-
-
Schnell schalter
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schnellschalter mit relativ zueinander
beweglichen Kontaktträgern, die ein elektrodynamisches Kontaktsystem bilden und
von denen einer in einer Kontakthalterung mit einem Schalt schloß mittels einer
Kontaktwelle drehbar gelagert ist.
-
In elektrischen Schaltgeräten mit mechanisch angetriebenen Kontaktträgern
sorgen Kontaktfederkräfte fiEr den notwendigen Kontaktdruck mit entsprechend geringem
Kontaktübergangswiderstand. Bei strombegrenzenden Schaltern ist es erwünscht, daß
einerseits der Kontaktdruck für den Nennstrom ausreichend ist, andererseits die
durch die StromkrAfte hervorgerufene schnelle Kontaktöffnungsbewegung nicht zu sehr
behindert wird.
-
Es ist eine Anordnung eines Schnell schalters mit elektrodynamischem
Kontaktsystem bekannt, der aus zwei im wesentlichen parallelen und relativ zueinander
beweglichen Kontaktträgern besteht, von denen einer mit einem Hebelmechanismus verbunden
und mittels einer Schaltwelle drehbar gelagert ist und der andere Kontaktträger
mit einer Kantaktfeder derart versehen ist, daß auf diesen ein Moment in Uhrzeigersinn
um die Kontaktwelle wirkt. Der Hebelmechanismus ist über einen Auslöser mit einer
Klinke einer Uberstromauslösevorrichtung verbunden. Der Stromfluß
durch
die beiden Kontaktträger bewirkt elektrodynamische Kräfte, die auf den Kontaktträger
nit der Kontaktfeder einwirken und diesen zu drehen versuchen. Der Stromkreis und
die Kontaktfeder sind so ausgelegt, daß eine Verdrehung erst dann erfolgt, wenn
der Strom einen vorbestimmten Wert, nämlich einen eingestellten elektrodynamischen
Grenzwert erreicht hat. Die Feder bewirkt im Nennbetrieb des Schalters den Kontaktdruck.
Im Falle eines Kurzschlußstromes, der den elektrodynamischen Grenzwert übersteigt,
beginnt der Kontaktträger sich entgegen der Kontaktfederkraft unter der Einwirkung
elektrodynamischer Kräfte um die Kontaktwelle zu drehen bis ein Anschlag erreicht
ist.
-
Dabei werden die Kontaktträger geöffnet bevor die Uberstromauslösevorrichtung
anspricht, und der dabei entstehende elektrische Lichtbogen begrenzt die Zunahme
des Kurzschlußstromes. In dieser labilen Lage des Kontaktträgers liegen die beiden
Endpunkte der Kontaktfeder sowie die Achse der Kontaktwelle auf einer Linie, so
daß die Kontaktfederkraft vollständig von der Achse aufgenommen wird. Damit der
Kontaktträger im Gegenuhrzeigersinn nicht über diese labile Lage um die Kontaktwelle
gedreht wird, ist ein entsprechender Anschlag vorgesehen (deutsche Offenlegungsschrift
29 28 823).
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Anordnung
zu verbessern, insbesondere soll die für eine schnelle selbsttätige Kontaktöffnung
hinderliche Kontaktfederkraft nach einem kurzen Öffnungsweg nicht mehr der Öffnungsbewegung
des Kontaktträgers entgegenwirken und vorzugsweise eine entgegengesetzte Kraftkomponente
zur Wirkung kommen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1. Durch die Kurvenscheiben, deren Projektionslinie des
Kurvenabschnitts mit der Längsachse des Kontaktträgers den spitzen Winkel einschließt,
wird die für die Kontaktöffrnngsbewegung hinderliche Kontaktschließkraft nach einem
kurzen Öffnungsweg wenigstens erheblich geschwächt, sobald der Stift mit der Drehbewegung
der Kurvenscheiben das Ende des Kurvenabschnitts erreicht hat. Eine besonders vorteilhafte
weitere Ausgestaltung des Schnellschalters besteht darin, daß sich an den ersten
Kurvenabschnitt ein zweiter Kurvenabschnitt anschließt und daß als Ubergang vom
ersten zum zweiten Kurvenabschnitt eine Kante vorgesehen ist, die im Drehmomentenverlauf
der Kontaktfederkraft eine Unstetigkeitsstelle bildet. Durch diese Kante und die
Gestaltung der beiden Kurvenabschnitte wird beim Überschreiten der Kante das Drehmoment
der Kontaktfeder sprunghaft in der Größe und unter Umständen auch in der Richtung
geändert.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Projektionslinie
des zweiten Kurvenabschnitts nun mit der Längsachse des Kontaktträgers einen spitzen
Winkel ein, der in Richtung der Kontaktwelle geöffnet ist. Außerdem schließt der
Führungsschlitz mit der Längsachse des Kontaktträgers einen spitzen Winkel ein,
der in Richtung des Schaltschlosses geöffnet ist. Durch diese Gestaltung ändert
sich die Richtung des Drehmoments der Kontaktfederkraft beim Überschreiten der Kante
und sorgt für eine zusätzliche Beschleunigung des Kontaktträgers. Das Drehmoment
der Kontaktfederkraft nimmt aber entlang dieses zweiten Kurvenabschnitts wieder
ab.
-
In einer vorteilhaften Ausführu:gsform ist die Projektionslinie des
zweiten Kurvenabschnitt eine Kurve mit in Drehrichtung des Kontaktträgero zunehmendem
Radius. Durch diese Gestaltung ändert sich die Richtung des Drehmoments der Kontaktfederkraft
beim Überschreiten der Kante, aber das Drehmoment der Kontaktfederkraft bleibt entlang
der Projektionslinie des zweiten Kurvenabschnitts wenigstens annähernd konstant.
-
In weiteren Ausführungsformen ist der FUhrungsschlitz entweder senkrecht
oder parallel zur Längsachse des Kontaktträgers angeordnet. Durch diese Maßnahme
kann man den Sektor des Drehwinkels, in welchem die Kontaktfederkraft der Kontaktöffnungsbewegung
entgegenwirkt, verändern.
-
Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in
der ein Ausführungsbeispiel eines Schnellschalters nach der Erfindung schematisch
veranschaulicht ist.
-
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht des Schnellschalters und in Figur
2 ist ein Querschnitt dargestellt. In der Figur 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform
des Schnellschalters veranschaulicht und in Figur 4 ist eine weitere Ausführungsforin
dargestellt.
-
In der Ausführungsform nach Figur 1 ist ein Schnellschalter dargestellt,
der mit zwei relativ zueinander beweglichen Kontaktträgern 2 und 4 versehen ist,
von denen der Kontaktträger 4 in einer Kontakthalterung 6 mittels einer Kontaktwelle
10 drehbar gelagert ist. Die Kontakthalterung 6 ist ueber eine
Schaltwelle
8 mit einem Schaltschloß verbunden. Der Kontaktträger 4 ist im Bereich seiner Kontaktwelle
10 mit zwei parallelen einander gegenüberliegenden exzentrisch angeordneten Kurvenscheiben
12 und 14 verstehen, von denen nur die Kurvenscheibe 12 dargestellt ist. Die Stirnflächen
der Kurvenscheiben 12 und 14, die der Schaltwelle 8 zugewandt sind, sind jeweils
mit zwei Kurvenabschnitten 16 und 18 versehen. Als Übergang vom ersten Kurvenabschnitt
16 zum zweiten Kurvenabschnitt 18 kann vorzugsweise jeweils eine Kante 20 vorgesehen
sein Die ProJektionslinie des Kurvenabschnitts 16 schließt einen spitzen Winkell
mit der Längsachse des Kontaktträgers 4 ein, der in Richtung der Kontaktwelle 10
geöffnet ist. An dem Kurvenabschnitt 16 liegt jeweils ein Ende eines Stifts 22 an,
welcher die zur Kontaktoberfläche senkrechte Kraftkomponente der Kontaktfederkraft
auf die Kurvenscheiben 12 und 14 überträgt. Die Enden des Stifts 22 sind jeweils
in einem FUhrungsschlitz 28 der Kontakthalterung 6 gleitend geführt. Der Führungsschlitz
28 ist so gestaltet, daß er mit der Längsachse dos Kontaktträgers 4 einen spitzen
Winkel ß einschließt, der in Richtung der Schaltwelle 8 geöffnet ist.
-
Die Projektionslinie des zweiten Kurvenabschnittes 18 kann beispielsweise
jeweils in jeder beliebigen stetigen Linienführung angeordnet sein, die zwischen
der Verbindungslinie 30 des Projektionspunkts der Kante 20 mit der Achse der Kontaktwelle
10 und einem Kreisbogen mit dieser Verbindungslinie 30 als Radius durch den ProJektionspunkt
der Kante 20 liegt.
-
Insbesondere ist die Projektionslinie des zweiten Kurvenabschnitts
18 ein Kreisausschnitt.
-
Durch einen Stromfluß in den beiden Kontaktträgern 2 und 4 entstehen
elektrodynamische Kräfte, die auf den Kontaktträger 4 einwirken und diesen zu drehen
versuchen. Der Stromkreis und die Kontaktfedern sind so bemessen, daß eine Verdrehung
erst dann erfolgt, wenn der Strom einen vorbestimmten Wert erreicht hatt Sobald
der Strom diesen Wert Uberschreitet, beginnt der Kontaktträger 4 unter der Einwirkung
elektrodynamischer Kräfte sich um die Kontaktwelle 10 zu drehen. Die Kontaktfederkraft
liefert nur solange ein Drehmoment,das dasder Öffnungsbewegung des Kontaktträgers
4 entgegenwirkt, bis der Stift 22 auf dem Kurvenabschnitt 16 die Kante 20 erreicht
hat. Beim Überschreiten der Kante 20 erfährt das Drehmoment der Kontaktfederkraft
einen Sprung. Diese plötzliche änderung des Drehmoments wird bestimmt durch die
Gestaltung des zweiten Kurvenabschnitts 18. In der Ausführungsform nach Figur 1
ist der zweite Kurvenabschnitt ein Kreisausschnitt durch den ProJektionspunkt der
Kante 20 mit der Verbindungslinie 30 als Radius und damit wird das Drehmoment der
Kontaktfederkraft zu Null.
-
Durch diese Gestaltung der Kurvenscheiben 12 und 14 und des Führungsschlitzes
28 wird die Kontaktfederkraft nach einem kurzen Öffnungsweg des Kontaktträgers 4,
der dem Drehwinkelentspricht, abgeschaltet.
-
Im Querschnitt nach Figur 2 ist der Kontaktträger 4 mit den beiden
exzentrisch angeordneten Kurvenscheiben 12 und 14 versehen, die parallel einander
gegenüberliegen. Der Kontaktträger 4 und die beiden Kurvenscheiben 12 und 14 sind
vorzugsweise gegenüber der Kontaktwelle 10 verdrehsicher angeordnet, insbesondere
sind die beiden Kurvenscheiben 12 und 14 und der Kontaktträger 4 eine mechanische
Einheit.
-
Die Kontaktwelle 10 ist in der Kontakthalterung 6 drehbar gelagert.
Die Enden des Stiftes 22 sir.d außerhalb der Kontakthalterung 6 jeweils mit einem
Ende der Kontaktfedern 24 verbunden. Das andere Ende der Kontaktfedern 24 ist jeweils
mit einer Querstange 32 verbunden.
-
In der bevorzugten Ausführungsform nach Figur 3 schließt die ProJektionslinie
des zweiten Kurvenabschnitts 18 mit der Längsachse des Kontaktträgers 4 einen spitzen
Winkel 4" ein, der in Richtung der Kontaktwelle 10 geöffnet ist. Durch diese Gestaltung
ändert sich beim Uberschreiten der Kante 20 durch den Stift 22 die Richtung des
Drehmoments der Kontaktfederkraft und sorgt für eine zusätzliche Beschleunigung
des Kontaktträgers 4. Das Drehmoment der Kontaktfederkraft nimmt aber entlang der
Projektionslinie des zweiten Kurvenabschnitts 18 entgegen der Drehrichtung des Kontaktträgers
4 wleder ab.
-
In einer weiteren Ausführungsform nach Figur 4 ist die ProJektionslinie
des zweiten Kurvenabschnitts 18 eine Kurve mit in Drehrichtung D des Kontaktträgers
4 zunehmenden Radius. Der FUhrungsschlitz 28 ist senkrecht zur Längsachse des Kontaktträgers
4 angeordnet. Durch diese Gestaltung ändert sich die Richtung des Drehmoments der
Kontaktfederkraft beim Überschreiten der Kante 20, aber der Betrag des Drehmoments
der Kontaktfederkraft bleibt entlang der Projektionslinie des zweiten Kurvenabschnitts
18 wenigstens annähernd konstant.
-
In den Ausführungsformen des Schnellschalters entsprechend den Figuren
1, 3 und 4 ist Jeweils ein
gerader FUhrungsschlitz 28 vorgesehen.
Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, dem FUhrung£.schlitz dadurch eine Biegung
zu verleihen, daß seine beiden einander gegenüberliegenden Begrenzungswände von
der Schaltwelle 8 aus gesehen eine konkave Form erhalten. Durch entsprechende Änderung
der Richtung der Kontaktfederkraft wird das Drehmoment der Kontaktfederkraft nach
einem kurzen Offnungsweg des Kontaktträgers 4 entsprechend vermindert.
-
10 Patentansprüche 4 Figuren
Leerseite