DE2757696C2

DE2757696C2 - Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Kontaktarme tragenden Schaltwelle

Info

Publication number: DE2757696C2
Application number: DE19772757696
Authority: DE
Inventors: Werner 1000 Berlin Troebel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1984-10-04
Also published as: EP0002686A1; JPS5496779A; EP0002686B1; DE2757696B1; JPS5821375B2

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem mehrpoligen Niederspannungs-Leistungsschalter mit Kontaktarmen und einer diese tragenden Schaltwelle mit Mehrkantprofil, die in Ausnehmungen der Tennwände eines Isolierstoffgehäuses und in diese Ausnehmungen verschließenden Einsatzstücken gelagert ist, wobei auf der Schaltwelle Lagerkörper mit einer dem Mehrkantprofil angepaßten Öffnung und einer äußeren Lagerfläche sowie einem über die Lagerfläche vorstehenden Bund angeordnet sind.

Leistungsschalter dieser Art sind unter der Bezeichnung »Limitor L 25-100« von der Firma SACE, Bergamo. Italien, hergestellt und in Verkehr gebracht worden. Bei diesen Schaltern sind die Lagerkörper auf der Schaltwelle festgelegt. Daher bedarf es zur Überbrükkung unvermeidlicher Maßtoleranzen des Isolierstoffgehäuses der Schalter eines gewissen Spiel« zwischen den Lagerkörpern und den damit zusammenwirkenden Flächen des Isolierstoffgehäuses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnte Lagertoleranz im Bereich der Lagerkörper so weit zu verkleinern, daß der Widerstand gegen den Durchtritt leitfähiger Schaltgase im Betrieb des Schalters gesteigert und damit die Gefahr innerer Überschläge wesentlich verringert wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lagerkörper auf der Schaltwelle axial verschiebbar sind und daß die Lagerflächen der Trennwände und der Einsatzstücke eine dem Bund entsprechende Nut besitzen. Auf diese Weise werden Maßabweichungen des Abstandes der Trennwände des Isolier-Stoffgehäuses unwirksam gemacht, weil sich die Lagerkörper beim Einsetzen der Schallwelle in das Gehäuse auf die mit ihnen zusammenwirkenden Flächen ausrichten können. Dabei kommt es zu einem genauen und dennoch reibungsarmen Eingreifen des Bundes jedes

' Lagerkörpers in die ihm zugeordnete Nut. wodurch eine gute Dichtigkeit gewährleistet ist.

Zur Vermeidung innerer Überschläge ist es bereits bekannt (US-PS 30 73 927). an einer zur starren Verbindung der Kontaktträger eines mehrpoligen Schalters

> dienenden Isoliertraverse Trennwände dort anzubringen, wo die Isoliertraverse die zwischen den benachbarten Polbahnen angeordneten Wände des Schaltergehäuses durchsetz! Die Isoliertraverse bildet dabei jedoch nicht gleichzeitig die Drehachse der beweglichen

> Kontaktanordnung, weil zur Lagerung gesonderte Bolzen vorgesehen sind. Daher führt die Isoliertraverse beim Ein- und Ausschalten des Schalters neben einer Drehbewegung noch eine seitliche Verschiebung, d. h. eine Schv/enkbewegung um die erwähnten Lagerbolzen aus. Dies führt zu einem relativ großen Platzbedarf für die zur Abdichtung der benachbarten Polbahnen des Schalters gegeneinander benötigten Teile und hat auch einen F.influß auf die erzielbare Dichtigkeit.

Der an den nach der Erfindung vorgesehenen Lagerkörpern angebrachte Bund bildet -i Verbindung mit den entsprechenden Nuten der Trennwand des Isolierstoffgehäuses und des Einsatzstück 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 axiale Länge des Spaltes zwischen der Schaltwelie und dem Lagerkörper als Sicherheitsstrecke bezüglich der Bildung elektrischer Kriechwege und des Durchtritts 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 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 Lagerstcllen erreichbar. Aber auch bei einer Lagerung der Schaltwelle im Bereich der Trennwände des Isolier-

Stoffgehäuses 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 geringen". Abstand einer ortsfesten Anschlagfläche gegenüberstehen. Diese Anschlagfläche sorgt dafür, daß der Schalter auch bei entfernten Einsatzstücken mechanisch voll funktionsfähig ist. Als Anschlagfläche kann hierbei e'ne Kante eines an dem Unterteil des Gehäuses befestigten Lagerbleches des Schaltschlosses dienen.

Unter dem Begriff Mehrkantprofil sind in dem vorliegenden Zusammenhang alle Querschnittsformen der Schaltwelle zu verstehen, die eine drehschlüssige Verbindung der Schaltwelle mit den Lagerkörpern ermöglichen. Neben dem bekannten Vierkantprofil können daher auch Dreikantprofilc oder solche Kundprcfile verwendet werden, die mit einem oder mehreren V-.rsprüngen versehen sind oder wechselnde Krümmungsradien aufweisen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Die F i g. 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 Schaltwe'le gezeigt. F i g. 2b ist der in der F i g. 2a mit H-II 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 d_r 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 Schaltwelle 14 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 ι ausgebildet, so hat jeder Pol den in F i g. 1 dargestellten Aufbau, wobei jedoch der Antriebshebel Ϊ6 nur an einem der Gelenkstifte i 5 angreift, bei dreipoligen Schaltern vorzugsweise an dem beweglichen Schaltstück 7 des mittleren Pols.

Die Schakwelle 14 besitzt einen Kern aus Metall ic Gestalt eines Rundstabes 20 mit kreisförmigem Querschnitt. Dieser Rundstab ist mit einer Umhüllung

21 aus Isolierstoff versehen. Auf dieser Umhüllung sind die als Stanz- und Biegeteile ausgebildeten Kontaktträger 13 nebeneinander befestigt. Wie besonders die F i g. 2a 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 Lagerk^pem 23 und der Schältwelle 14 eine ausreichende Sich£^rheit ^e^en den Durchtritt von Schaltgasen entlang der Ooerfläche der Schaltwelle 14 und gegen die Bildung leitfähiger Schichten auf der Schaltwelle ergibt. Die axiale Lange 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 Lage-schale 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 Einfühlen der Lagerkörper 23 in die Ausnehmungen 30 bind 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 Einjatzstücken 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 sine¹ 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 sxialen Länge der Lagerkörper abzüglich der Lagerfläche 26 (Maß a in F i g. 2a). In dem oberen Bereich sind die Einsatzstücke 35 dagegen

<-> I \J U \J

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 Fig. 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 utiierieii 4 abgenommen wird. Die Schaitweiie -'« 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 -'5 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 Jo 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 Größenord- is nung von Zehnteimillimetern liegen kann. Es ist darauf hinzuweisen, daß in den F i g. 2a und 2b die Unterschiede der Durchmesser der Ls^srflächen 25 ursd 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, ζ. B. Schrauben, verbunden wird. Bei der Montage können sich die Lagerkörper 23 infolge ihrer Verschiebbarkeit auf der Schaltwelle 14 an den Abstand ^M der Trennwände 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 Verklemmen vermieden ist.

Im Betriebszustand des Schalters 1 sind die benachbarten Polbahnen im Bereich der Schaltweile 14 vollständig voneinander getrennt Dies ist dadurch

erreicht, daß zwischen aen Lagerkörpern 23 und der Trennwänden 22 sowie den Einsatzstücken 35 durch di< Bünde 27 eine labyrinthartige Verlängerung de: Kriechweges geschaffen ist. Diese labyrinthartig< Gestaltung verhindert auch einen Durchtritt vor Schaltgasen von einer Polbahn in die benachbart* Polbahn. Eine ähnliche labyrinthartige Verschachtelt^ besteht auch zwischen den Einsatzstücken 35 und der Trennwänden 22 durch das Ineinandergreifen de: Rippen 40 und 41 in die Nuten 33 und 34. Dei verbleibende geradlinige Spalt zwischen der Umhüllung 21 der Schaltwelle 14 und der Öffnung 24 dei Lagerkörper 23 ist als Sicherheitssirecke derar verlängert, daß es ebenfalls weder zur Bildung eine; Kriechweges kommen kann noch daß ein Gasdurchtriti möglich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit Kontaktarmen und einer diese tragenden Schaltwelle mit Mehrkantprofil, die in Ausnehmungen der Trennwände eines Isolierstoffgehäuses und in diese Ausnehmungen verschließenden Einsatzstücken gelagert ist, wobei auf der Schaltwelle Lagerkörper mit einer dem Mehrkantprofil angepaßten Öffnung und einer äußeren Lagerfläche sowie einem über die Lagerfläche vorstehenden Bund angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (23) auf der Schaltwelle (14) axial verschiebbar sind und daß die Lagerflächen (31) der Trennwände (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 dcs-Spaltes zwischen der Schaltwelle (14) und dem Lagtrkörper (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 Lagerfläche (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 Lagerkörper (23) eine weitere, bezüglich des Bundes (27) axial innen gelegene Lagerfiäche (26) besitzen, die im betriebsfähigen lojstanc des Leistungsschalters (1) mit geringem Aosrand (c) einer ortsfesten Anschlagfläche (44) gegenübe, vteht.

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 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).