DE4304772C1 - Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Leistungs­ schaltgeräte insbesondere Motorschutzschalter, bestehend aus

• - einer Handbetätigungsvorrichtung,
• - einem Schaltschloß, das über einen Kniehebel und ein Übertragungsteil auf bewegliche Schaltkontakte wirkt,
• - thermischen und magnetischen Auslösevorrichtungen, die auf das Schaltschloß wirken und im Fehlerfall eine Auslösung herbeiführen.

Bei derartigen bekannten Schaltvorrichtungen erfolgt die Kontaktöffnung üblicherweise über ein Kniehebelsystem das in Verbindung mit weiteren Hebeln und Laschen die Bewegung des Schaltschlosses auf die Kontakte überträgt. Dabei wirkt das Schaltschloß bei dem Zusammenbrechen des Kniehebelsystems aufgrund der Federkraft in öffnender Weise auf die Kontakte.

Aus der EP 0 062 369 ist ein Leistungsschaltgerät bekannt, bei dem die Bewegung der Handhabe über ein unter der Kraft von Federelementen stehendens Kniehebelsystem auf die Schaltkon­ takte übertragen wird. Das Kniehebelsystem wird durch eine Auslöseklinke stabil gehalten. Diese Auslöseklinke wird im Fehlerfall durch Fehlererfassungselemente, die auf Überstrom oder Kurzschlußstrom reagieren, entklinkt und das Kniehebel­ system bricht zusammen. In gleicher Weise kann die Entklinkung bei dem Ausschaltvorgang mittels des Handantriebs erfolgen, damit die Abschaltung von Hand ebenfalls sprungartig unab­ hängig von der Betätigungsgeschwindigkeit abläuft. Zur Reali­ sierung dieser Funktionen ist jedoch ein aufwendiges Hebelsy­ stem das unter der Wirkung mehrerer Federelemente steht erfor­ derlich.

Aus der EP 0 351 724 ist ein weiterer elektrischer Leistungs­ schalter bekannt, bei dem das Schaltschloß über eine unter dem Druck einer Federanordnung stehende Betätigungsstange auf einen drehbar gelagerten Hebel einwirkt, der die Kontaktbrüc­ ken in öffnender Weise betätigt. Die Federanordnung wirkt dabei gegen die Kontaktdruckfeder, die in schließender Weise auf die Kontaktbrücken wirkt. Hierbei ergeben sich ungünstige Federkraft- und Hebelverhältnisse und das Schaltschloß muß beim Einschalten des Leistungsschaltgerätes durch Vorspannen der Federanordnung gegen deren Federkraft betätigt werden.

Aus der EP 0 496 938 ist weiterhin ein handbetätigter Nieder­ spannungs-Leistungsschalter bekannt, der ein aufwendiges Hebelsystem aufweist, bei dem ein Ausschalthebel, der mittels einer Ausschaltfeder vorgespannt ist, die Kontaktbrücken in öffnender Weise betätigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Schaltvorrichtung eines elektrischen Leistungsschaltgerätes derart zu verbes­ sern, daß die Bewegung des Kniehebels toleranzarm auf die Schaltkontakte übertragen wird, wobei die Öffnung der Kon­ taktbrücken unter Berücksichtigung günstiger Hebelverhältnisse durch eine zusätzliche Federanordnung erfolgt. Weiterhin liegt die Aufgabe darin, die Bewegung der Schaltkontakte ohne zwischengeschaltete Hebelelemente direkt auf zusätzliche in bekannter Weise seitlich am Grundgerät angeordnete Geräte, beispielsweise Hilfsschaltgeräte zu übertragen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Durch die Zwischenschaltung einer Umlenk­ brücke, die die Bewegung des Übertragungsteils indirekt und in einem von den Hebelverhältnissen abhängigen Übersetzungsver­ hältnis auf den Kontaktbrückenträger überträgt, kann ein ge­ ringerer Schaltweg des Schaltschlosses in einen längeren Kon­ taktöffnungsweg umgesetzt werden. Hierbei erfolgt die eigent­ liche Kontaktöffnung durch eine Stützfeder die eine in öffnen­ der Weise wirkende Kraftkomponente aufweist, die größer ist als die in kontaktschließender Richtung wirkende Kraftkompo­ nente der Kontaktdruckfeder. Hieraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß das Schaltschloß bei dem Öffnungsvorgang ledig­ lich die Differenzkraft zwischen Stützfeder und Kontaktdruck­ feder zu überwinden hat, und daß bei dem Ausschaltvorgang, wenn der Kniehebel zusammenbricht, eine schnelle Kontaktöff­ nung durch die Stützfeder erfolgt und daß eine sowohl Druck­ als auch Zugkräfte übertragende Bewegungskette von dem Kon­ taktbrückenträger bis zu dem Handantrieb aufgebaut wird, die bei jeder Schaltstellung der Kontaktstücke eine sichere Anzei­ ge aufgrund der Stellung des Handantriebs signalisiert. Im Falle einer Kontaktverschweißung ließe sich sogar eine auf­ brechende Kraft durch den Handantrieb aufbringen.

Diese Gelenkkette, die wie ein kardanisches Gelenk wirkt, ergibt sich durch das Übertragungsteil, das aus einem geboge­ nen Blechrahmen besteht, in dem kreuzweise eine quer zu den Strombahnen angeordnete Achse (Querachse) und eine in Richtung der Strombahnen angeordnete Achse (Längsachse) gelagert sind. Auf der Längsachse ist das Kniehebelteil gelagert, während die Querachse in formschlüssiger Wirkverbindung mit der Umlenk­ brücke steht. Hierdurch ergeben sich trotz der starren Gelenk­ kette zwischen der Umlenkbrücke und dem Schaltschloß, die für einen reibungsarmen Bewegungsablauf erforderlichen Freiheits­ grade.

Die Umlenkbrücke besteht aus einem Paar parallel angeordneter und durch einen Steg verbundener Ausleger, hierdurch ergibt sich eine günstigere Lagerung auf der Achse und bessere Kräf­ teverteilung auf die Kontaktbrücke. In den Auslegern sind schlitzförmige Aussparungen vorgesehen, in denen die Querachse angreift und die Umlenkbrücke verschwenkt, während die Längs­ achse in geradlinigen in Richtung der Schaltbewegung angeord­ neten Längsführungen eine Translationsbewegung des Übertra­ gungsteils zuläßt.

Die Achse zur Lagerung der Umlenkbrücke ist über die Lager­ stellen im Schloßträger hinaus verlängert und trägt auf min­ destens einem dieser Enden, vorzugsweise jedoch auf beiden, Mitnehmer für die Übertragung der Schaltbewegung auf externe Hilfsschalter oder dergl. Die Mitnehmer sind formschlüssig mit der Umlenkbrücke verbunden und übertragen die Schwenkbewegung der Umlenkbrücke in eine Drehbewegung des Mitnehmers. Die Kupplungsnut in den Mitnehmern ist der formschlüssigen Ver­ bindung in der Umlenkbrücke derart zugeordnet, daß eine iden­ tische Ausführung dies Mitnehmers auf beiden Enden eingesetzt werden kann.

Anhand der folgenden Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Gesamtansicht der Schaltvorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Schaltschlosses;

Fig. 3 ähnlich Fig. 2 jedoch aus anderer Perspektive;

Fig. 4 einen Ausschnitt mit der Umlenkbrücke;

Fig. 5 wie Fig. 4 jedoch mit geöffneter Kontaktbrücke.

Wie Fig. 1 zeigt besteht die Schaltvorrichtung im wesentlichen aus einer Schaltkammer 6, die feststehende Kontakte 61 und 62 und eine diese verbindende Kontaktbrücke 63 aufweist. Die Kon­ taktbrücke 63 ist in einem Kontaktbrückenträger 64 angeordnet, der unter der Wirkung einer Kontaktdruckfeder steht. Gegen den Druck der Kontaktdruckfeder 65 wirkt das Schaltschloß 1 in kontaktöffnender Weise. Das Schaltschloß 1 besteht bekannter­ maßen aus thermischen Auslösern 8 und magnetischen Schnell­ auslösern 7 die über die Klinkenwippe 14 ein hier nicht näher erläutertes Kniehebelsystem entklinken. Das Kniehebelsystem kann in gleicher kontaktöffnender Weise über die Antriebsachse 11 mittels eines in Fig. 3 dargestellten Handbetätigungsvor­ richtung 9 entklinkt werden. Das Schaltschloß 1 läßt sich als eigene Einheit vormontieren und kann dann mit der Schaltkammer 6 kombiniert werden.

