DE3721069A1 - Mehrpoliger niederspannungs-selbstschalter mit handeinschaltung - Google Patents
Mehrpoliger niederspannungs-selbstschalter mit handeinschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Niederspannungs-Selbst
schalter mit Handeinschaltung, dessen bewegliche Kontakelemente
federnd nachgiebig an einem gemeinsamen, um eine gehäusefeste
Achse verschwenkbaren Kontaktträger angeordnet sind, der von
einem Betätigungsglied über einen auslösbaren Schloßmechanismus
gegen die Kraft mindestens einer Ausschaltfeder in Schließrichtung
verschwenkbar ist.
Bei derartigen Schaltern tritt ein besonderes Problem beim Ein
schalten auf. Wird der Kontaktträger gleichzeitig mit dem Betäti
gungsglied und dadurch verhältnismäßig langsam in Schließrichtung
der Schalterkontakte bewegt, wirken sich auch noch so geringe Unter
schiede in den Kontaktabständen der einzelnen Schalterpole zeit
lich spürbar aus und führen zum ungleichzeitigen Schließen der
Schalterkontakte, was in vielen Fällen unerwünscht ist. Wird hin
gegen der Kontaktträger ähnlich wie bei Nockenschaltern bei der
Einschaltbewegung des Betätigungsgliedes zunächst festgehalten und
stattdessen eine Einschaltfeder gespannt, deren Energie erst am
Ende der Einschaltbewegung auf den Kontaktträger freigegen wird,
besteht die Gefahr eines beträchtlichen Prellens der Kontakte mit
allen nachteiligen Folgen, insbesondere erhöhtem Kontaktabbrand
durch die beim Prellen entstehenden Lichtbögen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Schalter
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein praktisch
gleichzeitiges Schließen der Schalterkontakte unter weitgehender Ver
meidung des Kontaktprellens gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die folgenden Merk
male gelöst:
- a) an dem Kontaktträger ist im Abstand zu dessen Schwenkachse um eine dazu parallele Achse eine doppelarmige Schwinge angelenkt, an deren einem Arm die Ausschaltfeder und an deren anderem Arm der Schloßmechanismus angreift;
- b) der Kontaktträger und die Schwinge sind mit zusammenwir kenden Anschlägen versehen, die von der Ausschaltfeder gegen die Wirkung des Schloßmechanismus in Eingriffs richtung belastet sind;
- c) der Kontaktträger ist beim Einschalten vor dem Berühren der Kontaktelemente von einer Sperreinrichtung abfangbar, die bei der Fortsetzung der Einschaltbewegung des Be tätigungsgliedes zunächst ein Abheben der Anschläge unter zusätzlicher Spannung der Ausschaltfeder bewirkt und schließlich gegen Ende der Einschaltbewegung vom Betätigungsglied lösbar ist, so daß die Ausschaltfeder unter teilweiser Endspannung den Kontaktträger sprung haft in die Schließstellung der Kontaktelemente bringt.
Der erfindungsgemäße Niederspannungs-Selbstschalter überwindet
somit die eingangs aufgezeigten Probleme beim Einschalten da
durch, daß der Kontaktträger mit den beweglichen Kontaktelemen
ten zunächst in Übereinstimmung mit der Bewegung des Betätigungs
gliedes auf die feststehenden Kontaktelemente zu bis kurz vor
deren Berührung bewegt wird, woraufhin er vorübergehend fest
gehalten und währenddessen die zuvor bereits gespannte Ausschalt
feder zusätzlich gespannt wird, um nach erneuter Freigabe des
Kontaktträgers diesen mit den Schalterkontakten nunmehr in einer
kurzen schnellen Bewegung in die Einschaltstellung zu bringen.
Bei dieser restlichen Einschaltbewegung des Kontaktträgers ist
die Geschwindigkeit der beweglichen Kontaktelemente beim Auf
treffen auf die festen Kontaktelemente verhältnismäßig gering,
und es tritt demzufolge auch praktisch kein Kontaktprellen auf.
Von besonderem Vorteil ist außerdem, daß durch die Verwendung
der Ausschaltfeder als vorübergehender Energiespeicher für die
restliche Einschaltbewegung der beweglichen Kontaktelemente eine
besondere Einschaltfeder entfällt und von der Ausschaltfeder
beim Schließen der Kontakte auch der im Laufe des Betriebs sich
einstellende Kontaktabbrand ausgeglichen wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Sperrein
richtung von einem eine Sperrklinke an einem Arm tragenden Win
kelhebel gebildet, dessen zweiter Arm von einem mit dem Betäti
gungsglied verbundenen oder gekuppelten Mitnehmer erfaßbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er
läutert, in welcher in den Fig. 1 bis 6 ein Ausführungsbeispiel
für den Schaltmechanismus eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Niederspannungs-Selbstschalters in sechs verschiedenen Stellungen
schematisch dargestellt ist.
