DE2757696B1 - Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Kontaktarme tragenden Schaltwelle - Google Patents
Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Kontaktarme tragenden SchaltwelleInfo
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Description
60
Die Erfindung befaßt sich mit einem mehrpoligen Niederspannungs-Leistungsschalter mit Kontaktarmen
und einer diese tragenden Schaltwelle, die in Ausnehmungen der Trennwände eines Isolierstoffgehäuses und
in diese Ausnehmungen verschließenden Einsatzstücken gelagert ist
Ein Leistungsschalter dieser Art ist durch die GB-PS 44 890 bekanntgeworden. Die Schaltwelle bildet
dabei mit Tragarmen für die beweglichen Schaltstücke ein einheitliches, aus einem Isolierstoff hergestelltes
Bauteil. Dieses Bauteil besitzt zwischen den Tragarmen zur Lagerung dienende zylindrische Abschnitte. Der
bekannte Schalter ist dreipolig ausgebildet und besitzt zwei Einsatzstücke, die durch eine Traverse zusammengehalten sind und daher gleichfalls ein einheitliches
Bauteil bilden. Dieses ist mittels Schrauben an dem Unterteil des Isolierstoffgehäuses des Schalters befestigt
Bei Niederspannungs-Leistungsschaltern mit einem Isolierstoffgehäuse ist es ferner bekannt, die Schaltwelle
als Mehrkantwelle auszubilden, an der die als Stanzteile ausgebildeten Tragarme der beweglichen Schaltstucke
durch Biege- oder Nietvorgänge befestigt sind Die Schaltwelle besitzt einen Kern aus Metall, der ein
rundes, gleichfalls mehrkantiges Profil besitzt Dieser Kern ist mit einem Isolierstoff ummantelt Schaltwellen
dieser Art (US-PS 36 21189) besitzen eine hohe mechanische Festigkeit und eignen sich daher auch für
mechanisch stark beanspruchte Leistungsschalter für hohe Schaltleistungen. Gerade bei solchen Schaltern
tritt das Problem auf, die benachbarten Polbahnen voneinander sorgfältig elektrisch zu isolieren. Hinzu
müssen ausreichende Kriechwege vorhanden sein, und es muß ein Durchtritt von Schaltgasen aus einer
Polbahn in die benachbarten Polbahnen vermieden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine den genannten Forderungen genügende Ausbildung und
Lagerung der Schaltwelle anzugeben. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß die
Schaltwelle ein Mehrkantprofil aufweist und axial verschiebbare Lagerkörper mit einer dem Mehrkantprofil angepaßten öffnung und wenigstens einer
äußeren zylindrischen Lagerfläche sowie einen über die Lagerfläche vorstehenden Bund trägt und daß die
Lagerflächen der Trennwände und der Einsatzstücke eine dem Bund entsprechende Nut besitzen.
Unter dem Begriff Mehrkantprofil sind in diesem Zusammenhang alle Querschnittsformen zu verstehen,
die eine drehschlüssige Verbindung mit den Lagerkörpern ermöglichen, insbesondere also symmetrische
Drei- oder Vierkantprofile sowie Rundprofile mit einem oder mehreren Vorsprüngen oder mit wechselndem
Krümmungsradius.
Der an den nach der Erfindung vorgesehenen Lagerkörpern angebrachte Bund bildet in Verbindung
mit den entsprechenden Nuten der Trennwand des Isolierstoffgehäuses und des Einsatzstückes eine Abstufung, die den Kriechweg verlängert und den Durchtritt
von Schaltgasen verhindert Eine wesentliche Eigenschaft der Anordnung nach der Erfindung besteht ferner
darin, daß die axiale Länge des Spaltes zwischen der Schaltwelle und der öffnung des Lagerkörpers unabhängig von der Dicke der Trennwände wählbar ist In
einer Weiterbildung der Erfindung kann die Länge dieses Spaltes als Sicherheitsstrecke bezüglich der
Bildung elektrischer Kriechwege und bezüglich des Durchtrittes von Schaltgasen bemessen sein. Dies
bedeutet daß der axiale Spalt bei gegebener Breite so gewählt wird, daß die üblicherweise auftretenden
schädlichen Einflüsse, insbesondere rußhaltige Schaltgase, nicht zur Bildung einer durchgehenden leitfähigen
Schicht an der Oberfläche der Schaltwelle führen können. Um die gewünschten Maßverhältnisse zu
erzielen, empfiehlt es sich, die Einsatzstücke und die Trennwände in der Umgebung ihrer Lagerflächen
OWOfNAL
gegenüber der normalen Dicke der Trennwände verbreitert auszuführen.
