwerkmechanik wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt. Dabei wirkt sich die mechanische Aufreißkraft des Entklinkungshebels zur gleichen Zeit in Verbindung mit dem dynamischen Auftreffen des anderen Spannhebelschenkels auf das bewegbare Kontaktglied in vorteilhafter Weise auf die mechanische Trennung einer eventuell verschweißten Kontaktstelle aus.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung hegt einer der mil dem bewegbaren Kontaktglied über den Spannhebel in Wirkverbindung stehenden Schenkel des Entklinkungshebels im Einschah/ustand vor dem Schlaganker des elektromagnetischen Ausloseorgans. Dabei hintergreift dieser gleiche Schenkel mit HiMe eines an der Seitenwand des Sehaltergehäuses geführten Schiebers den B.metallsireifen des elektroihermisehen Ausloseorgans. Auf diese Weise crfo gt im Kurzschluß- wie im Überlastungsfall von der gleichen Stelle des Entklinkungshebels aus eine schlagartige oder Leitverzögerte Einleitung des Entklinkungsvorgangs wobei das bewegbare Kontaktglied im Kurzschlußfall sogar unabhängig von der Sprungwerkmechan.k durch den mitsamt dem betreffenden Hebelende au das Kontaktglied prallenden Schlaganker in die geöffnete Schahstellung umschwenkt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines mechanischen Sprungwerks in Verbindung mit ^d|r elektnschen Einrichtung eines kleinen Hochleistungs-Selbstschalters zeigt F i g. 1 der Zeichnung in einem Längsschnitt durcn den Selbstschalter im ausgeschalteten Zustand, wahrend in F 1 g 2 ein Querschnitt durch den Schalter im Bereich der Sprungwerkmechanik und der Schallkammer

^8ew!?äus der Darstellung ersichtlich, befindet sich im Obeneil eines relativ flach gehaltenen Schaltergehauses 1 das mittels einer Betätigungshandhabe 2 einschaltbare Sprungwerk und ein mit ihm zusammenwirkendes elektromagnetisches Auslöseorgan 3. Den unteren Teil des Schaltergehäuses 1 nimmt zu einem großen Teil eine Lichtbogenlöschkammer 20 in Anspruch, vor welcher eine aus einem hornförmig ausgebildeten Festkontakt stück A und einem bewegbaren Kontaktglied bestehende Schaltstrecke angeordnet f- ^Daneben befindet sich ein elektrothermisches Ausloseorgan dessen Bimetallstreifen 6 in elektrischer Verbindung mit dem bewegbaren Kontaktglied 5 und einer de außengelegenen Anschlußklemmen 7 «eht. Eine auf der gegenübergelegenen Schmalseite des Schaltergehauses , angebrachte Anschlußklemme 8 ist über die Erregerwicklung des elektromagnetischen Ausloseorgans 3 mit dem Festkontaktstück 4 der Schaltstrecke

^Bestimmendes Element des erfindungsgemäßen Sprungwerks sind ein zweiarmiger Spannhebel 9 und ein zweiarmiger Entklinkungshebel 10. Dieselben sind um eine gemeinsame Drehachse 11 verschwenkbar gehalten und greifen unter der Wirkung einer

Spannfeder 12 mittels einer Ausnehmung einseitig begrenzt ineinander ein. Den Einschaltvorgang vollzieht ein Drahtbügel 13, welcher unter Bildung eines Kniegelenks an einem innen gelegenen Drehkörper der Betätigungshandhabe 2 gelagert ist und durch eine sich um dessen Mantelfläche spannende Zugfeder 14 ständig gegen den Entklinkungshebel 10 gedrückt wird. Auf diese Weise stützt sich der mit dem Entklinkungshebel 10 verrastete Drahtbügel 13 im Verlauf der Einschaltbewegung an einer Schräge des Spannhebels 9 ab und verschwenkt das mit diesem über eine kräftige Schraubendruckfeder 15 und deren Begrenzungsbügel 16 gekoppelte bewegbare Kontaktglied 5 gegen das Festkontaktstück 4 der Schaltstrecke. Bei diesem Vorgang verhindert der im Kontaktbereich des Kontaktgliedes 5 drehbar gelagerte, zentral durch die Schraubendruckfeder 15 geführte und mit seinem freien Ende innerhalb einer Nut des Spannhebels 9 gleitende Begrenzungsbügel 16 das seitliche Ausweichen der Schraubendruckfeder 15 in Richtung des Spannhebels 9 und des Entklinkungshebels 10, wogegen auf der anderen Seite ein an der Innenseite des Schaltergehäuses 1 vorgesehener Vorsprung 17 in einer bestimmten Phase der Schwenkbewegung ein sprunghaftes Kippen der Schraubendruckfeder 15 um ihre Mittelachse bewirkt. Dies hat zur Folge, daß sich die Kontaktanordnung schlagartig schließt, wonach die gespannte Schraubendruckfeder 15 den erforderlichen Kontaktdruck aufrechterhält. Zur gleichen Zeit wird der untere Schenkel des Entklinkungshebels 10 im Verlauf der Einschaltbewegung unmittelbar bis vor den Schlaganker des elektromagnetischen Auslöseorgans 3 geschwenkt und in dieser Stellung in der Wirkung auf den unter Druck der Spannfeder 12 und der Schraubendruckfeder 15 in der Verrastung mit dem Entklinkungshebel 10 gehaltenen Drahtbügel 13 der Betätigungshandhabe 2 für einen der verschiedenen Auslösevorgange vorbereitet.

