DE3637913C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 4 oder 7.

In Schaltgeräten mit strombegrenzender Charakteristik werden möglichst kurze Ausschaltverzugszeiten (z. B. 2 ms oder weniger) gefordert. Diese Zeiten können mit den üblichen Schloßkonstruktionen (Ein-/Ausschaltmechanismus, Schnellauslösevorrichtung mittels magnetischem Auslöser) aufgrund der zu beschleunigenden Massen und der zu durch­ fahrenden Hebelwege nicht erreicht werden.

Der Kurzschlußstrom selbst muß deshalb zur beschleunigten Öffnung der Schaltglieder beitragen (dynamische Öffnung). Die elektrodynamische Wirkung auf die Kontaktarme ist im allgemeinen im Nennstrom- und Überlastbereich relativ klein, im Kurzschlußfall ergeben sich aber durch die quadratische Stromabhängigkeit nutzbare Kräfte. Problematisch sind Ströme, deren Amplitude zwar ein Abheben und eine geringe Öffnung der Kontaktstücke bewirken, aber für eine weitere Beschleunigung der Kontaktarmmassen zu klein sind. Hier kann es zum erneuten Schließen der Kontakte bzw. zu unerwünschten Prellvorgängen kommen.

Um dieses zu verhindern, wird bei einem aus der DE-OS 14 63 320 bekannten Selbstschalter der eingangs genannten Art der bewegliche Kon­ taktarm beim Zurückfallen oder Zurückprellen aus beliebigen, von den Öffnungskräften abhängigen Positionen, in Eingriff mit einer Zahnstangenkupplung gebracht, die auf einen Dreh- oder Schwenkhebel einwirkt und dadurch das Schaltschloß aus­ löst. Der bewegliche Kontaktarm wird nach Auslösung des Schaltschlosses von der Schaltwelle in seine "Offen"-Posi­ tion geführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfachere Lösung für ein Schaltgerät anzugeben, dessen Kontaktarm nach elektro-dynamischen Öffnen nicht nur in der Endposition, sondern auch nach einer teilweisen Öffnungsbewegung in der Offenstellung arretiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im jeweiligen Kennzeichen der Ansprüche 1, 4 und 7 angegebenen Merkmale gelöst.

Die besonderen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß mit relativ wenigen Konstruktionsteilen die zusätzliche Schaltfunktion einer Rückprallsperre integriert werden kann, und die Lichtbogenlöschung bei erhöhter Sicherheit für das Schaltsystem und die nachgeordneten und zu schützenden Ele­ mente verbessert wird. Der Schloßauslösemechanismus kann einfacher gestaltet werden, da dessen Ansprechzeit nicht mehr kritisch für das Offenhalten des Kontaktarmes ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, wozu die einfache konstruktive Möglichkeit gehört, je nach Schaltgerätetyp und Stromstärke einen Mindestkontaktabstand vorzusehen, bei dem es frühe­ stens zur Offenhaltung nach dem dynamischen Abheben kommt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Er­ findung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Kontakteinrichtung in drei Schaltstellungen mit einer Verzahnung am beweglichen Kontaktarm und einer Feder im Gehäuseboden,

Fig. 2 die Kontakteinrichtung mit einer Auflauffläche am Kontaktarm und einer Reibrolle am Gehäuseboden, ebenfalls in drei Schaltstellungen,

Fig. 3 eine Verzahnung in einer Gehäusewand, die mit einem Bolzen im Kontaktarm zusammenwirkt, und

Fig. 4 eine Schaltwelle mit Verzahnung, in die eine feder­ belastete Rolle im Kontaktarm eingreift.

Gemäß Fig. 1a befindet sich der Schalter in der Schalt­ stellung "Ein". Das Kontaktstück 1 am beweglichen Kontakt­ arm 2 liegt auf dem festen Kontaktstück 3, das auf einer schleifenförmigen Stromzuführung 4 angeordnet ist. Das Schaltschloß 5 ist in verriegelter Stellung. Durch die Hebelmechanik und eine Feder 6 ist eine bestimmte Kontakt­ kraft vorgegeben. An einem Teil des Kontaktarmes 2 ist eine Verzahnung 7 angebracht, die mit einer im Gehäuseboden ange­ ordneten Rastfeder 8 zusammenwirkt. Am Kontaktarm 2 sind der untere Kniegelenkhebel 9 des Schaltschlosses 5 und die Schaltwelle 10 über ein Anlenkteil 11 mittels eines Bolzens 12 angelenkt. Bei einem hohen Kurzschlußstrom wird der be­ wegliche Kontaktarm 2 entgegen der Kraft der Feder 6 durch Stromengekräfte und die Kräfte, die durch die schleifen­ förmige Gestaltung der Stromzuführung entstehen, abgestoßen und dreht um eine Achse A (Bolzen 12) auf einer Kreisbahn a (Fig. 1b Schalter dynamisch geöffnet). Ist die Abstoßungs­ kraft insgesamt so stark, daß die Rastfeder 8 zumindest in den ersten Zahn der Sägezahn-Verzahnung 7 einrastet, ist ein erneutes Schließen bzw. Zurückprallen der Kontakte nicht mehr möglich. Der Lichtbogen zwischen den Kontaktstücken muß schnellstens von diesen auf Laufschienen oder direkt in ein Löschsystem kommutieren. Das inzwischen entriegelte Schalt­ schloß 5 wirkt kurze Zeit später auf den Kontaktarm 2 und hebt diesen auf einen anderen Weg b um den Drehpunkt B, wo­ bei die Verrastung aufgehoben wird. Der Arm wird auf dem Weg b bis zur Endposition geführt (Fig. 1c Schalter offen).