Für eine ordnungsgemäße Funktion des Schalters ist es wesentlich, daß die Schaltwelle präzise und mit
geringer Toleranz gelagert ist. Dies ist an sich durch möglichst nahe an den Enden der Schaltwelle
angreifende Lagerstellen erreichbar. Aber auch bei einer Lagerung der Schaltwelle im Bereich der
Trennwände des Isolierstoffgehäuses läßt sich im Rahmen der Erfindung eine spielarme Lagerung
dadurch erreichen, daß die Lagerflächen der Lagerkörper an der in axialer Richtung der Schaltwelle gesehen
äußeren Seite des Bundes angeordnet sind.
Es ist vorteilhaft, nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Lagerkörper mit einer weiteren,
bezüglich des Bundes axial innen gelegenen Lagerfläche zu versehen, die im betriebsfähigen Zustand des
Schalters mit geringem Abstand einer ortsfesten Anschlagfläche gegenüberstehen. Diese Anschlagfläche
sorgt dafür, daß der Schalter auch bei entfernten Einsatzstücken mechanisch voll funktionsfähig ist. Als
Anschlagfläche kann hierbei eine Kante eines an dem Unterteil des Gehäuses befestigten Lagerbleches des
Schaltschlosses dienen.
Die mit der Erfindung angestrebten Wirkungen werden um so zuverlässiger erreicht, je geringer die
Toleranzen im Zusammenwirken der Lagerflächen, des Bundes und der Nuten sind. Durch die Erfindung wird
die Einhaltung enger Toleranzen durch die axial verschiebbare Anordnung der Lagerkörper wesentlich
erleichtert. In dem gleichen Sinn wirkt sich die nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehene Maßnahme
aus, für jede Trennwand ein gesondertes Einsatzstück vorzusehen. Damit entfällt die bei den
bekannten Einsatzstücken zur Verbindung vorgesehene Traverse.
Die Einsatzstücke nehmen mit ihren Lagerflächen vor allem diejenigen Kräfte auf, die von den Rückstellkräften
der beweglichen Schaltstücke auf die Schaltwelle ausgeübt werden. Daher ist es erforderlich, die
Einsatzstücke gegen eine Verschiebung unter der Wirkung dieser Kräfte zu sichern. In vorteilhafter Weise
kann dies dadurch geschehen, daß die Einsatzstücke in ihrer Betriebslage zwischen dem Oberteil und dem
Unterteil des Isolierstoffgehäuses des Schalters durch Formschluß befestigt werden. Die Kräfte werden somit
auf das Oberteil des Gehäuses übertragen, das mit dem Unterteil in üblicher Weise durch Schrauben verbunden
sein kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt einen Niederspannungs-Leistungsschalter
in einer Seitenansicht mit schematisch dargestellter Strombahn.
In der F i g. 2a ist ein vereinfachter Querschnitt durch den Schalter gemäß der F i g. 1 im Bereich der
Schaltwelle gezeigt. F i g. 2b ist der in der F i g. 2a mit 11-11 bezeichnete Schnitt.
Die F i g. 3 zeigt einen Lagerkörper für die Schaltwelle in perspektivischer Ansicht.
Die Fig.4a veranschaulicht das Zusammenwirken
zwischen einer Trennwand, einer Schaltwelle und einem Einsatzstück. Der in der Fig.4a mit IV-IV bezeichnete
Schnitt ist in der F i g. 4b gezeigt.
Der in der F i g. 1 schematisch dargestellte Schalter 1 besitzt ein Gehäuse 2 aus Isolierstoff, z. B. einem
Formpreßstoff auf der Basis von Polyesterharz. Das Gehäuse 2 ist entlang einer Teilfuge in ein Oberteil 3
und ein Unterteil 4 geteilt. Die Strombahn des Schalters 1 erstreckt sich von einer Anschlußklemme 5 über ein
feststehendes Schaltstück 6 und ein bewegliches Schaltstück 7 sowie ein biegsames Leiterband 10 und
einen Heizleiter 11 zu einer weiteren Anschlußklemme 12.
