DE3852455T2

DE3852455T2 - Hand- und elektromagnetisch betätigbare Kontaktanordnung für strombegrenzende Schalter.

Info

Publication number: DE3852455T2
Application number: DE3852455T
Authority: DE
Inventors: Tonino I-20129 Milano Benetti; Franco I-20146 Milano Pardini
Original assignee: CGE Generale Elettromeccanica SpA
Current assignee: CGE Generale Elettromeccanica SpA
Priority date: 1987-10-01
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2008-09-23
Also published as: JPH01117228A; US4916421A; EP0309923A2; EP0309923A3; EP0309923B1; ATE115768T1; DE3852455D1

Description

Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung der Erfindung, die in der EP-A-0172488, eingereicht am 06.08.1985, offenbart und beansprucht ist. In der genannten Veröffentlichung sind mehrere Kontaktanordnungen des Typs mit freier Repulsion bzw. Abstoßung als modulare Einheiten innerhalb einpoliger Kästen angeordnet und dafür angepaßt, sowohl manuell als auch durch elektromagnetische Betätigungsglieder angetrieben zu werden, wobei die Anordnungen aus zwei feststehenden Kontaktarmen bestehen, auf denen zwei bewegbare Kontaktarme anliegen, die miteinander durch eine flexible Leiterlitze verbunden sind und die in zueinander entgegengesetzten Richtungen gedreht werden können durch zwei Trageteile, die durch zwei antreibende Stangen betätigt werden, die durch eine Schubstange verbunden sind, die durch getrennte Antriebsmittel betätigt werden kann.
Die oben genannten Kontaktanordnungen arbeiten in einer zufriedenstellenden Weise; jedoch wird aufgrund der Drehung in zueinander entgegengesetzten Richtungen der bewegbaren Kontaktarme, die von dem Trageteil mitgenommen werden, die flexible Leiterlitze, die die Arme verbindet, stark beansprucht, wenn sie stark gebogen wird, wodurch ihre Lebensdauer verkürzt wird.
Da darüber hinaus jeder bewegbare Kontaktarm mit einem entsprechenden Trageteil versehen ist, hat der die Arme antreibende Mechanismus eine sehr komplexe Konstruktion mit daraus folgenden hohen Kosten.
Ein weitere Nachteil besteht darin, daß, da zwei Trageteile für zwei bewegbare Kontaktarme verwendet werden, ein Antriebsmechanismus mit einem elektromagnetischen Betätigungsglied, das an einem einzelnen bewegbaren Arm angreift, verwendet werden muß. Tatsächlich würde ein Antriebsmechanismus, der beide bewegbaren Arme gleichzeitig betätigen kann, sehr komplex und teuer sein.
EP-A-0237607 beschreibt in dem Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 5 bis 8 gezeigt ist, eine elektrische Unterbrechungsvorrichtung nach der Art von Relais oder Schützen, bei denen das Schließen der Kontaktstücke 34 durch die Erregung eines Elektromagneten 13 herbeigeführt wird, die ferner mit einer ersten manuellen Auslöseeinrichtung oder einem Druckknopf 7, um das kontakttragende Teil 39 des Relais von seinem Anker 19 zu trennen, und weiterhin mit einer zweiten manuellen Rücksetzeinrichtung 49 versehen ist, um das kontakttragende Teil 39 wieder mit dem Anker 19 nach irgendeiner Art von Auslöseintervention in Eingriff zu bringen, die entweder automatisch sein kann durch die thermische Auslöseeinheit 9 oder die magnetische Auslöseeinheit 35 oder die manuell sein kann durch den Druckknopf 7. Bei dem vorgenannten Stand der Technik ist zu beobachten, daß, abgesehen von einer vollständig unterschiedlichen mechanischen Struktur ihrer Kontaktarme, das dort offenbarte Relais immer den Betrieb des Elektromagneten 13 benötigt und völlig unfähig ist, eine Schließung der Kontaktstücke 34 ohne das Vorhandensein und die Wirkung des Elektromagneten 13 herbeizuführen. Dies bedeutet, daß die Anordnung gemäß der oben genannten Veröffentlichung nicht verwendet werden kann, um die Kontaktstücke 34 als einfachen von Hand betätigten Schalter zu schließen, während der Schalter der vorliegenden Erfindung dies tun kann. Da ferner die Bewegungen der Kontaktstücke 34 im wesentlichen linear sind, ist es unmöglich, alle vorteilhaften Merkmale auszunutzen, die mit der Drehbewegung der Kontaktarme und der sich hin und her bewegenden Reibwirkung unter den jeweils zueinander gerichteten Kontaktstücken gemäß der vorliegenden Erfindung auszunutzen.