In den Zeichnungsfiguren sind mit 10 ein festes Kontaktelement
und mit 12 ein bewegliches Kontaktelement bezeichnet, die zusammen
einen Schalterkontakt 14 bilden. Je nach der Anzahl der von dem
Niederspannungs-Selbstschalter abzuschaltenden Leiter befinden
sich mehrere solche Schalterkontakte 14 in einer senkrecht zur
Bildebene verlaufenden Reihe nebeneinander. Bei einem dreiphasigen
Netz sind drei oder vier solche Schalterkontakte vorhanden, je
nachdem, ob auch der Nulleiter über den Schalter geführt ist.
Die beweglichen Kontaktelemente 12 sind an Kontakthebeln 16 ange
bracht, die an schneidenförmigen Vorsprüngen 18 eines gemeinsamen
Kontaktträgers 20 schwenkbar gelagert und von Kontaktandruckfedern
22 gegen Anschläge 24 vorgespannt sind.
Der Kontaktträger 20 ist auf einer am (nicht dargestellten)
Schaltergehäuse festen Achse 26 verschwenkbar gelagert und mit
einem sich im Beispielsfall unter einem Winkel dazu erstreckenden
Hebelarm 28 versehen, der ein Widerlager 30 für die Kontaktandruck
federn 22 trägt.
An dem Hebelarm 28 ist eine doppelarmige Schwinge 32 um eine Achse
34 schwenkbar gelagert, die sich mit Abstand parallel zu der
gehäusefesten Schwenkachse 26 des Kontaktträgers 20 erstreckt.
Die Schwinge 32 hat einen ersten Arm 36, der hauptsächlich zur
gehäusefesten Achse 26 hin gerichtet und über diese hinaus ver
längert ist. Am Ende des Arms 36 greift eine als Zugfeder ausge
bildete Ausschaltfeder 38 an, die am (nicht gezeigten) Schalter
gehäuse abgespannt ist. Der im wesentlichen entgegengesetzt ge
richtete zweite Arm 40 der Schwinge 32 trägt einen Lager- und
Mitnehmerbolzen 42, der in eine Kulisse 43 am Kontaktträger 20
eingreift und eine begrenzte Relativbewegung zwischen der
Schwinge 32 und dem Kontaktträger 20 gestattet. Der Mitnehmer
bolzen 42 und die Kulisse 43 bilden in der einen Endstellung
des Mitnehmerbolzens zusammenwirkende Anschläge, von denen der
Hebelarm 28 des Kontaktträgers 20 unter der Wirkung der Aus
schaltfeder 38 in Öffnungsrichtung der Schalterkontakte 14 er
faßbar und mitnehmbar ist.
Am Lager- und Mitnehmerbolzen 42 greift eine Koppel 44 an, deren
anderes Ende am oberen Ende 46 eines Klinkenhebels 48 schwenkbar
angelenkt ist. Der Klinkenhebel 48 ist Teil eines Schloßmechnis
mus und stützt sich im unausgelösten Zustand des Schalters mit
seinem unteren Ende 50 gegen eine segmentförmige Schloßklinke 52
ab, die in an sich bekannter Weise bei der Auslösung des Nieder
spannungs-Selbstschalters durch Kurzschluß, Überstrom oder Feh
lerstrom in eine das untere Ende 50 des Klinkenhebels 48 frei
gebende Stellung verdrehbar ist. Der Klinkenhebel 48 weist fer
ner zwischen seinen Enden einen Lager- und Führungsbolzen 54
auf, mit welchem er in einer zur Abstützstelle des unteren
Hebelendes 50 an der Schloßklinke 52 konzentrischen Kulisse 56
geführt ist.
An dem Lager- und Führungsbolzen 54 ist eine Koppel 58 angelenkt,
deren anderes Ende an dem Arm 60 eines zweiarmigen Betätigungs
hebels 62 angelenkt ist. Der Betätigungshebel 62 hat einen zwei
ten Arm 64, der aus dem (nicht gezeigten) Schaltergehäuse heraus
ragt und dort von einer Bedienungsperson zum Zwecke der Betäti
gung des Schalters erfaßbar ist.