Das bewegliche Schaltstück 7 ist gelenkig an einem Träger 13 angebracht, der auf einer Schallwelle 14
ίο befestigt ist. An dem Gelenkstift 15, der den Träger 13
und das bewegliche Schaltstück 7 verbindet, greift ein Antriebshebel 16 an, der in bekannter Weise durch
einen nicht näher dargestellten Mechanismus bewegbar ist. Zum Ein- und Ausschalten des Leistungsschalters 1
von Hand dient ein Handbetätigungsgriff 17, der aus dem Oberteil 3 des Gehäuses 2 herausragt. Aus der
dargestellten Einschaltstellung ist das bewegliche Schaltstück 7 nicht nur durch den Betätigungshandgriff
17, sondern auch in bekannter Weise durch thermische und/oder magnetische Auslöser in die Ausschaltstellung
überführbar. Ist der Leistungsschalter 1 mehrpolig ausgebildet, so hat jeder Pol den in F i g. 1 dargestellten
Aufbau, wobei jedoch der Antriebshebe! 16 nur an einem der Gelenkstifte 15 angreift, bei dreipoligen
Schaltern vorzugsweise an dem beweglichen Schaltstück 7 des mittleren Pols.
Die Schaltwelle 14 besitzt einen Kern aus Metall in Gestalt eines Rundstabes 20 mit kreisförmigem
Querschnitt. Dieser Rundstab ist mit einer Umhüllung
jo 21 aus Isolierstoff versehen. Auf dieser Umhüllung sind
die als Stanz- und Biegeteile ausgebildeten Kontaktträger 13 nebeneinander befestigt. Wie besonders die
F i g. 2b zeigt, ist die Schaltwelle in den Trennwänden 22 des Unterteils 4 des Gehäuses 2 mittels zweier
Lagerkörper 23 gelagert, die in der F i g. 3 gesondert perspektivisch dargestellt sind. Zur Herstellung der
Lagerkörper 23 eignen sich isolierende Kunststoffe ausreichender Festigkeit, insbesondere duroplastische
Formpreßstoffe. Die Lagerkörper 23 besitzen eine der
Querschnittsform der Schaltwelle 14 angepaßte öffnung
24, die so bemessen ist, daß die Lagerkörper 23 mit geringem Spiel auf der Schaltwelle 14 verschiebbar sind.
Dabei ist die axiale Länge der Lagerkörper 23 und damit der öffnung 24 so gewählt, daß sich bei einem
gegebenen Spiel zwischen den Lagerkörpern 23 und der Schaltwelle 14 eine ausreichende Sicherheit gegen den
Durchtritt von Schaltgasen entlang der Oberfläche der Schaltwelle 14 und gegen die Bildung leitfähiger
Schichten auf der Schaltwelle ergibt. Die axiale Länge
so der Lagerkörper 23 entspricht somit einer Sicherheitsstrecke zwischen den benachbarten Polbahnen, die sich
jeweils zu beiden Seiten der Trennwände 22 befinden.
Die Lagerkörper 23 besitzen je eine Lagerfläche 25 und eine weitere Lagerfläche 26 mit einem gegenüber
der Lagerfläche 25 verringerten Durchmesser. Zwischen den beiden Lagerflächen befindet sich ein über die
Lagerflächen vorstehender scheibenartiger Bund 27. Zwischen dem Bund 27 und der Lagerfläche 26 besitzen
die Lagerkörper 23 einen weiteren zylindrischen Ansatz 28, dessen Durchmesser zwischen dem Durchmesser der
Lagerfläche 25 und dem Durchmesser der Lagerfläche 26 liegt.
Zur Aufnahme der Lagerkörper 23 sind die Trennwände 22 des Unterteils 4 des Gehäuses 2 mit
Ausnehmungen 30 versehen, deren unterer Bereich als Lagerschale 31 mit einem den Lagerflächen 25
angepaßten Radius ausgebildet ist. In dieser Lagerschale ist ferner eine Nut 32 für den Bund 27 der
Lagerkörper 23 vorgesehen. Zum Einführen der Lagerkörper 23 in die Ausnehmungen 30 sind die Nuten
32 über den Bereich der Lagerschale 31 hinaus bis zur Oberkante der Trennwände 22 verlängert (F i g. 4b). An
den seitlichen Rändern der Ausnehmungen 30 befinden sich weitere Nuten 33 und 34, die gegenüber der Nut 32
versetzt sind. Die Nuten 33 und 34 dienen zum Einschieben von Einsatzstücken 35, die nachstehend
erläutert werden.
