DE29515423U1

DE29515423U1 - Elektrodynamische Auslösevorrichtung

Info

Publication number: DE29515423U1
Application number: DE29515423U
Authority: DE
Original assignee: Kloeckner Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1995-09-27
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2005-09-28

Description

Xlöctaier-Moeller GmbH , 21.09.1995

• 5 _#· ; j; ; :**;·*** 0 387 GM

Beschreibung

Elektrodynamische Auslösevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrodynamische Auslösevorrichtung für strombegrenzende Schutzschalter, insbesondere Leistungsschalter, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Erfindung kann mit Vorteil in Schutzschaltern zur selektiven Abschaltung von Kurzschlußströmen in verzweigten Netzen verwendet werden.

Aus den DE-OS 14 63 311 und DE-OS 14 63 312 ist ein Schutzschalter bekannt, dessen Kontaktsystem sich unter der elektrodynamisehen Wirkung eines Kurzschlußstromes strombegrenzend öffnet, wobei der mit dem beweglichen Kontaktstück versehene Kontaktarm unabhängig von der Stellung des Schaltschlosses ist und infolge einer elektrodynamischen Abstoßung vom unbeweglichen Kontaktstück die Entklinkung des Schaltschlosses durch einen um einen mittleren festen Drehpunkt gelagerten Kupplungshebel bewirkt, an dem einerseits der fliegend gelagerte Kontaktarm und anderseits ein magnetischer Schnellstauslöser angreift. Der Nachteil dieses Standes der Technik besteht darin, daß die Entklinkung des Schaltschlosses immer mittelbar über den Kupplungshebel erfolgt.

Aus der DE-AS 12 38 994 ist weiterhin ein Schutzschalter bekannt, dessen Kontaktarm drehbar an einem Kontaktträger gelagert ist, der seinerseits mittels einer unter der Wirkung einer beim Schließen des Kontaktsystems gespannten Feder stehenden Schaltwelle in Einschalt- oder Ausschaltrichtung verstellt wird, welche 0 Schaltwelle durch ein Schaltschloß in der Einschaltstellung verrastet ist, wobei diese Verrastung durch einen dem Kontaktsystem zugeordneten Auslösehebel gelöst wird, der wegen der gegen Null gehenden Resultierenden der in dem Kontaktsystem selbst wirkenden Kräfte, d.h. elektrodynamische Abstoßungskraft abzüglieh Kontaktdruckkraft, eine das Schaltschloß entklinkende Bewe-

Klöctaner-Moeller GmbH

21.09.1995

&ogr; 387 gm

· &ldquor;

gung ausführt. Nachteilig ist die toleranzabhängige und schwierig vorzunehmende Abstimmung zwischen der Abstoßungs- und der Federkraft. Aus der DE 40 22 078 Al ist ein Leistungsschalter mit einer Auslöseeinrichtung zur selbsttätigen Trennung von Schaltkontakten und einer von der Auslöseeinrichtung unabhängig entklinkbaren Verklinkungseinrichtung zur Trennung der Schaltkontakte beim Auftreten eines fehlerhaft hohen Stromes bekannt. Die unabhängig entklinkbare Verklinkungseinrichtung umfaßt neben einer auch für die Auslösevorrichtung benötigten Auslösewelle und einem mit dieser zusammenwirkenden Klinkenhebel ein Langloch sowie eine Blattfeder, gegen welche die Auslösewelle in dem Langloch verschiebbar ist. Unter dem Einfluß einer elektrodynamischen Abstoßungskraft zwischen den Schaltkontakten wird die Auslösewelle in dem Langloch verschoben. Dabei gleiten die Verklinkungsflächen voneinander ab. Diese Verklinkungseinrichtung erfordert eine relativ hohe Fertigungspräzision und Teilezahl.

Schließlich ist aus der US-PS 5 004 878 ein Kontaktsystem eines strombegrenzenden Leistungsschalters bekannt, das aus einem feststehenden Kontaktträger mit einem feststehenden Kontaktstück und einem mit einem beweglichen Kontaktstück versehenen Kontaktarm besteht, der über eine Schaltwelle mit einem ein Schaltschloß und eine Verklinkungseinrichtung enthaltenden Betätigungsmechanismus verbunden ist. Weiterhin sind stromerfassende Auslösemittel zum öffnenden Entklinken des Schaltschlosses beim Auftreten von überlast oder Überstrom vorgesehen. Zwischen Schaltwelle und vom beweglichen Kontaktstück entfernt angeordneten Nockenflächen des Kontaktarmes greift eine Kontaktdruckvorrichtung an, die durch schraubenförmige Kontaktdruckfedern beaufschlagte und gegen die Nockenflächen ruhende Nockenstößel aufweist. Der Kontaktarm ist sowohl mittels des Schaltschlosses unter der Wirkung der Kontaktdruckfedern mit der Schaltwelle als auch unabhängig vom Schaltschloß beim Auftreten einer genügend großen elektrodynamischen Abstoßungskraft entgegen der Wirkung der Kontaktdruckfedern gegen die Schaltwelle verschwenkbar. Eine elektrodynamische Auslösung ist nicht vorgesehen.

GitvbH 21.09.1995

Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Kontaktsystem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige und einfach ausführbare elektrodynamische Auslösevorrichtung anzugeben.

Ausgehend von einer elektrodynamischen Auslösevorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Beim elektrodynamischen Aufschleudern eines der Kontaktarme wird über die Wirkverbindung von Hockenfläche und Nockenstößel entgegen der Kraftwirkung der Kontaktdruckfeder ein überdruck oder eine Druckwelle erzeugt, der bzw. die über das Auslösemittel zum Entklinken der Verklinkungseinrichtung und in dessen Folge zum Auslösen des Schaltschlosses verwendet wird. Die vorgeschlagene druckbeaufschlagte Auslösevorrichtung besticht durch ihre Zuverlässigkeit sowie Einfachheit und löst nur dann aus, wenn sich einer der Kontaktarme relativ zur Schaltwelle bewegt, d.h. nur im Falle einer elektrodynamisch verursachten Kontaktarmbewegung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Substanz kann inkompressibel oder kompressibel sein. Die Verwendung von Luft als kompressible Substanz hat den Vorteil, daß sie jederzeit zur Verfügung steht und einfach zu handhaben ist. Die vorgeschlagene Anordnung der Nockenfläche, und die sich daraus ergebende Anordnung des Nockenstößeis, stellt eine zweckmäßige konstruktive Ausführungsform zur Erreichung der erfindungsgemäßen Wirkungen dar. Durch eine zusätzliche Druckbeaufschlagung des Nockenstößels kann die Abhebegrenze des durch das Kontaktsystem fließenden Kurzschlußstromes nach oben verschoben werden und bei einstellbarer Druckbeauf-0 schlagung je nach Erfordernis verändert werden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel, aus dem weitere Einzelheiten und Vorteile zu ersehen sind, näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt
35

Klöckner-Moeller GmbH ... 21.09.1995

Figur 1: ein Kontaktsystem eines mehrpoligen strombegrenzenden Schutzschalters mit einer erfindungsgemäßen elektrodynamischen Auslösevorrichtung im geschlossen Zustand des Kontaktsystems in vereinfachter Seitenansicht;
5

Figur 2: die Auslösevorrichtung in der Schnittansicht II-II aus Fig. 1;

Figur 3: das Kontaktsystem mit der Auslösevorrichtung aus Fig. 1 im elektrodynamisch geöffneten Zustand in vereinfach

ter Seitenansicht.

Nach Fig. 1 und Fig. 2 besteht das Kontaktsystem 2 aus drei Polen mit jeweils zwei Kontaktarmen 4 mit jeweils einem beweglichen Kontaktstück 6 und aus zugehörigen Kontaktträgern 8 mit feststehenden Kontaktstücken 10. Die Kontaktarme 4 sind in einer Schwenkachse 12 beweglich an einer querliegenden Schaltwelle 14 gelagert. Mittels eines nicht dargestellten Schaltschlosses sind die Kontaktstücke 6, 10 über die Schaltwelle 14 in und außer Verbindung zu bringen. Die Stromzuführung zu den Kontaktarmen 4 erfolgt über Stromschienen 16. In der Schaltwelle 14 ist ein zu jedem Kontaktarm 4 gehöriger Zylinder 18 befestigt, an dessen hinterem Teil sich eine Kontaktdruckfeder 20 mit einem Ende abstützt und mit ihrem anderen Ende einen dicht an der Zylinderinnenwand anliegenden und aus dem Zylinder 18 reichenden Nockenstößel 22 beaufschlagt. Mit seinem äußeren Ende stützt sich der Nockenstößel 22 gegen eine erste Teilfläche 24' einer Nockenfläche 24, die unterhalb der Verbindungslinie zwischen beweglichem Kontaktstück 6 und Schwenkachse 12 am Kontaktarm 4 vorgese-0 hen ist, wodurch die erforderliche Kontaktkraft zwischen den geschlossenen Kontaktstücken 6, 10 erzeugt wird.

In der Schaltwelle 14 sind alle Zylinder 18 mit einer rückseitigen Bohrung 26 versehen, die in einer quer verlaufenden und mit einem nach außen führenden Anschluß 30 versehenen Sammelleitung 28 auslaufen, die ihrerseits an eine flexible Leitung 32 außerhalb der Schaltwelle 14 angeschlossen ist. Die Sammelleitung 28

Klöckner-Moeller GmbH .. 21.09.1995

ist durch einen Stopfen 34 nach außen verschlossen. Die Zylinder 18, die Sammelleitung 28 und die flexible Leitung 32 sind mit einer gasförmigen Substanz 36 gefüllt, in diesem Beispiel mit Luft. Die flexible Leitung 32 endet in einem auf Druck ansprechenden Auslösemittel 38, dessen Kolbenstange 40 durch eine Rückholfeder 42 vor eine Auslösewelle 44 einer mit dem Schaltschloß verbundenen Verklinkungseinrichtung reicht. Bei geschlossenen sowie bei über das Schaltschloß geöffneten Kontaktstücken 6, 10 bleibt der Nockenstößel 22 allein mit der Teilfläche 24' wirkverbunden, so daß in diesen Fällen das Auslösemittel 38 in der nichtauslösenden Ruheposition nach Fig. 1 verharrt.