Oberhalb des Hebelarms 28 des Kontaktträgers 20 ist ein Winkel
hebel 66 am Gehäuse gelagert, der von einer am Gehäuse abgespannten
Zugfeder 68 gegen einen gehäusefesten Anschlag 70 gedrückt
wird. Eine an dem einen Arm 72 des Winkelhebels 66 angeordnete
Sperrklinke 74 ragt in dieser Anschlagstellung in die strich
punktiert angedeutete Bewegungsbahn des Hebelarms 28 und fängt
diesen, wie weiter unten noch genauer erläutert werden wird, beim
Einschalten zu einem Zeitpunkt ab, zu welchem die Kontaktelemente
10, 12 einander noch nicht berühren. Der andere Arm 76 des Winkel
hebels 66 dient zum Ausheben der Sperrklinke 74 mit Hilfe des
dritten Arms 78 des Betätigungshebels, wenn dieser im Uhrzeigersinn
gegen die Wirkung einer Rückholfeder 80 verschwenkt wird.
Der vorstehend beschriebene Schaltermechanismus arbeitet wie
folgt:
Es sei zunächst angenommen, daß sich der Schalter in der in Fig. 1
gezeigten Ausschaltstellung befindet, in welcher die Ausschalt
feder 38 den Kontakträger 20 über die Schwinge 32 in der
Öffnungsstellung der Schalterkontakte 14 hält. Der Betätigungs
hebel 62 wird von der Rückholfeder 80 in seiner mit "0" be
zeichneten Ausschaltstellung gehalten, in welcher er über die Koppel
58 des Klinkenhebels 48 um das Gelenk 46 bis zum Anschlag des
Lager- und Führungsbolzens 54 am linken Ende der Kulisse 56 ver
schwenkt und dadurch das untere Ende 50 des Klinkenhebels 48 von
der Schloßklinke 46 abhebt.
Wird nun gemäß Fig. 2 der Betätigungsarm 64 des Betätigungshebels
62, wie durch den Pfeil 82 angedeutet, nach aufwärts verschwenkt,
drückt die Koppel 58 zunächst das untere Ende 50 des Klinken
hebels 48 in Anlage gegen die Schloßklinke 52 und verschwenkt
hieraufhin den Klinkenhebel 48 um diese Anlagestelle innerhalb
der Kulisse 56 im Uhrzeigersinn, wodurch über die Koppel 44 auf
die Schwinge 32 ein im Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment ausge
übt wird. Da die Schwinge 32 andererseits durch die auch in der
Ausschaltstellung bereits vorgespannte Ausschaltfeder 38 entgegen
dem Uhrzeigersinn belastet ist, wirkt sich das von der Koppel 44
auf die Schwinge 32 ausgeübte Drehmoment dahingehend aus, daß die
Schwinge 32 unter Anlage des Bolzens 42 gegen das linke Ende
der Kulisse 43 den Kontaktträger 20 im Uhrzeigersinn um die
Achse 26 verschwenkt und hierdurch die beweglichen Kontakt
elemente 12 in Richtung auf die festen Kontaktelemente 10 be
wegt.
Kurz bevor die beweglichen Kontaktelemente 12 die festen Kontakt
elemente 10 berühren (Fig. 2), wird das äußere Ende des Hebel
arms 28 des Kontaktträgers 20 von der Sperrklinke 74 erfaßt und
am Weiterschwenken in Schließrichtung gehindert. Dies hat zur
Folge, daß, wie in Fig. 3 dargestellt, der Lager- und Mitnehmer
bolzen 42 beim weiteren Verschwenken des Betätigungshebels 62
von dem Hebelarm 28 abhebt und die Schwinge 32 um die nunmehr
ortsfest gehaltene Lagerachse 34 verschwenkt, wodurch die Aus
schaltfeder 38 unter Speicherung zusätzlicher Energie verstärkt
gespannt wird.
Dieses verstärkte Spannen der Ausschaltfeder 38 dauert an, bis
der dritte Hebelarm 78 des Betätigungshebels 62 den Hebelarm 76
des Winkelhebels 66 erfaßt und dadurch die Sperrklinke 74 aus
ihrer Eingriffstellung mit dem Hebelarm 28 des Kontaktträgers 20
aushebt. Dadurch wird die zusätzliche Energie in der Ausschalt
feder 38 freigegeben, und diese verschwenkt, wie in Fig. 4 ge
zeigt, den Kontaktträger 20 schlagartig um die gehäusefeste Achse
26 wodurch die beweglichen Kontaktelemente 12 mit vollem Kontakt
druck in Anlage gegen die festen Kontaktelemente gelangen und dadurch die Schalter
kontakte 14 schließen. Dieses Ausheben der Sperrklinke 74 erfolgt
kurz vor Erreichen der Einschaltstellung "I" des Betätigungsgliedes 62, so daß mit
dessen Weiterbewegung in die Einschaltstellung "I" die Kontakt
andruckfedern 22 zusätzlich gespannt werden und den erforderlichen
Kontaktdruck an den Schalterkontakten 14 sicherstellen.
Mit der restlichen Bewegung des Betätigungsgliedes 62 in die Ein
schaltstellung "I" werden, wie in Fig. 5 gezeigt, der Hebelarm 60
des Betätigungshebels 62 und die Koppel 58, die zusammen einen
Kniehebel bilden, über die Strecklage dieses Kniehebels hinaus
bewegt und an einem gehäusefesten Anschlag 84 abgefangen, wodurch
der Schalter unter der Wirkung der Ausschaltfeder 38 in seiner
Einschaltstellung verriegelt wird.
Beim Ausschalten des Schalters von Hand mittels des Betätigungs
hebels 62 wird das Kniegelenk 58, 60 wieder gestreckt und
die zuvor erwähnte Verriegelung aufgehoben, woraufhin die
Ausschaltfeder 38 den Kontaktträger 20 in die Ausschaltstellung
verschwenkt und dadurch den gesamten Schaltermechanismus in die
in Fig. 1 gezeigte Ausschaltstellung zurückführt. Dieses Rück
führen wird von der Rückholfeder 80 unterstützt, die den
Betätigungshebel 62 entgegen der Uhrzeigerrichtung verschwenkt
und dadurch über den Lager- und Führungsbolzen 54 eine zusätzliche
Kraft auf den Klinkenhebel 48 ausübt, um diesen in der Kulisse 56
nach links zu bewegen.
Wird hingegen der Schalter durch einen Kurzschluß, Überstrom oder
Fehlerstrom ausgelöst, wird die Schloßklinke 52 in bekannter
Weise entgegen zum Uhrzeigersinn verschwenkt und gibt das untere
Ende 50 des Klinkenhebels 48 frei, wodurch der Kontaktträger 20
seine Abstützung am Schloßmechanismus verliert und, wie in Fig. 6
dargestellt, unter Verschwenkung des Klinkenhebels 48 um den Lager
und Führungsbolzen 54 die Schalterkontakte 14 öffnet. Dadurch ent
fällt die den Kniehebel 58, 60 gegen den Anschlag 84 drückende
Kraft der Ausschaltfeder 38, und die Rückholfeder 80 holt den
Betätigungshebel 62 und den Klinkenhebel 48 in die in Fig. 1 ge
zeigte Ausschaltstellung zurück.
Das äußere Ende des Hebelarms 28 kann mit einer Zunge 86 versehen
sein, die beim Öffnen des Schalters verhindert, daß der Hebelarm
28 bei der Öffnungsbewegung des Kontaktträgers 20 gegen die
Sperrklinke 74 schlägt und von dieser an der Fortsetzung der
Öffnungsbewegung gehindert wird.
Claims (2)
1. Mehrpoliger Niederspannungs-Selbstschalter mit Handeinschal
tung, dessen bewegliche Kontaktelemente federnd nachgiebig
an einem gemeinsamen, um eine gehäusefeste Achse ver
schwenkbaren Kontaktträger angeordnet sind, der von einem
Betätigungsglied über einen auslösbaren Schloßmechanismus
gegen die Kraft mindestens einer Ausschaltfeder in Schließ
richtung verschwenkbar ist, gekennzeichnet durch die Merk
male:
- a) an dem Kontaktträger (20, 28) ist im Abstand zu dessen Schwenkachse (26) um eine dazu parallele Achse (34) eine doppelarmige Schwinge (32) angelenkt, an deren einem Arm (36) die Ausschaltfeder (38) und an deren anderem Arm (40) der Schloßmechanismus (44, 48, 52-58) angreift;
- b) der Kontaktträger (20, 28) und die Schwinge (32) sind mit zusammenwirkenden Anschlägen (42, 43) versehen, die von der Ausschaltfeder (38) gegen die Wirkung des Schloßmechanismus (44, 48, 52-58) in Eingriffsrichtung belastet sind;
- c) der Kontaktträger (20, 28) ist beim Einschalten vor dem Berühren der Kontaktelemente (10, 12) von einer Sperreinrichtung (66-74) abfangbar, die bei der Fort setzung der Einschaltbewegung des Betätigungsgliedes (62) zunächst ein Abheben der Anschläge (42, 43) un ter zusätzlicher Spannung der Ausschaltfeder (38) be wirkt und schließlich gegen Ende der Einschaltbewegung vom Betätigungsglied (62) lösbar ist, so daß die Aus schaltfeder (38) unter teilweiser Endspannung den Kon taktträger (20, 28) sprunghaft in die Schließstellung der Kontaktelemente (10, 12) bringt.
2. Niederspannungs-Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung von
einem eine Sperrklinke (74) an einem Arm (72) tragenden
Winkelhebel (66) gebildet ist, dessen zweiter Arm (76)
von einem mit dem Betätigungsglied (62) verbundenen oder
gekuppelten Mitnehmer (78) erfaßbar ist.
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