Der Aufbau des Schaltschlosses ist aus den Fig. 2 und 3 er­ kennbar. Der Aufbau der Einzelteile erfolgt zwischen dem Schloßträger 10 und der in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Schloßplatte 39. Der Antrieb erfolgt über die Handbe­ tätigungsvorrichtung 9 die auf der Antriebsachse 11 form- oder kraftschlüssig angeordnet ist. Die Drehbewegung der Handbe­ tätigungsvorrichtung 9 wird über eine bekannte Umlenkung auf die Schaltkulisse 15 übertragen. Die Schaltkulisse spannt einen Kniehebel 2, vor dessen Stützhebel 21 sich an der Klin­ kenwippe 14 abstützt und den Kniehebel 2 in einer stabilen Lage hält. Ein Kniehebelteil 22 ist an einem Übertragungsteil 4 angelenkt und überträgt die Kniehebelbewegung auf eine Umlenkbrücke 40. Die Auslösung des Kniehebels 2 erfolgt im Überstromfall durch die in Fig. 1 dargestellten thermischen 8 oder magnetischen Auslöser 7, die auf die Auslösevorrichtung 5 wirken. Die Auslösevorrichtung 5 wirkt auf die Klinkenwippe 14 und dem Stützhebel 21 wird die Stütze entzogen. Das Über­ tragungsteil 4 bewegt sich mit dem Kniehebelteil 22 in Rich­ tung der Handbetätigungsvorrichtung 9. Diese Bewegungsrichtung entspricht der Kontaktöffnungsrichtung, da die Umlenkbrücke 40, die einerseits gehäusefest gelagert ist und andererseits an dem Übertragungsteil 4 angelenkt ist, in kontaktöffnender Weise auf die Kontaktbrücke wirkt, wenn der Kniehebel 2 ent­ klinkt wird. Gleichermaßen kann die Entklinkung des Kniehebels "von Hand" mittels der Handbetätigungsvorrichtung 9 erfolgen, die über einen Ausschalthebel 13 die Klinkenwippe 14 ver­ schwenkt und dem Stützhebel 21 die Stütze entzieht.

Das Übertragungsteil 4, das die Bewegung des Kniehebelteils 22 auf die Umlenkbrücke 40 überträgt, besteht aus einem Rahmen 41 an dem mittels der Achse 42 das Kniehebelteil 22 quer zur Achse 42 schwenkbar angelenkt ist. Die überstehenden Enden der Achse 42 sind in geradlinigen Führungen 38 in dem Schloßträger 10 und der Schloßplatte 39 für die Kontaktöffnungs-Bewegung geführt. Senkrecht zu der Achse 42 ist eine weitere Achse 43 durch den Rahmen 41 und in Aussparungen 58 in der Umlenkbrücke 40 geführt und stellt eine um die Achse 43 schwenkbare Gelenk­ kette zwischen der Umlenkbrücke 40 und dem Übertragungsteil 4 her, so daß weiter über die Achse 42 und das Kniehebelteil 22 eine auf Zug und Druck beanspruchbare, jedoch um die Achsen 42 und 43 schwenkbare, Gelenkkette zwischen der Handbetätigungs­ vorrichtung und der, die Kontaktbrücke betätigende, Umlenk­ brücke 40 realisiert ist.

Die Ankopplung der Umlenkbrücke 40 und die Wirkung auf die bewegliche Kontaktbrücke 63 ist aus den Fig. 4 und 5 ersicht­ lich. Fig. 4 zeigt die Stellung der Umlenkbrücke 40 bei ge­ schlossenen Kontakten. Der Kniehebel 2 ist in der gespannten (verklinkten) Stellung und wirkt über das Kniehebelteil 22 und das Übertragungsteil 4 mit der Achse 43 auf die Umlenkbrücke 40. Dabei muß der Federdruck der Stützfeder 50 überwunden werden. Unter der Wirkung der Kontaktdruckfeder 65 wird die in einem Kontaktbrückenträger 64 geführte Kontaktbrücke 63 gegen die beiden feststehenden Kontakte 61 und 62 gedrückt.

Die Umlenkbrücke 40 ist auf der gehäusefesten Achse 44 drehbar gelagert. Die Anlenkung an das Übertragungsteil 4 erfolgt mit­ tels der Achse 43, die in der schlitzförmigen Aussparung 58a/b beglich geführt ist. Für das Schließen der Kontakte muß von dem Schaltschloß über die Achse 43 die auf den Arm 48 der Umlenkbrücke 40 wirkende Kraft der Stützfeder 50, die sich an der unteren Gehäusewand des Schaltgerätes abstützt, überwunden werden. Wie aus Fig. 3 erkennbar besteht die Umlenkbrücke aus zwei parallel angeordneten Auslegern, die mittels des Steges 40c (Fig. 4) verbunden sind. Daher ist die Stützfeder 50 auch vorzugsweise zweifach vorhanden und die der Stützfeder 50 gegenüberliegenden Arme wirken auf einen Kontaktbrückenträger 64, der bei mehrphasigen Schaltgeräten alle Phasen nahezu gleichzeitig betätigt.

Wenn in der oben beschriebenen Weise das Schaltschloß ausge­ löst wird und der Kniehebel zusammenbricht, wird unter dem Druck der Stützfeder 50 die Umlenkbrücke 40 um die Achse 44 verschwenkt und die Kontaktbrücke 63 öffnet gegen den Druck der Kontaktfeder 65 die Verbindung zwischen den feststehenden Kontakten 61 und 62. Diese Schwenkbewegung macht in gleicher Weise der auf der Achse 44 angeordnete Mitnehmer 45, da er mittels der Mitnehmernase 47 formschlüssig mit der Umlenk­ brücke 40 verbunden ist. Der Mitnehmer 45 weist einen Kupplungsschlitz 49 auf, der mit einem Kupplungsgegenstück beispielsweise eines externen Hilfschalters formschlüssig zusammenwirkt und die Schaltbewegung des Leistungsschaltgerä­ tes bzw. die Schaltstellung auf externe Anzeige- oder Signal­ elemente signalisiert. Damit auf beiden Seiten des Schaltgerä­ tes derartige Hilfsschaltgeräte betätigt werden können, sind wie in den Fig. 2 und 3 erkennbar, auf beiden Seiten auch Mitnehmer 45a und 45b angeordnet. Dabei sind der Kupplungs­ schlitz 49 und die Mitnehmernase 47 in einer derartigen Zuord­ nung, daß auf beiden Seiten identische Mitnehmerteile verwen­ det werden können.

Bezugszeichenliste

 1 Schaltschloß
 2 Kniehebel
 4 Übertragungshebel
 5 Auslösevorrichtung
 6 Schaltkammer
 7 magnetische Schnellauslöser
 8 thermische Auslöser
 9 Handbetätigungsvorrichtung
10 Schloßträger
11 Antriebsachse
13 Ausschalthebel
14 Klinkenwippe
15 Schaltkulisse
21 Stützhebel
22 Kniehebelteil
38 gradlinige Achse
39 Schloßplatte
40 Umlenkbrücke
40a Ausleger
40b Ausleger
40c Steg
41 Rahmen
42 Achse
43 weitere Achse
44 gehäusefeste Achse
45 Mitnehmer
45a Mitnehmer
45b Mitnehmer
47 Mitnehmernase
48 Arm
49 Kupplungsschlitz
50 Schützfeder
57 Betätigungsarm
58 Aussparungen
58a schlitzförmige Aussparung
58b schlitzförmige Aussparung
59 Aussparung
61 feststehenden Kontakt
62 feststehender Kontakt
63 Kontaktbrücke
64 Kontaktbrückenträger
65 Kontaktbrückenträger

Claims (12)

1. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte insbesondere mehrphasige Motorschutzschalter, bestehend aus

• - je Phase zwei Festkontaktstücken und einer diese verbindenden beweglichen Kontaktbrücke,
• - einem Schaltschloß, das aus einem Kniehebelsystem besteht und über ein Übertragungsteil auf die beweglichen Kontakt­ brücken wirkt,
• - einer Handbetätigungsvorrichtung zur manuellen Betätigung des Leistungsschaltgerätes,
• - thermischen und magnetischen Auslösevorrichtungen zur automatischen Betätigung, die im Fehlerfall in öffnender Weise auf das Schaltschloß wirken,

dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsteil (4) form­ schlüssig mit einer Umlenkbrücke (40), die auf einer gehäuse­ festen Achse (44) in Form einer Wippe schwenkbar gelagert ist, in Wirkverbindung steht, und deren einer Betätigungsarm (57) auf den Kontaktbrückenträger (64) wirkt, und deren anderer dem ersten Betätigungsarm (57) gegenüberliegender Arm (48) unter der Wirkung einer in kontaktöffnender Weise wirkenden Stützfe­ der (50) steht.

2. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsteil (4) beabstan­ det von der Achse (44) an dem unter der Wirkung der Stützfeder (50) stehenden Arm (48) an der Umlenkbrücke (40) angelenkt ist.

3. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte nach den An­ sprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungs­ teil (4) eine starre sowohl auf Zug wie auch auf Druck be­ anspruchbare Gelenkkette zwischen dem Schaltschloß (1) und der Umlenkbrücke (40) bildet.

4. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Übertra­ gungsteil (4) aus einem rechteckig gebogenen Blechrahmen be­ steht, in dem kreuzweise eine Achse (43), die senkrecht zum Verlauf der Strombahnen angeordnet ist, und eine weitere Achse (42), die in Verlaufsrichtung der Strombahnen angeordnet ist, gelagert sind, wobei auf der weiteren Achse (42) das Knie­ hebelteil (22) gelagert ist, während die Achse (43) in form­ schlüssiger Wirkverbindung mit der Umlenkbrücke (40) steht.

5. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkbrüc­ ke (40) aus einem Paar parallel angeordneter und durch einen Steg (40c) verbundener Ausleger (40a, 40b) besteht, durch die die, gehäusefest gelagerte, Achse (44) geführt ist.

6. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertra­ gungsteil (4) zwischen den Auslegern (40a, 40b) der Umlenk­ brücke (40) angeordnet ist, daß in jedem Ausleger (40a, 40b) eine schlitzförmige Aussparung (58a, 58b) vorgesehen ist, und daß die Achse (43) des Übertragungsteils (4) in die schlitz­ förmigen Aussparungen (58a, 58b) greift.

7. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Über­ tragungsteil (4) mittels der weiteren Achse (42) in Längs­ führungen im Schloßträger (10) und der Schloßplatte (39) geradlinig verschieblich geführt ist.

8. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden der gehäusefesten Achse (44) über die Lagerstellen im Gehäuse hinaus verlängert sind, und daß auf mindestens einem dieser Enden ein Mitnehmer (45) angeordnet ist, der mit der Umlenkbrücke (40) formschlüssig verbunden ist.

9. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden über die Lagerstellen im Gehäuse hinaus verlängerten Enden der gehäusefesten Achse (44) Mitnehmer (45a, 45b) angeordnet sind, die mit der Umlenk­ brücke (40) formschlüssig verbunden sind.

10. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (45) auf der der Umlenkbrücke (40) zugewandten Seite eine Nase (47) aufweist, die formschlüssig in eine Aussparung (59) der Umlenkbrücke (40) greift, während auf der von der Umlenkbrücke abgewandten Seite ein radial verlaufender Kupplungsschlitz (49) in Form einer Kupplung die formschlüssige Verbindung zu externen Hilfsschaltgeräten herstellt.

11. Schaltvorrichtung für Leistungsschaltgeräte nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (47) in dem Mitnehmer (45) für die formschlüssige Verbindung mit der Umlenkbrücke (40) zu der Kupplungsschlitz (49) in einem derartigen Winkel angeordnet ist, daß die beiden Mitnehmer (45a und 45b) identisch ausgeführt sind und auf beiden geg­ enüberliegenden Seiten der Umlenkbrücke (40) angeordnet werden können.