Die Einsatzstücke 35 bestehen gleichfalls aus einem isolierenden Kunststoff und sind an ihren unteren Enden
als Lagerschalen 36 ausgebildet. Dadurch ergeben sich zusammen mit den Lagerschalen 31 der Ausnehmungen
30 die Lagerflächen 25 der Lagerkörper 23 vollständig umschließende Lager. Zur Aufnahme des Bundes 27 der
Lagerkörper 23 sind die Einsatzstücke 35 gleichfalls mit je einer Nut 37 versehen. Ferner besitzen die
Einsatzstücke Rippen 40 und 41 zur Führung in den Nuten 33 und 34 der Trennwände 22
Die Dicke der Einsatzstücke 35 entspricht in dem unteren Bereich, der mit den Lagerkörpern 23
zusammenwirkt, der axialen Länge der Lagerkörper abzüglich der Lagerfläche 26 (Maß a in F i g. 2a). In dem
oberen Bereich sind die Einsatzstücke 35 dagegen dünner ausgeführt, und zwar entsprechend der Dicke
der Trennwände 22, die nur im Bereich der Lagerschalen 31 die in der F i g. 2b dargestellte Dicke a aufweisen,
im übrigen jedoch dünner ausgeführt sind (Maß b in F ig. 2a).
Wie bereits erwähnt, besitzen die Lagerkörper 23 auf der bezüglich des Bundes 27 axial innen gelegenen Seite
einen zylindrischen Ansatz 28, dessen Durchmesser etwas geringer als der Durchmesser der Lagerfläche 25
ist. Hierdurch entsteht ein geringer Spalt zwischen dem zylindrischen Ansatz 28 und den Lagerschalen 31 und 36
der Trennwände 22 bzw. der Einsatzstücke 35. Als Lagerflächen sind im Betrieb des Schalters somit nur die
axial außen gelegenen Lagerflächen 25 wirksam. Dadurch erreicht man eine verhältnismäßig spielarme
Lagerung der Schaltwelle 14. Die weiteren Lagerflächen 26 der Lagerkörper 23 werden erst wirksam, wenn
das Oberteil 3 des Isolierstoffgehäuses 2 mit seinen in der F i g. 2b abgebrochen dargestellten Trennwänden 42
von dem Unterteil 4 abgenommen wird. Die Schaltwelle 14 wird dann unter dem Einfluß von Rückstellkräften,
die der nicht näher dargestellte Schaltmechanismus ausübt, nach oben gedrückt, wobei auch die Einsatzstükke 35 mit ihren Rippen 40 und 41 in den Nuten 33 und 34
nach oben verschoben werden. Dabei legen sich die weiteren Lagerflächen 26 der Lagerkörper 23 an
Anschlagflächen 44 von Lagerblechen 43 an, die am Boden des Unterteils 4 durch schematisch angedeutete
Befestigungsmittel 45 gehalten sind. Die Lagerbleche 43 sind zwischen den Trennwänden 22 angeordnet und
dienen zur Aufnahme des erwähnten Antriebsmechanismus und des Schaltschlosses. Die Teile sind so bemessen,
daß im Betriebszustand des Schalters zwischen den Lagerblechen 43 und den Lagerflächen 26 ein
Zwischenraum c vorhanden ist, der in der Größenordnung von Zehntelmillimetern liegen kann. Es ist darauf
hinzuweisen, daß in den F i g. 2a und 2b die Unterschiede der Durchmesser der Lagerflächen 25 und 26 sowie
des zylindrischen Ansatzes 28 zur Veranschaulichung
stärker hervorgehoben sind als dies der Wirklichkeit
entspricht
Anhand der F i g. 4a ist zu erkennen, daß die Montage der Schaltwelle und ihrer Lagerung auf einfache Weise
erfolgen kann. Die Schaltwelle 14 wird mit den auf ihr in
axialer Richtung verschiebbaren Lagerkörpern 23 in das
Unterteil 4 des Gehäuses 2 derart eingelegt, daß die Lagerkörper mit ihren Bünden 27 in die Nuten 32
eingreifen. Dann werden die Lagerbleche 43 zwischen den Trennwänden 22 eingesetzt und an dem Boden des
Unterteils 4 in geeigneter Weise befestigt. Die Schaltwelle 14 ist dadurch bis auf die erwähnte geringe
Maßabweichung c in ihrer Betriebsstellung festgelegt und kann probeweise betätigt werden. Die endgültige
Lagerung der Schaltwelle 14 ergibt sich nach dem
Einfügen der Einsatzstücke 35 mit ihren Rippen 40 und
41 in die Nuten 33 und 34 und das anschließende Aufsetzen des Oberteils 3 durch geeignete Verbindungsmittel, z.B. Schrauben, verbunden wird. Bei der