In der Ausführungsform nach Fig. 2 wird eine kontinuierliche Hemmung dadurch erreicht, daß der Kontaktarm 2 statt einer Verzahnung wie im Beispiel nach Fig. 1 eine mit einem Radius r abgerundete Auflaufkurve 13 aufweist, die mit einer mit einer Druckfeder 14 belasteten Reibrolle 15 im Gehäuseboden zusammenwirkt. In Richtung des Pfeiles 16 kann der Kontakt­ arm 2 entlang der Rolle 15 bewegt werden. In der Gegen­ richtung (Schließen der Kontakte) verkeilt die Rolle 15 den Kontaktarm 2 mit dem Gehäuseboden. Die Hemmung wird wieder aufgehoben, wenn das mechanische Schaltschloß 5 vom Weg a mit dem Drehpunkt A auf den Weg b mit dem Drehpunkt B hebt und in Richtung Ausschaltstellung, Fig. 2c bewegt. Die Fig. 2b zeigt die dynamische Offenstellung, in der der Kontaktarm 2 durch die Reibrolle 15 am Rücklauf gehindert wird.

Die Variante nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Aus­ führungsform nach Fig. 1 prinzipiell dadurch, daß die bogen­ förmige, als Sägezahn-Verzahnung ausgebildete Verriegelungskontur 17 zur Verklinkung bzw. Ver­ rastung Teil einer Gehäuse- oder Schottwand ist, oder als besonderes Bauteil 18 in diese eingefügt werden kann. Das Gegenstück für die Verzahnung 17 kann ein als Bolzen ausgebildetes Sperrelement 19 im Kontaktarm 2 sein. Bei einer dynamischen Öffnung der Kon­ taktstücke wird der Kontaktarm 2 um die Achse A auf einer Kreisbahn a bewegt und in einer durch die elektrodynamischen Kräfte und die Kraft der Feder 6 bestimmten Stellung ver­ rastet. Die Verzahnung 17 ist so gestaltet, daß sie in ihrem Radius der Kreisbahn a entspricht. Die Verrastung wird wieder durch die nachfolgende Drehung der Schaltwelle 10 (Achse B mit der Kreisbahn b) aufgehoben.

In Fig. 4 ist eine weitere Variante dargestellt, die in ein­ facher Weise die Funktionen entsprechend Fig. 1 bzw. Fig. 2 realisiert. Die Feder 6 wirkt einerseits als "Übertotpunkt­ feder" und drückt andererseits eine Rolle 20, welche in einem Langloch 21 des beweglichen Kontaktarmes 2 geführt wird, gegen die Nockenkontur 22 an der Schaltwelle 10. Die Verrastung beim dynamischen Öffnen geschieht wie in den vor­ herigen Beispielen. Die Aufhebung der Verrastung tritt ein, wenn das Schaltschloß 5 den Kontaktarm 2 bis an den An­ schlag 23 bewegt hat und anschließend die Schaltwelle 10 weiterdreht. Die Rolle 20 bewegt sich bis zur Anfangs­ stellung und dem dortigen Anschlag zurück.

Claims (8)