Diese Auslösung des Sprungwerks kann außer einer Betätigung von Seiten der Betätigungshandhabe 2 bei einem Kurzschluß durch das elektromagnetische Auslöseorgan 3 oder bei einer Überlastung durch das elektrothermische Auslöseorgen mit dem Bimetallstreifen 6 erfolgen. Im erstgenannten Fall trifft der durch die Erregerwicklung beeinflußte Schlaganker des elektromagnetischen Auslöseorgans 3 mit voller Wucht auf den vor ihm liegenden Schenkel des Entklinkungshebels 10. Infolgedessen gibt der als Rastklinke ausgebildete andere Schenkel dieses Hebels den Drahtbügel 13 frei, worauf dieser von der vor ihm gelegenen Schräge des Spannhebels 9 abgleitet und die Verklinkung löst. Bei diesem Vorgang vermittelt die Stoßbeschleunigung durch den Schlaganker dem bewegbaren Kontaktglied 5 in vorteilhafter Weise eine derart hohe Anfangsgeschwindigkeit, daß dieses in Bruchteilen einer Sekunde den erforderlichen Abstand zum Festkontaktstück 4 erreicht, den ein stromstarker Lichtbogen zum Ablaufen von der Kontaktstelle benötigt. Zur gleichen Zeit wird durch die Entklinkungdie gespannte Schraubendruckfeder 15 freigegeben, die den Spannhebel 9 entgegen dem Uhrzeigersinn auf das bewegbare Kontaktglied 5 einwirken läßt. Da dieser Vorgang genauso schlagartig erfolgt, wird das Kontaktglied 5 weiterhin schnellstens von dem Festkontaktstück 4 entfernt, bis der Spannhebel 9 in der Endstellung mit einer Nase an der Gehäusewandung zum Anschlag gelangt. Auf diesem Wege wird das durch den Spannhebel 9, den BegrenzungsLügel 16 und das Kontaktglied 5 gebildete Kniegelenk gestreckt, so daß die Schraubendruckfeder 15 auch das bewegbare Kontaktglied 5 wieder in seine Ausgangsstellung zurückbringt. Gleichzeitig bringt die Zugfeder 14 den Drahtbügel 13 in die Verrastung mit dem Entklinkungshebel 10 und damit die Betätigungshandhabe 2 wieder in die Ausschaltstellung zurück, so daß der Selbstschalter von neuem einschaltbereit ist.

Zum Zweck der elektrothermischen Auslösung ist der in Verbindung mit der Anschlußklemme 7 an einer Justiervorrichtung 18 im Schaltergehäuse 1 gehalterte Bimetallstreifen 6 mechanisch mit Hilfe eines an der Seitenwandung des Schaltergehäuses 1 geführten Schiebers 19 mit dem gleichen Schenkel des Entklinkungshebels 10 gekoppelt, auf den auch der Schlaganker des elektromagnetischen Auslöseorgans 3 einwirkt. Infolgedessen verursacht die erwärmungsbedingte Ausbiegung des Bimetallstreifens 6 nach außen hin über eine nunmehr langsam verlaufende Verschwenkung des Entklinkungshebels 10 im wesentlichen den gleichen Auslörevorgang, wie er für die elektromagnetische Schnellauslösung beschrieben worden ist. Hierbei läßt sich zudem der Zeitpunkt für diese Auslösung auf einfache Weise von außen her durch ein entsprechendes Verstellen der Justiervorrichtung 18 einstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

den Bimetallstreifen (6) des elektrothermischen Auslöseorgans (Bimetallstreifen 6) hintergreift.

1, Mechanisches Sprungwerk zur Betätigung einer von Hand einschaltbaren und jeweils manuell, elektromagnetisch oder elektrothermisch sowie frei auslösbaren Schaltvorrichtung, insbesondere für kleine Hochleistungs-Selbstschalter, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Betätigungshandhabe (2) und dem bewegbaren Kontaktglied (5) der elektrischen Schaltvorrichtung ein Spannhebel (9) und ein Entklinkungshebel (10) um die gleiche Drehachse (11) verschwenkbar und dabei teilweise ineinandergreifend angeordnet sind, von denen der zweiarmige Spannhebel (9) an seinem einen Schenkel über einen Drahtbügel (13) lose mit der Betätigungshandhabe (2) sowie über eine Schraubendruckfeder (15) kraftschlüssig mit dem beweglichen Kontaktglied (5) gekoppelt ist und mit seinem anderen Schenkel schlagartig auf das Kontaktglied (5) einwirkt, und von denen der zweiarmige Entklinkungshebel (10) an seinem einen Schenkel von dem elektromagnetischen Auslöseorgan (3) oder von dem elektrothermischen Ausiöseorgan (Bimetallstreifen 6) betätigbar ist und an seinem anderen Schenkel eine Verklinkungsstelle für den Drahtbügel (13) der Betätigungshandhabe (2) aufweist.