Es ist demzufolge eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktanordnung zu schaffen, die einfacher als diejenige der genannten Veröffentlichung ist, während für eine gleiche elektrische Leistungsfähigkeit gesorgt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine verbesserte Kontaktanordnung zu schaffen, die sowohl manuell als auch durch ein elektromagnetisches Betätigungsglied betätigt werden kann, in der die zwei Betätigungsvorgänge die beiden bewegbaren Kontaktarme beeinflussen.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine verbesserte Kontaktanordnung zu schaffen, in der die manuelle Betätigung dadurch ausgeführt wird, daß die Kontaktstücke näher zueinander gebracht und voneinander weg bewegt werden mit einer zugeordneten Verschiebung der Kontaktstücke, die in der Lage ist, daß die Kontaktstücke gegeneinander reiben, um mögliche Oxydfilme zu beseitigen, wodurch für einen kleinen Kontaktwiderstand gesorgt wird oder mögliche Mikroverscheißungen beseitigt werden.
Es ist eine noch weitere Aufgabe, eine Kontaktanordnung zu schaffen, von der alle Komponentenelemente durch eine Verschiebung in einer einzigen Richtung zusammengebaut werden können und in der die Kontaktelemente sowohl mit dem manuellen Antriebsmechanismus als auch mit dem elektromagnetischen Betätigungsglied durch einfache Schiebebewegungen verbunden werden können.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die vorgenannten Aufgaben wie auch noch weitere Aufgab ben, die nachfolgend deutlicher werden, durch eine verbesserte Kontaktanordnung gelöst für einen Strombegrenzungsschaltet des Typs mit freier Repulsion, bestehend aus einer modularen Einheit, die in einem gewöhnlich isolierenden Kasten oder einer Kammer unterzubringen ist, enthaltend zwei feststehende Kontaktarme, die mit zwei Kontaktstücke versehen sind, zwei bewegbare Kontaktarme, die mit Kontaktstükken versehen sind und sowohl manuell durch eine einzelne Stange, die mit einer manuellen Antriebsvorrichtung verbunden ist, als auch elektrisch durch ein einzelnes elektromagnetisches Betätigungsglied angetrieben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Kontaktarme auf einem einzelnen Drehstift schwenkbar sind, der an den Enden der bewegbaren Arme gegenüber ihren die Kontaktstücke tragenden Enden angeordnet ist, damit die bewegbaren Arme in der gleichen Winkelrichtung drehbar sind, wobei der einzelne Drehstift durch ein einzelnes Drehteil gehaltert ist, das durch die Stange für manuelle Betätigungen angetrieben werden kann, wobei das elektromagnetische Betätigungsglied ein sich drehendes Bügelteil steuert, das die bewegbaren Kontaktarme in ihre öffnungsstellung bringt, wenn ein Elektromagnet des elektromagnetischen Betätigungsgliedes ausgeschaltet wird, und daß die Bewegungen des drehbaren Teils und des drehenden Bügelteils gegenseitig unabhängig sind.
Genauer gesagt, sind die bewegbaren Kontaktarme miteinander durch einen flexiblen Litzenleiter miteinander verbunden, und einer der Arme ist mit einem Anschlagteil versehen, um zu verhindern, daß die bewegbaren Kontaktarme über eine gegebene Grenze hinaus verschoben werden.
Genauer gesagt, ist wenigstens einer der bewegbaren Kontaktarme mit einem Stift oder Dorn versehen, der mit einem Verriegelungsmechanismus in Eingriff bringbar ist, der durch Drehen des Drehteils gelöst werden kann.
Der Verriegelungs- oder Eingriffsmechanismus besteht aus einem Hebel, der eine an dem Drehteil befestigte Drehachse aufweist und ein erstes Ende, das mit einer Gleitfläche und einem Verriegelungszahn versehen ist, und ein zweites Ende oder ein Endstück hat, das gegen eine Feder anliegt, die ihrerseits gegen einen Rand von dem Drehteil anliegt und deren Hub durch einen geformten Vorsprung begrenzt ist, der starr mit der Halterungsstruktur der modularen Einheit verbunden ist, um so wenigstens einen der bewegbaren Kontaktarme nach einer Öffnung durch eine elektrodynamische Repulsion zu verriegeln, die durch einen Kurzschlußstrom hervorgerufen ist, um so zu verhindern, daß der wenigstens eine Arm plötzlich gegen einen seiner Anschlagteile geschlossen und dann der wenigstens eine Kontaktarm geöffnet wird, indem das zweite Ende oder das Endstück gegen den geformten Vorsprung anliegt, wenn das Drehteil durch externe Auslöseteile in seine Öffnungsposition gebracht wird oder wenn der Schalter manuell zurückgesetzt wird.
Gemäß weiteren Einzelheiten ist die Kontaktanordnung, in der die bewegbaren Kontaktarme auf einem Stift schwenkbar sind, der an dem sich drehenden Element befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift nicht mit einer Drehmitte zusammenfällt, um die sich das rotierende Element, das durch den Stab angetrieben wird, dreht, wenn der Schalter manuell betätigt wird, um auf einem Kreisbogen verschoben zu werden, um für eine tangentiale oder reibende Bewegung der bewegbaren Kontaktstücke auf den feststehenden Kontaktstücken zu sorgen.