1. Elektrisches Schaltgerät mit mindestens einem beweglichen Kontaktarm je Polbahn, der in einem Drehpunkt auf einem fest mit der Schaltwelle verbundenen Anlenkteil gelagert ist und im Kurzschlußfall vor dem Ansprechen des Auslösers mit einer Schwenkbewegung um diesen Drehpunkt den Kontakt öffnet, auf den dabei Verriegelungselemente einwirken, die ein Zurück­ prellen verhindern und den Kontaktarm in beliebigen, von den Öffnungskräften abhängigen, Positionen festsetzen, und wobei die Verriegelung beim Öffnen des Schaltschlosses über die Drehung der Schaltwelle aufgehoben wird, indem das Anlenk­ teil mit einem Mitnehmer auf den Kontaktarm einwirkt, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kontaktarm (2) eine an seinem drehbar gelagerten Ende ausgebildete Verriegelungskontur (7, 13) aufweist, die beim Zurückprellen des Kontaktarmes (2) um seinen Drehpunkt (A) mit einem federnden, ortsfest in dem Schaltgerät angebrachten, Sperrelement (8, 15) zusammenwirkt und daß beim Schließen des Kontaktarmes (2) um den Drehpunkt (B) der Schaltwelle (10) die Verriegelungskontur (7, 13) und das Sperrelement (8, 15) außer Eingriff ist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungskontur als Sägezahn-Verzahnung (7) und das Sperrelement als am Gehäuseboden befestigte Rastfeder (8) ausgebildet ist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungskontur als Auflaufkurve (13) und das Sperr­ element als am Gehäuseboden befestigte, federnde Reibrolle (15) ausgebildet ist, die von einer Druckfeder (14) beim Zu­ rückprellen des Kontaktarmes zwischen Auflaufkurve (13) und Gehäuseboden geklemmt wird.

4. Elektrisches Schaltgerät mit mindestens einem beweglichen Kontaktarm je Polbahn, der in einem Drehpunkt auf einem fest mit der Schaltwelle verbundenen Anlenkteil gelagert ist und im Kurzschlußfall vor dem Ansprechen des Auslösers mit einer Schwenkbewegung um diesen Drehpunkt den Kontakt öffnet, auf den dabei Verriegelungselemente einwirken, die ein Zurück­ prellen verhindern und den Kontaktarm in beliebigen, von den Öffnungskräften abhängigen, Positionen festsetzen, und wobei die Verriegelung beim Öffnen des Schaltschlosses über die Drehung der Schaltwelle aufgehoben wird, indem das Anlenk­ teil mit einem Mitnehmer auf den Kontaktarm einwirkt, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Verriegelungskontur (17) ortsfest im Schaltgerät angeordnet ist, die beim Zurück­ prellen des Kontaktarmes (2) um seinen Drehpunkt (A) mit einem federnden Sperrelement (19) zusammenwirkt, das am drehbar gelagerten Ende des Kontaktarmes (2) befestigt ist, und daß beim Schließen des Kontaktarmes (2) um den Dreh­ punkt (B) der Schaltwelle (10) die Verriegelungskontur (17) und das Sperrelement (19) außer Eingriff ist.

5. Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungskontur (17) als bogenförmige Sägezahn- Verzahnung, die mit ihrer Krümmung einer Kreisbahn (a) um den Drehpunkt (A) des Kontaktarmes (2) entspricht, und daß das Sperrelement (19) als Bolzen ausgebildet ist.

6. Schaltgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verriegelungskontur (17) an einen beson­ deren, für den Einsatz in die Gehäuse- oder Schottwand bestimmten Bauteil (18) ausgebildet ist.

7. Elektrisches Schaltgerät mit mindestens einem beweglichen Kontaktarm je Polbahn, der in einem Drehpunkt auf einem fest mit der Schaltwelle verbundenen Anlenkteil gelagert ist und im Kurzschlußfall vor dem Ansprechen des Auslösers mit einer Schwenkbewegung um diesen Drehpunkt den Kontakt öffnet, auf den dabei Verriegelungselemente einwirken, die ein Zurück­ prellen verhindern und den Kontaktarm in beliebigen, von den Öffnungskräften abhängigen, Positionen festsetzen, und wo­ bei die Verriegelung beim Öffnen des Schaltschlosses über die Drehung der Schaltwelle aufgehoben wird, indem das Anlenk­ teil mit einem Mitnehmer auf den Kontaktarm einwirkt, da­ durch gekennzeichnet, daß das Anlenkteil (11) der Schaltwelle (10) eine Nockenkontur (22) aufweist, die beim Zurückprellen des Kontaktarmes (2) mit einer Rolle (20) zusammenwirkt, die in einem Langloch (21) des Kontaktarmes (2) gleitend geführt ist und von einer Zugfeder (6) in die Nockenkontur (22) hin­ eingezogen wird, daß bei einer öffnenden Drehung der Schalt­ welle (10) der in der Nockenkontur (2) verriegelte Kontakt­ arm (2) gegen einen im Schaltgerät ortsfest angeordneten Anschlag (23) geführt wird und daß bei weiterer Drehung der Schaltwelle (10) die Verriegelung aufgehoben wird, indem die Rolle (20) auf der Nockenkontur (22) in ihre Ausgangs­ position zurückgleitet.

8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken- oder Verriegelungskontur (7, 13, 17, 22) so ausgebildet ist, daß die Verriegelung erst nach Überschreitung eines Mindest-Kontaktabstandes einsetzt.