Fließt durch mindestens einer der Kontaktarme 4 ein dermaßen hoher Strom infolge eines Kurzschlusses in dem äußeren, zu schützenden Stromkreis, dann wird infolge der zwischen den Kontaktstücken 6, 10 auftretenden elektrodynamischen Kräfte der betreffende Kontaktarm 4 gemäß Fig. 3 schlagartig im Uhrzeigersinn vom Kontaktträger 8 weggeschwenkt, wobei die Schaltwelle 14 ihre bisherigen Position zunächst beibehält. In der Folge gelangt der Nockenstößel 22 außer Eingriff von der ersten Teilfläche 24', aber dafür in Eingriff mit einer zweiten, vorstehenden Teil fläche 24" der Nockenfläche 24. Dadurch wird der Nockenstößel 22 schlagartig um den Hub h entgegen der Kraftwirkung der Kontaktdruckfeder 20 in den Zylinder 18 getrieben, wodurch eine Druckwelle in 5 der Substanz 36 erzeugt wird, die sich schlagartig über die betreffende Bohrung 26, die Sammelleitung 28 und der flexiblen Leitung 32 bis zu dem Auslösemittel 38 fortsetzt. Durch die ankommende Druckwelle wird die Kolbenstange 40 entgegen der Kraftwirkung der Rückholfeder 42 gegen die Auslösewelle 44 gestoßen, deren Verschwenkung wiederum die Auslösung des Schaltschlosses verursacht. Das auslösende Schaltschloß führt seinerseits über die im Uhrzeigersinn verschwenkte Schaltwelle 14 zu einer statischen Öffnung der Kontaktstücke 6, 10. Dadurch wird ein Zurückfallen des elektrodynamisch auf geschleuderten Kontaktarmes 4 infolge der strombegrenzenden Wirkung des zwischen den Kontaktstücken 6, 10 entstehenden Lichtbogens und ein Verschweißen der Kontaktstücke 6, 10 wirksam verhindert.

Claims

YLlöckner-Moeller GmbH 21.09.1995 • : · t ;· ; ."·."·· 0 387 GM Sch utzanspruche

1. Elektrodynamische Auslösevorrichtung für strombegrenzende Schutzschalter mit einem Kontaktsystem (2), das aus mindestens einem feststehenden Kontaktträger (8) mit mindestens einem feststehenden Kontaktstück (10) und mindestens einem mit einem beweglichen Kontaktstück (6) versehenen Kontaktarm (4) besteht, der über eine Schaltwelle (14) mit einem ein Schaltschloß und eine Verklinkungseinrichtung (44) enthaltenden Betätigungsmechanismus verbunden ist, weiterhin mit mindestens einer durch jeweils eine Nockenfläche (24) des Kontaktarmes (4) beaufschlagten Kontaktdruckvorrichtung, die einen durch jeweils eine sich schaltwellenseitig abstützende Kontaktdruckfeder (20) beaufschlagten und gegen die zugehörige Nockenfläche (24) anliegenden Nockenstößel (22) aufweist, wobei der Kontaktarm (4) sowohl mittels des Schalt-Schlosses unter der Wirkung der zugehörigen Kontaktdruckfeder (20) mit der Schaltwelle (14) als auch unabhängig vom Schaltschloß beim Auftreten einer genügend großen elektrodynamischen Abstoßungskraft entgegen der Wirkung der Kontaktdruckfeder (20) gegen die Schaltwelle (14) verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- jeder Nockenstößel (22) mit der zugehörigen Kontaktdruckfeder (20) in einem Zylinder (18) gelagert ist,

- alle Zylinder (18) über jeweils eine rückseitige Bohrung (26) mit einer in der Schaltwelle (14) angeordneten Sammelleitung (28) verbunden sind,

- die Sammelleitung (28) über eine flexible Leitung (32) mit einem auf Druck ansprechenden Auslösemittel (38) für die Verklinkungseinrichtung (44) verbunden ist und

- die Zylinder (18), die Bohrungen (26), die Sammelleitung (28) und die flexible Leitung (32) mit einer flüssigen oder gasförmigen Substanz (36) gefüllt sind.

Klöckner-Moeller GmbH 21.09.1995

2. Elektrodynamische Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz (36) Luft ist.

3. Elektrodynamische Auslösevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfläche (24) in einem Bereich zwischen der Schwenkachse (12) des Kontaktarmes (4) und dem beweglichen Kontaktstück (6) angeordnet ist.

4. Elektrodynamische Auslösevorrichtung nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Nockenstößel (22) in Wirkungsrichtung der Kontaktdruckfeder (20) mit Druck beaufschlagt ist.

5. Elektrodynamische Auslösevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung einstellbar ist.