Der Drehstift der bewegbaren Kontaktarme ist exzentrisch in bezug auf die Drehmitte des rotierenden Elements und darüber hinaus ist er versetzt von der normalen Kontaktsymmetrieachse, die durch die Drehmitte der Kontaktstücke führt, die mit dem Stift zusammenfällt, um so zu bewirken, daß der Stift bei manueller Betätigung des Schalters auf einem Kreisbogen verschoben wird, der nicht tangential zu einer Längsachse der bewegbaren Kontaktarme ist, die durch deren Drehmitte führt, um so zusätzlich zu der genannten Reibbewegung auch für eine Drehbewegung der bewegbaren Kontaktstücke auf den feststehenden Kontaktstücken zu sorgen, um das Kontaktprellen zu verkleinern und die Kontaktstücke einem Verdrehmoment auszusetzen, das mögliche verschweißte Bereiche, die auf den Kontaktstücken gebildet sind, zu beseitigen.
Das drehbare Teil ist mit einem Ansatz versehen, der einen offenen Schlitz aufweist, der mit einem Stift in Eingriff ist, der durch die Stange gehaltert ist, die mit einer manuellen Antriebseinrichtung verbunden ist, und ist mit zwei ersten Vorsprüngen versehen, die zwei Federn haltern, durch die die bewegbaren Kontaktarme in ihre Schließstellung bewegbar sind.
Das Drehteil ist weiterhin mit zwei Vorsprüngen versehen, die geeignet sind, die bewegbaren Kontaktarme in ihre Öffnungsstellung mitzunehmen.
Das drehende Bügelteil ist vorzugsweise auf dem einzelnen Drehstift der zwei bewegbaren Kontaktarme in Eingriff und ist mit Vorsprüngen versehen, die für einen Eingriff mit den bewegbaren Kontaktarmen geeignet sind, um sie in die Öffnungsstellung mitzunehmen, wenn der Elektromagnet des elektromagnetischen Betätigungsgliedes ausgeschaltet wird.
Das drehende Bügelteil ist ferner mit einem Ansatz versehen, der durch einen hindurchführenden Schlitz mit einem Stift in Eingriff ist, der durch einen Hebel gehaltert ist, der durch den Elektromagneten des elektromagnetischen Betätigungsgliedes angetrieben oder gesteuert ist.
Der Elektromagnet steuert ferner über eine Verbindungsstange einen Kurbelhebel, der mit einer Anzeigemarkierung versehen ist, die auf ein Fenster von einem Kasten gerichtet ist, der das elektromagnetische Betätigungsglied aufnimmt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend aus der folgenden detaillierten Beschreibung von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen:
Figur 1 die Kontaktanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem antreibenden Elektromagneten zeigt; Figur 2 ein Detail von einem Verriegelungsmechanismus von einem bewegbaren Kontaktarm zeigt, der wie nachfolgend beschrieben arbeitet;
Figur 3 schematisch die traf tvektoren zeigt, die ursprünglich an die Arme der Kontaktstücke während des manuellen Öffnungsbetriebes angelegt sind und die sehr nützlich sind, da sie für eine Reibwirkung auf die Kontakt stücke sorgen und in der Lage sind, sie voneinander zu lösen, wenn sie durch mögliche Überströme miteinander verschweißt sind, und sie zeigt entsprechend diese gleichen Kräfte, wenn sie während des manuellen Schließvorganges umgekehrt sind, wobei diese umgekehrten Kräfte bewirken, daß sich die zusammenarbeitenden Kontaktstücke gegeneinander reiben und drehen.
Figur 1 zeigt eine modulare Einrichtung 10, die eine Kontaktanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, die in einem Schaltergehäuse 12 untergebracht ist, wobei die Kontaktanordnung aus einem ersten feststehenden Kontaktarm 14, der an seinem ersten Ende eine Klemme 16 und an seinem zweiten Ende ein Kontaktstück 18 trägt; einem ersten bewegbaren Kontaktarm 20, der ein Kontaktstück 22 trägt; einem flexiblen Litzenleiter 24, der mit dem bewegbaren Arm 20 verbunden ist; einem zweiten bewegbaren Kontaktarm 26, der ebenfalls mit dem flexiblen Leiter 24 verbunden ist und ein Kontaktstück 28 trägt; einem zweiten feststehenden Kontaktstück 30, das ein Kontaktstück 32 trägt; und einem Ausgangs-Verbindungsleiter 34 besteht, der durch eine Schraube 36 mit dem feststehenden Kontaktarm 30 verbunden ist.