Montage können sich die Lagerkörper 23 infolge ihrer
Verschiebbarkeit auf der Schaltwelle 14 an den Abstand
der Trennw&nde 22 bzw. der Nuten 32 selbsttätig anpassen. Ebenso lassen sich die Einsatzstücke 35 auf
einfache Weise montieren, weil sie voneinander unabhängig sind und damit ein Verkanten oder
Im Betriebszustand des Schalters 1 sind die benachbarten Polbahnen im Bereich der Schaltwelle 14
vollständig voneinander getrennt Dies ist dadurch erreicht, daß zwischen den Lagerkörpern 23 und den
Trennwänden 22 sowie den Einsatzstücken 35 durch die Bünde 27 eine labyrinthartige Verlängerung des
Kriechweges geschaffen ist Diese labyrinthartige Gestaltung verhindert auch einen Durchtritt von
Schaltgasen von einer Polbahn in die benachbarte
Polbahn. Eine ähnliche labyrinthartige Verschachtelung
besteht auch zwischen den Einsatzstücken 35 und den Trennwänden 22 durch das Ineinandergreifen der
Rippen 40 und 41 in die Nuten 33 und 34. Der verbleibende geradlinige Spalt zwischen der Umhüllung
21 der Schaltwelle 14 und der öffnung 24 der
Lagerkörper 23 ist als Sicherheitsstrecke derart verlängert, daß es ebenfalls weder zur Bildung eines
Kriechweges kommen kann noch daß ein Gasdurchtritt möglich ist
Claims (8)
1. Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit Kontaktarmen und einer diese tragenden s
Schaltwelle, die in Ausnehmungen der Trennwände eines Isolierstoffgehäuses und in diese Ausnehmungen verschließenden Einsatzstücken gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (14) ein Mehrkantprofil aufweist und axial to
verschiebbare Lagerkörper (23) mit einer dem Mehrkantprofil angepaßten Öffnung (24) und
wenigstens einer äußeren Lagerfläche (25) sowie einen über die Lagerfläche vorstehenden Bund (27)
trägt und daß die Lagerflächen (31) der Trennwände is (22) und der Einsatzstücke (35) eine dem Bund (27)
entsprechende Nut (32,37) besitzen.
2. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale
Länge des Spaltes zwischen der Schaltwelle (14) und dem Lagerkörper (23) als Sicherheitsstrecke bezüglich der Bildung elektrischer Kriechwege und des
Durchtrittes von Schaltgasen bemessen ist
3. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflä-
ehe (25) des Lagerkörpers (23) an der in axialer Richtung der Schaltwelle (14) gesehen äußeren Seite
des Bundes (27) angeordnet ist
4. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager-
körper (23) eine weitere, bezüglich des Bundes (27) axial innen gelegene Lagerfläche (26) besitzen, die
im betriebsfähigen Zustand des Leistungsschalters (1) mit geringem Abstand (c) einer ortsfesten
Anschlagfläche (44) gegenübersteht
5. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlagfläche (44) eine Kante eines an dem Unterteil (4) des
Isolierstoffgehäuses (2) befestigten Lagerbleches (43) des Schaltschlosses dient.
6. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede
Trennwand (22) des Unterteils (4) des Isolierstoffgehäuses (2) ein gesondertes Einsatzstück (35)
vorgesehen ist
7. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstücke (35) in ihrer Betriebslage zwischen dem
Oberteil (3) und dem Unterteil (4) des Isolierstoffgehäuses (2) durch Formschluß befestigt sind. so
8. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstücke (35) und die Trennwände (22) in der
Umgebung ihrer Lagerflächen (31, 36) gegenüber der normalen Dicke (b) der Trennwände (22)
verbreitert ausgeführt sind (a).
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Legal Events
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8281 | Inventor (new situation) |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |