DE3034189C2 - Zweipoliger Niederspannungsschutzschalter mit Einfachunterbrechung und elektrodynamischer Kompensation der Kontaktöffnungskräfte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen zweipoligen Niederspannungsschutzschalter mit Einfachunterbrechung, bei dem die beweglichen Kontaktteile der beiden Pole an einen längsverschieblichen Träger angeordnet und durch Verschieben gegen die Kraft einer Rückstellfeder in federnder Anlage gegen feste Kontaktteile bewegbar sind.
Bei einem bekannten Schutzschalter dieser Art (GBPS 8 12 622) sind die beweglichen Kontaktteile starr an den seitlichen Enden des Trägers befestigt, der aut einer von der Rückstellfeder umschlungenen Führungsstange längsverschieblich und gleichzeitig um seine Querachse

ίο beschränkt kippbar geführt ist. Beim Einschalten wird der Träger an seiner mit einer querverlaufenden vorspringenden Kante versehenen Rückseite von einem längsverschieblichen Betätigungsglied erfaßt und dabei unter der Wirkung der Rückstellfeder mit seinen Kontakten nach vorn gekippt, bis diese in Anlage an die festen Kontakte gelangen und für den restlichen Einschaltweg des Trägers ein Zurückkippen unter zusätzlicher Spannung der Rückstellfeder verursachen. Dadurch entsteht im eingeschalteten Zustand eine Art Drei-Punkt-Abstützung mit der Folge, daß der Anpreßdruck der Kontakte von der Rückstellfeder bestimmt wird.

In manchen Ländern erfolgt die Niederspannungsversorgung der privaten Verbraucher über einphasige Anschlüsse, bei denen auch die Null-Leiter abgesichert sind. Den hierzu verwendeten zweipoligen ächutzschaltern sind ma Rücksicht auf deren begrenzte Abschaltleistung in der Regel Hochleistungssicherungen vorgeschaltet, die die Abschaltung des Kurzschlußstroms übernehmen, wenn dieser den Nennabschaltstrom des Schutzschalters überschreitet. In diesen Fällen ist der Schutzschalter außerordentlich großen thermischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt, und es muß zur Vermeidung von Beschädigungen oder gar Zerstörungen sichergestellt sein, daß die Kontakte des Schutzschalters nicht unter den dynamischen Kräften des Kurzschlußstroms abheben.

Bei Schutzschaltern mit gesonderten Kontaktandruckfedern ist versucht worden, den Abhebekräften durch entsprechende Bemessung dieser Federn zu begegnen. Dazu muß jedoch auch der Einschaltmechanismus sehr kräftig ausgebildet sein, und es müssen beim Auslösen des Schalters zur Gewährleistung eines schnellen öffnens der Kontakte kräftige Rückstellfedem und ein entsprechend kräftiger Auslösemechanismus vorgesehen sein, was zu aufwendigen und teuren Konstruktionen führt. Dieselben Schwierigkeiten würden auch bei dem bekannten Schalter der eingangs genannten Art auftreten, wenn man dort zur Beherrschung der hohen dynamischen Kräfte die Rückstellfeder entsprechend kräftig ausbilden würde.

Es ist auch bereits versucht worden, die dynamischen Kräfte zwischen vom selben Strom durchflossenen parallelen Leitern zum Zwecke der Erhöhung des Kontaktdruckes auszunutzen.

So ist beispielsweise aus der DE-OS 15 40 178 eine einpolige Druckkontaktvorrichtung bekannt, bei welcher der um eine feste Achse verschwenkbare bewegliche Kontakt mit seinem Anschlußende über die Achse hinaus verlängert und am Ende über ein flexibles Leitungsstück mit dem in Höhe der Schwenkachse liegenden Ende einer sich parallel zu der Kontaktverlängerung erstreckenden starren Anschlußschiene verbunden ist. Im Kurzschlußfall tritt zwischen den von der Verlängerung und der Anschlußschiene gebildeten Leitungsabschnitten, die in derselben Richtung durchflossen werden, eine dynamische Anziehungskraft auf, die den Anpreßdruck des beweglichen Kontakts am festen

Kontakt beträchtlich erhöht Die bekannte Druckkontaktvorrichtung ist jedoch aufwendig und platzgreifend und erfordert eine sehr kräftige Ausbildung der Kontaktschiene zur Aufnahme der beim Kurzschluß auftretenden Reaktionskraft

Weiterhin ist aus der DE-AS 20 05 £15 ein einpoliger elektrischer Schalter für hohe Stromtragfähigkeit mit Doppelunterbrechung bekannt dessen bewegliches Kontaktteil als federnde Schleife mit gegenläufigen Strompfadieilen ausgebildet ist und zwischen sich gegenüberliegende Kontaktflächen, die den Festkontakt bilden, eingeschoben wird. Auch diese Kontaktanordnung erfordert infolge der Doppelunterbrechung viel Platz und benötigt außerdem beim öffnen unter hohen Strömen erhebliche Öffnungskräfte, um die Reibungskräfte zwischen den Kontaktflächen zu überwinden.

Die beiden letzterwähnten Kontaktanordnungen sind deshalb für einen Niederspannungsschutzschalter der eingangs genannten Art nicht geeignet

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen zweipoligen Niederspannungsschutzschalter mit Einfachunterbrechung zu schaffen, der bei einfachem und kostengünstigem Aufbau mit geringem Kontaktdruck und niedrigen Rückstellfederkräften auskommt und bei schneller Kontaktöffnung und Lichtbogenunterbrechung für Ströme innerhalb seines Abschaltvermögens dennoch eine hohe Kurzschlußfestigkeit bei das Abschaltvermögen übersteigenden Strömen aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden beweglichen Kontaktteile als am Träger nebeneinander um parallele Achsen schwenkbar angelenkte, in Schwenkrichtung auf die festen Kontaktteile zu federbelastete Winkelhebel ausgebildet sind, deren eine Hebelarme quer zur Bewegungsrichtung des Trägers voneinander wegweisen und deren den Strom weiterleitende andere Hebelarme sich mit geringem Abstand im wesentlichen parallel zueinander und von den festen Kontaktteilen weg erstrecken.

Die Erfindung nutzt somit die abstoßende Wirkung zwischen den den Strom weiterleitenden anderen Hebelarmen der als Winkelhebel ausgebildeten beiden beweglichen Kontaktteile für den Andruck der Schaltkontakte aus und kompensiert dadurch selbsttätig die auf der gleichen Wirkung beruhenden Abhebekräfte an den Kontaktstellen für jede beliebige Stromstärke. Die Federn zur Erzeugung des Kontaktdruckes können deshalb ziemlich schwach ausgebildet sein, und die Anzahl der beweglichen Teile beschränkt sich in der Hauptsache auf den Träger und die beiden stromführenden Winkelhebel, zu deren schneller Rückführung in die Ausgangsstellung eine verhältnismäßig schwach bemessene Rückstellfeder genügt.

Um die beiden Kontakthebel zur Erzielung hoher Abstoßkräfte an den parallel verlaufenden Hebelarmen möglichst nahe aneinander anordnen zu können, weist nach einem ersten Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Schieber eine uie Hebel voneinander trennende dünne Längswand auf.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist der Schieber mit Anschlagmitteln zum Begrenzen der Schwenkbewegungen der Hebel versehen.

Da der Kontaktdruck, wie bereits erwähnt, nur gering zu sein braucht, dienen nach noch einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung zur Federbelastung der Winkelhebel an deren Schwenkachsen angeordnete Spiralfedern, durch welche die beim Auslösen zu beschleunigenden Massen nur geringfügig vergrößert werden.

Nach einem besonderen Ausgestalt'ingsmerkmal der Erfindung können die Kontaktteile mit den zugehörigen Löschkammern und dem Schieber in bekannter Weise in einem mit lösbaren Deckel versehenen flachen Kunststoffgehäuse angeordnet sein, wobei der Schieber in Führungsnuten des Gehäusebodens und des Deckels geführt ist Weiterhin kann der Schieber zweckmäßig eine federbelastete Auslöseklinke lagern, die von einem

ίο im Gehäuse schwenkbar gelagerten und in Einschaltstellung der Kontakte verriegelbaren Betätigungshebel erfaßbar ist Die vorstehende Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht eine besonders zweckmäßige Kombination des erfindungsgemäßen Schalters mit einem elektromagnetischen Schnellauslöser dergestalt, daß die Auslöseklinke mit einem sich quer zum Schieber erstreckenden Auslösehebel drehfest verbunden ist, an welchem der Anker des Schnellauslösers über eine Zugstange in Richtung der Ausschaltbewegung des Schiebers angreift Dadurch wird nicht nur eine schnelle Entklinkung des Schalters ermöglicht sondern der Zug des Auslösers über die Zugstange zur Beschleunigung der Ausschaltbewegung des Schiebers mit den beweglichen Kontaktteilen herangezogen, was zu einer besonders schnellen Trennung der Schaltkontakte führt. Um andererseits die ungehinderte Rückstellung des Auslösers zu gewährleisten und die einwandfreie erneute Verklinkung der Auslöseklinke mit dem Antriebsmechanismus des Schalters zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn in der Verbindung zwischen dem Auslösehebel und dem Anker des Schnellauslösers ein toter Gang vorgesehen ist

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 die wichtigsten Einzelteile des Schalters bei geöffnetem Deckel, teilweise im Schnitt, in der Einschaltstellung,
F i g. 2 die gleiche Ansicht wie in F i g. 2 während des Ausschaltens nach dem Ansprechen des magnetischen Schnellauslösers und

F i g. 3 nochmals die gleiche Ansicht in der Ausschaltstellung bei erneuter Bereitschaft zum Einschalten.
Der abgebildete Schutzschalter hat ein nur schematisch angedeutetes flaches Gehäuse (Schaltergehäuse 1) aus Kunststoff mit in seinem Boden und einem nicht gezeigten Deckel ausgebildeten Führungsnuten 2 für einen gleichfalls aus Kunststoff bestehenden längsverschieblichen Träger 3. Der Träger 3 lagen in beiderseits

so einer längsverlaufenden Trennwand 4 angeordneten Kammern 5 um Achsen 6 verschwenkbare Winkelhebel 7, deren voneinander wegweisende Hebelarme 8 die beweglichen Kontaktteile des Schalters bilden und in der in Fig. 1 gezeigten Einschaltstellung von auf den Achsen 6 angeordneten Spiralfedern 9 in Kontaktberührung mit gehäusefesten Kontaktteilen 10 gehalten werden. Von den mit Ablaufhörnern 11 versehenen festen Kontaktteilen 10 führen Anschlußleiter 12 zu den nicht gezeigten Eingangsklemmen des Schalters. Die anderen Hebelarme 13 der Winkelhebel 7 verlaufen beiderseits der Trennwand 4 in der in F i g. 1 gezeigten Einschaltstellung im wesentlichen parallel zueinander und sind an den Enden mit flexiblen Anschlußleitern 14 versehen, die zu den nicht gezeigten Ausgangsklemmen des Schalters führen. Mit den Anschlußleitern 14 sind ferner gehäusefeste Lichtbogenhörner 15 verbunden, auf die der Lichtbogen überspringt, wenn er nach dem öffnen der Kontakte unter der Wirkung des magne-

tischen Feldes auf den Ablaufhörnern 11 nach auswärts läuft, um in bekannter Weise durch Kühlung in Löschkammern 16 gelöscht zu werden.

Der Träger 3 steht in der in F i g. 1 gezeigten Einschaltstellung unter der Wirkung einer im Gehäuse 1 abgestützten Rückstellfeder 17 und wird von einer an ihm schwenkbar gelagerten Auslöseklinke 18 in Stellung gehalten, die unter der Wirkung einer als Spiralfeder ausgebildeten Klinkenieder 19 in Eingriff mit dem einen Ende eines über einen (nicht gezeigten) Schaltmechanismus verschwenkbaren Schalthebels 20 steht. Die Auslöseklinke 18 ist mit einem quer zur Längsachse des Schiebers 3 gerichteten Auslösehebel 21 gekuppelt, an welchem eine Zugstange 22 angelenkt ist, deren abgewinkeltes anderes Ende den Anker 23 eines magnetischen Schnellauslösers 24 untergreift.

Wenn der Schnellauslöser 24 anspricht, übt der Anker 23 eine nach unten gerichtete Kraft auf den Auslösehebel 21 aus und bringt dadurch die Auslöseklinke 18 außer Eingriff mit dem Schalthebel 20. Sobald dies geschehen ist. verhindert ein Anschlag 25 die weitere Verschwenkung des Hebelarms 21, und die Zugkraft des Ankers 23 unterstützt, wie F i g. 2 zeigt, die Rückstellfeder 17 bei der Ausschaltbewegung des freigegebenen Trägers 3. wodurch eine besonders schnelle Trennung der Kontakte erhalten wird. Eine Querwand am Träger 3 bildet dabei einen Anschlag 26 für die unter der Wirkung der Spiralfedern 9 stehenden Winkelhebel 7, deren voneinander wegweisende Hebelarme 8 für eine kurze Zeit die Berührung mit den festen Kontaktteilen 10 aufrecht zu erhalten versuchen.

Nach Zurücklegung der erforderlichen Ausschaltstrecke wird der Trägerschieber 3 von einem nicht gezeigten Anschlag im Gehäuse 1 abgefangen, und der Anker 23 des Schnellauslösers 24 fährt in bekannter Weise unter Federwirkung in seine Ausgangsstellung zurück. Damit vermag auch die Auslöseklinke 18 in ihre Verklinkungsstellung zurückkehren, in welcher sie zunächst von einem Anschlag 27 abgefangen wird, bis der Schahhebe! 20 in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird und dabei erneut in Eingriff mit der Auslöseklinke 18 gelangt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist Damit ist der Schalter wieder einschaltbereit und kann durch erneutes Betätigen des Einschaltmeehanismus wieder eingeschaltet werden. Eine geeignete Verriegelung im Einschaltmechanismus wie beispielsweise ein über die Totlage geführtes Kniegelenk hält den Schalthebel 20 in der Einschaltstellung fest.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Zweipoliger Niederspannungsschutzschalter mit Einfachunterbrechung, bei dem die beweglichen Kontaktteile der beiden Pole an einem längsverschieblichen Träger (3) angeordnet und durch Verschieben gegen die Kraft einer Rückstellfeder (17) in federnde Anlage gegen feste Kontaktteile (10) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden beweglichen Kontaktteile als am Träger (3) nebeneinander um parallele Achsen schwenkbar angelenkte, in Schwenkrichtung auf die festen Kontaktteile (10) zu federbelastete Winkelhebel (7) ausgebildet sind, deren eine Hebelarme (8) quer zur Bewegungsrichtung des Trägers (3) voneinander wegweisen und deren der Strom weiterleitende andere Hebelarme (13) sich mit geringem Abstand im wesentlichen parallel zueinander von den festen Kontaktteilen (10) weg erstrecken.

2. Niederspannungsschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längsverschiebliche Träger (3) ein im Schaltergehäuse geführtes Formteil aus Isoliermaterial ist, das zugleich eine Trennwand (4) zwischen den Winkelhebeln (7) bildet.

3. Niederspannungsschutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (17) eine sich zwischen dem längsverschieblichen Träger (3) und einem Widerlager im Schaltergehäuse (1) abstützende Schraubendruckfeder ist.

4. Niederspannungsschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der längsverschiebliche Träger (3) mit Anschlägen (26) zum Begrenzen der Schwenkbewegungen der Hebel (7) versehen ist.

5. Niederspannungsschutzschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der längsverschiebliche Träger (3) in Führungsnuten (2) des Schaltergehäuses geführt ist.

6. Niederspannungsschutzschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der längsverschiebliche Träger (3) eine federbelastete Auslöseklinke (18) lagert, die von einem im Schaltergehäuse (1) schwenkbar gelagerten und in Einschaltstellung der Kontakte (hei 8,10) verriegelbaren Betätigungshebel (20) erfaßbar ist.

7. Niederspannungsschutzschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseklinke (18) mit einem sich quer zum längsverschieblichen Träger (3) erstreckenden Auslösehebel (21) drehfest verbunden ist, der vom Anker (23) eines elektromagnetischen Schnellauslösers (24) betätigbar ist.

8. Niederspannungsschutzschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anker (23) des Schnellauslösers (24) und dem Auslösehebel (21) ein Verbindungsglied (Zugstange 22) angeordnet ist, an welchem der Anker (23) des Schnellauslösers über eine Totgangverbindung angreift.