Die zwei bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 können sich um einen Drehstift 38 drehen, der an einem Halteelement oder Teil 40 befestigt ist, das sich seinerseits um einen Stift 42 drehen kann, der in Bezug auf die Halterungsstruktur der Einheit 10 starr befestigt ist. Weiterhin ist der Kontaktarm 26 mit einem Vorsprung oder einer Rippe 27 versehen, die verhindern kann, daß die zwei bewegbaren Arme 20 und 26 über eine gegebene Grenze hinaus verschoben oder fehlausgerichtet werden können. Es wird deutlich, daß dieser Vorsprung oder diese Rippe 27 auch mit dem anderen bewegbaren Kontaktarm 20 verbunden sein kann.
Das tragende Teil 40 wird in die in Figur 1 gezeigte Position durch eine Stange 44 geschoben, die durch einen Stift 46, der mit der Stange 44 verbunden ist, in einem Schlitz 48 wirksam wird, der durch einen Ansatz 50 des tragenden, drehenden Teils 40 ausgebildet ist. Die Stange 44 ist ersichtlich mit der Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) des Schalters verbunden.
Der bewegbare Kontaktarm 20 ist in der in Figur 1 gezeigten Position durch eine Feder 52 gehalten, die zwischen einem Vorsprung 54, der ebenfalls auf dem tragenden Teil 40 vorgesehen ist, und dem gleichen bewegbaren Arm 20 wirksam ist. In entsprechender Weise ist der bewegbare Kontaktarm 26 in der gleichen Position gemäß Figur 1 gehalten durch eine Feder 56, die zwischen einem Vorsprung 58, der ebenfalls auf dem tragenden Teil 40 vorgesehen ist, und dem bewegbaren Arm 26 wirksam ist.
Das drehende Teil 40 ist weiterhin mit zwei Vorsprüngen 60 und 62 versehen, die, wenn das tragende, drehende Teil 40 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, die bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 in die Öffnungsstellung mitnehmen. Zwei Vorsprünge 72 und 74, die auf der tragenden Struktur der Einheit 10 starr ausgebildet sind, arbeiten als Anschlagteile für die entsprechenden bewegbaren Kontaktarme 20 und 26, wenn sie durch elektrodynamische Repulsion bzw. Abstoßung in die Positionen 20' und 26' gebracht werden.
Die Anordnung, die aus dem feststehenden Kontaktarm 14 und dem bewegbaren Kontaktarm 20 besteht, ist vor einer Lichtbogenrinne 64 angeordnet, die mit Löschplatten 66 versehen ist. Die Anordnung, die aus dem feststehenden Kontaktarm 30 und dem bewegbaren Kontaktarm 26 besteht, ist vor einer Lichtbogenrinne 28 angeordnet, die mit Löschplatten 70 versehen ist.
Die modulare Einheit 10 kann auch antreibende und entriegelnde Mechanismen enthalten, um so einen einpoligen Schalter zu bilden oder es können mehrere modulare Einheiten 10 in einem isolierenden Kasten oder Gehäuse 12 zusammengebaut sein, das auch antreibende und entriegelnde Mechanismen enthält, um so einen vielpoligen Schalter zu bilden.
Weiterhin kann wenigstens einer der bewegbaren Kontaktarme, beispielsweise der Arm 20, mit einem Verriegelungsmechanismus versehen sein, der aus einem Hebel 150 besteht, der um den Drehpunkt 152 drehbar ist und ein erstes Ende, das mit einer Gleitfläche 154 und einem Verriegelungszahn 156 versehen ist, und ein zweites Ende mit einem Ansatzstück oder Endstück 58 aufweist, das gegen eine Feder 160 anliegt, die ihrerseits gegen einen Vorsprung 162 anliegt, die durch das Drehteil 40 gehaltert ist und deren Hub durch eine geformte Stufe oder einen Wulst 164 begrenzt ist, der einstückig mit der Halterungsstruktur der Einheit 10 ausgebildet ist. Der Verriegelungsmechanismus soll verhindern, daß.das bewegbare Kontaktstück 22 sich wieder gegen das feststehende Kontaktstück schließt aufgrund von Prellen des bewegbaren Kontaktarms 20 gegen seinen Anschlagvorsprung 72. Der Entriegelungsmechanismus arbeitet wie folgt: Wenn aufgrund eines Rurzschlußstromes der bewegbare Kontaktarm 20 durch elektrodynamische Repulsion von dem feststehenden Kontaktarm 14 wegbewegt wird, indem er sich in Gegenuhrzeigerrichtung um seinen Drehstift 38 dreht, gleitet ein Zapfen oder Stift 31 auf dem Arm 20 auf der Oberfläche 154 des Hebels 150, um sich so über den Verriegelungszahn hinaus zu bewegen oder diesen freizugeben, wodurch der Hebel 150 sich drehen wird, da er durch seine Feder 160 vorgespannt ist, und in einer Anlage gegen den Stift 21 gehalten wird. Wenn aufgrund einer Prellbewegung gegen den Vorsprung 72 oder einer Verkleinerung des Kurzschlußstroms der bewegbare Kontaktarm 20, wenn er durch seine Feder 52 gedrückt wird, die Tendenz haben würde, in seine Schließstellung zurückzukehren, dann würde er durch den Eingriff des Stiftes 21 und des Zahns 156 festgehalten, wie es deutlich durch seine Position 21" in Figur 2 gezeigt ist. Der bewegbare Kontaktarm 20 würde dementsprechend an der Position 20" gestoppt, wie es in dieser Figur gezeigt ist.
Wenn dann die Auslöseteile arbeiten, wird das tragende Teil 40 durch eine Drehung in Uhrzeigerrichtung in die Öffnungsposition gebracht. Bei dieser Drehung wird das Ansatzstück oder das Endstück 158 des Verriegelungsteils auf dem geeignet geformten, nach oben gebogenen Abschnitt oder dem Vorsprung 164 reiben, wodurch sich das Verriegelungsteil drehen wird, um so den Stift 21 von dem bewegbaren Kontaktarm 20 zu lösen, der gegen seinen natürlichen Anschlag 60 anliegen kann.
In dieser Verbindung sollte deutlich werden, daß der Verriegelungsmechanismus entweder ebenfalls oder alternativ auch an dem bewegbaren Kontaktarm 26 vorgesehen sein kann. Ein elektromagnetisches Betätigungsglied 80 als Beispiel ist auf der Innenseite von einem isolierenden Kasten oder Gehäuse 62 gezeigt, das mit einem Verlängerungsleiter oder -draht 84 für den feststehenden Kontaktarm 14 versehen ist, der möglicherweise mit einer Klemme 86 verbunden ist. Der Kasten oder das Gehäuse 82 ist mit einer Anordnung der modularen Einheiten sowohl durch die Metallverlängerung 84 als auch durch eine mechanische Verbindungseinrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Das Gehäuse 82 enthält auch einen betätigenden Elektromagneten 90, der an einer Basis 92 befestigt ist, die ihrerseits strukturell mit dem Gehäuse 82 verbunden ist, und es weist eine Erregerwicklung 94 auf einem festen Kern 96, einen bewegbaren Anker 98 und eine Rückholfeder 100 auf, die so angeordnet ist, daß sie durch Druck zwischen der Basis 92 und einem Bügelteil 102 arbeitet, der an dem bewegbaren Anker 98 befestigt ist. Durch den Bügel 102 führt ein Stift 104 hindurch, der einen Hebel 106 trägt, der an seinem einen Ende um einen Stift 108 drehbar ist, der an dem Isoliergehäuse 82 befestigt ist. Das andere Ende des Hebels 106 trägt einen zweiten Stift 109, der in einen Schlitz 110 von einem Ansatzstück 112 eingreift, der zu einem Bügelteil 114 gehört, der um den Drehstift 38 drehbar ist, um so die bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 durch die mitnehmenden oder antreibenden Vorsprünge 116 bzw. 118 zu schieben.
Der Stift 104 nimmt auch ein erstes Ende von einer Antriebsstange 120 mit oder treibt dieses an, die an ihrem anderen Ende von einem Stift 122 durchguert ist, der an dem einen Ende von einem ersten Arm von einem Kurbelhebel 124 angreift, der auf einem Stift 126 drehbar ist, der an dem Isoliergehäuse 82 befestigt ist.
Der andere Arm des Kurbelhebels 124 trägt eine Markierung 128, die auf ein Fenster 130 des Gehäuses 82 gerichtet ist, um den erregten Zustand des Elektromagneten 90 und dementsprechend den Öff fnungs- oder Schließzustand der Kontaktanordnung zu zeigen.
Wie in Figur 1 deutlich gezeigt ist, kann das elektromagnetische Betätigungsglied 80 in die modularen Einheiten 10 eingefügt oder aus diesen herausgenommen werden, praktisch ohne deren Betrieb zu verhindern.
Das elektromagnetische Betätigungsglied 80 wird die Kontaktpaare 18, 22 und 28, 32 öffnen, wenn die Schalterbetätigungs- oder Antriebsstange 44 in ihrer Schließstellung ist (wie es in Fig. 1 gezeigt ist) und der Elektromagnet 90 entregt ist, wodurch die Feder 100 den bewegbaren Anker 98 von dem festen Kern 96 wegbewegen wird, und dann wird durch den Bügel 102, den Hebel 106 und das Ansatzstück 112 das sich drehende Bügelteil 114 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht, wodurch das sich drehende Bügelteil 114 die bewegbaren Kontaktarme 20 bzw. 26 öffnet.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, fällt die Drehmitte 42 des tragenden Drehelements 40 nicht mit dem Drehstift 38 zusammen, auf dem die bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 schwenkbar angebracht sind, und darüber hinaus ist die Mitte auch von der normalen Symmetrieachse versetzt, die durch die Drehmitte der Arme hindurchführt, wodurch der Drehstift 38 in Bezug auf die Drehmitte 42 eine Bewegung ausführt, die auf die bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 und auf die zugeordneten Kontaktstücke 22, 28 die Wirkungen haben wird, die in Figur 3 gezeigt sind und die nachfolgend näher erläutert werden.
Aus Figur 3 wird deutlich, daß die Anordnung, die aus dem tragenden Drehteil 40 und den feststehenden und bewegbaren Kontaktarmen 14, 30 bzw. 20, 26 besteht, durch das dort gezeigte Diagramm dargestellt werden kann, in dem das Drehteil 40 schematisch in der Weise dargestellt ist, daß es aus den Armen R&sub1; und R&sub2; besteht, wobei die Kontaktarme schematisch durch gerade Linienelemente dargestellt sind, die die gleichen Bezugszahlen haben, wie die entsprechenden Kontaktarme, und in dieser Figur sind auch die Punkte gezeigt, die die entsprechenden Drehstifte oder Mittelpunkte 38, 42 und 46 darstellen.
Wenn eine Kraft F&sub1; auf den Stift 46 ausgeübt wird, der an dem einen Ende des Arms R&sub1; angeordnet ist, wird diese Kraft, weil der Stift 42 als ein Drehpunkt dient, in eine Kraft F&sub2; umgewandelt, die auf den Drehstift 38 ausgeübt wird, wobei diese Kraft F&sub2; eine Richtung tangential zu einem Kreis C hat, dessen Mittelpunkt an dem Drehpunkt 42 liegt, und die durch den Drehstift 38 hindurchführt.
Da die Linien, die die zwei bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 darstellen, nicht mit der Richtung der Kraft F&sub2; zusammenfällt, kann diese Kraft in der Weise verstanden werden, daß sie aus der vektoriellen Summe von einer Komponente F2T tangential zur Linie der bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 und einer Komponente F2N senkrecht zu der genannten Linie besteht.
Die Komponente F2T überträgt auf die bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 eine Beanspruchung parallel zu den Armen, die bewirkt, daß die feststehenden Kontaktstücke 18 und 32 und die bewegbaren Kontaktstücke 22 und 28 aneinander reiben, -während die normale oder senkrechte Komponente F2N, die auf den Drehstift 38 ausgeübt wird, der ein Gelenkstift für eine Gelenkverbindung der zwei bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 ist, die angelenkten Enden der bewegbaren Kontaktarme in Richtung auf den Stift 42 drückt, wodurch deren bewegbare Kontaktstücke 22 bzw. 28 auf den entsprechenden feststehenden Kontaktstücken 18 und 32 gedreht werden. Gerade diese Drehung der bewegbaren Kontaktstücke 22 und 28 auf den feststehenden Kontaktstücken 18 und 22 trägt wesentlich zu dem Aufbrechen von verschweißten Flächen bei, die sehr leicht erzeugt werden, wenn sowohl die Kontaktstücke geschlossen sind als auch Überströme auftreten, wie beispielsweise Kurzschlußströme mit ausreichend hoher Intensität, um die Kontaktstücke zu überhitzen, aber die Kontaktstücke nicht ausreichend voneinander abstoßen.
Im Gegenteil werden während des Schließbetriebs F&sub2;, F2T und F2N zu F'&sub2;, F'2T und F'2N, die durch Erzeugen umgekehrter Reibungen in Bezug auf die Öffnungsreibungen die Kontaktstücke an der Oberfläche reinigen und deren Prellungen vermindern.
Wenn der Schalter ohne das elektromagnetische Betätigungsglied 80 verwendet wird, dann werden die Kontaktarme in ihrem Schließszustand gehalten, solange das tragende Drehelement 40 in seiner Position gemäß Figur 1 gehalten ist und der Strom, der durch die Kontaktstücke und die Arme fließt, innerhalb der Nennwerte ist.
Wenn ein Kurzschlußzustand auftritt, dann würde der Strom auf einen derartigen Wert erhöht, daß eine elektromagnetische Repulsion bzw. Abstoßung zwischen den entsprechenden Kontaktarmpaaren 14, 20 und 30, 26 hervorgerufen wird, wodurch die bewegbaren Kontakarme 20 und 26 abgestoßen werden, um ihre Öffnungsstellungen 20' und 26' zu erreichen, indem der Druck ihrer entsprechenden Federn 52 und 54 überwunden wird, solange der Kurschlußstrom andauert.
Unter dem Druck der Feder 32 wird dann der Kontaktarm 20 in die Verriegelungsposition gebracht, die durch seinen Stift 21 definiert ist, der gegen den Zahn 156 des Verriegelungsmechanismus anliegt, wie es deutlich in Figur 2 gezeigt ist, wobei die Verriegelung gelöst wird, wenn die Schalterauslöseteile wirksam werden, die dadurch, daß das tragende Element in die Öffnungsstellung bewegt wird, gegen das Ansatzstück oder das Endstück des Verriegelungselements gegen den geformten Vorsprung 164 angreifen, der den Hebel 150 in Uhrzeigerrichtung dreht, um dadurch den Zahn 156 von dem Stift 21 zu lösen und auch den bewegbaren Kontaktarm 20 außer Eingriff zu bringen.
Wie bereits ausgeführt wurde, ist die Verriegelungsoperation notwendig, um zu verhindern, daß das Kontaktstück durch Prellen schließt unter dem Einfluß der großen elektrodynamischen Kräfte vor seiner Öffnung unter der Steuerung der zugeordneten Überstromauslöse- oder Freigabeteile.
Wenn, auf der anderen Seite, der Schalter in Verbindung mit dem elektromagnetischen Betätigungsglied 80 verwendet wird, dann ist nicht sicher, daß dadurch, daß das Drehelement 40 in die in Figur 1 gezeigte Position gebracht wird, die bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 in ihre Schließstellung gebracht werden, weil es von der Tatsache abhängt, daß das sich drehende Bügelteil 114 in der in Figur 1 gezeigten Position angeordnet sein muß, wobei diese Position ausschließlich dann erhalten werden kann, wenn der Elektromagnet 90 des elektromagnetischen Betätigungsgliedes erregt ist, d.h. wenn sein Anker 98 gegen seinen feststehenden Kern anliegt, denn wenn der Elektromagnet 90 nicht erregt wäre, dann würde der Anker 98 von seinem feststehenden Kern 96 wegbewegt unter der Vorspannung der Rückholfeder 100, wodurch bewirkt wird, daß das sich drehende Bügelteil 114 durch seine Vorsprünge 116, 118, durch den Bügel 102, den Stift 104, den Hebel 106 mit seinem ersten Ende 109 und dem Ansatzstück 112 der Schließverschiebung der bewegbaren Kontaktarme entgegenwirkt, die durch Überwinden der Kräfte ihrer Federn 52 und 56 in die Öffnungssteliung gebracht würden.
Somit kann der Kontakt der modularen Einheit 10 nur dann geschlossen werden, wenn die manuelle Antriebsstange 44 in ihrer Schließstellung ist und der Elektromagnet 90 des elektromagnetischen Betätigungsgliedes 80 erregt ist.
Wenn in entsprechender Weise der Schalter geschlossen ist und das tragende Element 40 in der in Figur 1 gezeigten Position ist, können die bewegbaren Kontaktarme 20 und 26 in die Schließstellung gebracht werden in Abhängigkeit davon, ob der Elektromagnet 90 erregt ist oder nicht. In diesem Fall arbeitet die Einrichtung wie eine betätigende Einrichtung, die durch einen Elektromagneten angetrieben wird.
Die Erfindung wurde zwar in Bezug auf ein bevorzugtes Ausführungssbeispiel davon beschrieben und dargestellt, es sollte aber deutlich geworden sein, daß das offenbarte Ausführungsbeispiel mehrere Modifikationen und Variationen zuläßt, die alle in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Kontaktanordnung für einen Strombegrenzungsschalter mit freier Repulsion, bestehend aus einer modularen Einheit, die in einem gewöhnlich isolierenden Kasten oder einer Kammer (12) unterzubringen ist, enthaltend zwei feststehende Kontaktarme (14, 30), die mit Kontaktstücken (18, 32) versehen sind, zwei bewegbare Kontaktarme (20, 26), die mit Kontaktstücken (22, 28) versehen sind und sowohl manuell durch eine einzelne Stange (44), die mit einer manueilen Antriebseinrichtung verbunden ist, als auch elektrisch durch ein einzelnes elektromagnetisches Betätigungsglied (80) angetrieben sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Kontaktarme (20, 26) auf einem einzelnen Drehstift (38) schwenkbar sind, der an deren die Kontaktstücke (22, 28) tragenden Enden angeordnet ist, damit die bewegbaren Arme (20, 26) in der gleichen Winkelrichtung bewegbar sind, wobei der einzelne Drehstift (38) durch ein einzelnes Drehteil (40) gehaltert ist, das durch die Stange (44) für die manuelle Betätigung antreibbar ist, wobei das elektromagnetische Betätigungsglied (80) ein drehendes Bügelteil (114) steuert, das die bewegbaren Kontaktarme (20, 26) in ihre Öffnungsstellung bringt, wenn ein Elektromagnet (90) des elektromagnetischen Betätigungsgliedes (80) ausgeschaltet ist, und daß die Bewegungen des drehbaren Teils und des drehenden Bügelteils (114) gegenseitig unabhängig sind.

2. Kontaktananordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Kontaktarme (20, 26) elektrisch durch einen flexiblen Litzenleiter (2 4) miteinander verbunden sind und einer der Arme mit einem Anschlagteil (27) versehen ist, um zu verhindern, daß die bewegbaren Kontaktarme (20, 26) über eine gegebene Grenze hinaus verschoben werden.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der bewegbaren Kontaktarme (20, 26) mit einem Stift oder Dorn (21) versehen ist, der mit einem Verriegelungsmechanismus in Eingriff bringbar ist, der durch Drehen des Drehteils (40) gelöst werden kann.

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsmechanismus aus einem Hebel (150) besteht, der eine an dem Drehteil (40) befestigte Drehachse (152) aufweist und ein erstes Ende, das mit einer Gleitfläche (154) und einem Verriegelungszahn (156) versehen ist, und ein zweites Ende oder einen Ansatz (158) hat, der gegen eine Feder (160) anliegt, die ihrerseits gegen einen Rand (162) von dem Drehteil (40) anliegt und deren Hub durch einen geformten Vorsprung (164) begrenzt ist, der starr mit der Halterungsstruktur der modularen Einheit verbunden ist, um so wenigstens einen der bewegbaren Kontaktarme nach einer Öffnung durch eine elektrodynamische Repulsion zu verriegeln, die durch einen Kurzschlußstrom hervorgerufen ist, um so zu verhindern, daß der wenigstens eine Arm plötzlich gegen einen seiner Anschlagteile (72, 74) geschlossen und dann der wenigstens eine Kontaktarm geöffnet wird, indem das zweite Ende oder der Ansatz (158) gegen den geformten Vorsprung (164) anliegt, wenn das Drehteil (40) durch externe Auslöseteile in seine Öffnungsposition gebracht wird oder wenn der Schalter manuell zurückgesetzt wird.

5. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die bewegbaren Kontaktarme (20, 26) auf einem Drehstift (38) schwenkbar sind, der an dem Drehteil (40) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstift (38) nicht mit einer Drehmitte (42) zusammenfällt, um das sich das Drehteil (40), angetrieben durch die Stange (44), dreht, wenn der Schalter manuell betätigt wird, um auf einem Kreisbogen verschoben zu werden zur Lieferung einer tangentialen oder reibenden Bewegung der bewegbaren Kontaktstücke (22, 28) auf den feststehenden Kontaktstücken (18, 32).

6. Kontaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstift (38), um den sich die bewegbaren Kontaktarme (20, 26) drehen, exzentrisch ist in Bezug auf die Drehmitte (42) des Drehteils (40) und darüber hinaus der Drehstift von der normalen Symmetrieachse versetzt ist, die durch die Drehmitte der Kontaktstücke, die mit dem Drehstift (38) zusammenfällt, hindurchführt, damit der Drehstift (38), wenn der Schalter manuell betätigt wird, auf einem Kreisbogen verschoben wird, der nicht tangential zu einer Längsachse der bewegbaren Kontaktarme (20, 26) ist, die durch ihre Drehmitte hindurchführt, um zusätzlich zu der reibenden Bewegung auch für eine drehende Bewegung der bewegbaren Kontaktstücke (20, 28) auf den festehenden Kontaktstücken (18, 32) zu sorgen, um das Kontaktprellen zu verringern und den Kontaktstücken eine Verdrehungsbewegung zu geben, die zum Beseitigen möglicher Verschweißungsflächen, die zwischen den Kontaktstücken gebildet sind, geeignet ist.

7. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil (40) mit einem Ansatz (50), der einen offenen Schlitz (48) aufweist, der mit einem Stift (46) in Eingriff ist, der durch die Stange (44) gehaltert ist, die mit einer manuellen Antriebseinrichtung verbunden ist, und mit zwei ersten Vorsprüngen (54, 58) versehen ist, die zwei Federn (52, 56) begrenzen, durch die die bewegbaren Kontaktarme (20, 26) in ihre Schließstellung schiebbar sind.

8. Kontaktanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (40) mit zwei Vorsprüngen (60, 62) versehen ist, die zum Verschieben der bewegbaren Kontaktarme (20, 26) in ihre Öffnungsstellung geeignet sind.

9. Kontaktanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das drehende Bügelteil (114) auf dem einzelnen Drehstift (30) der zwei bewegbaren Kontaktarme 20, 26) schwenkbar ist und mit Vorsprüngen (116, 118) versehen ist, die für einen Eingriff mit den bewegbaren Kontaktarmen (20, 26) geeignet sind, um sie in die Öffnungsstellung zu verschieben, wenn der Elektromagnet (90) des elektromagnetischen Betätigungsgliedes (80) ausgeschaltet ist.

10. Kontaktanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das drehende Bügelteil (114) ferner mit einem Ansatz (112) versehen ist, der durch einen dadurch gebildeten Schlitz (110) mit einem Stift (109) in Eingriff ist, der durch einen Hebel (106) gehaltert ist, der durch den Elektromagneten (90) des elektromagnetischen Betätigungsgliedes (80) angetrieben ist.

11. Kontaktanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (90) ferner über eine Verbindungsstange (120) einen Kurbelhebel (124) steuert, der mit einer Anzeigemarkierung (128) versehen ist, die auf ein Fenster (130) von einem Kasten (82) gerichtet ist, der das elektromagnetische Betätigungsglied (80) aufnimmt.