DE4326067A1 - Kontaktaufreißeinrichtung für Schutzschaltgeräte - Google Patents
Kontaktaufreißeinrichtung für SchutzschaltgeräteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufreißen einer zur
Verschweißung neigenden elektrischen Kontaktpaarung aus einem
ortsfesten und einem von diesem wegbewegbaren Kontakt, insbe
sondere in einem Schutzschaltgerät.
Wegen guter Lichtbogenlaufeigenschaften und wegen des geringen
Kontaktspannungsabfalls ist für Kontaktpaarungen bei Schaltge
räten die Verwendung eines edlen homogenen Werkstoffs, vorzugs
weise Silber, günstig. Bei bestimmten Kurzschlußströmen neigt
dieser Werkstoff jedoch in unerwünschter Weise zur Kontaktver
schweißung. Bei bekannten Anordnungen werden daher für die Kon
taktpaarung heterogene Werkstoffe, z. B. Sinterkontakte, ver
wendet, die z. B. mit der Komponente Kohlenstoff die Schweißnei
gung verlieren.
Eine derartige Kontaktverschweißungsgefahr besteht in einem
Strombereich, der unterhalb von 400 A liegt. Bei diesem Strom ist
bei herkömmlichen Schaltgeräten ein Schlaganker noch nicht
wirksam, und die vorhandene Kinematik ist nicht in der Lage, die
verklebten Kontakte aufzureißen.
Nachteilig an dem Einsatz heterogener Werkstoffe für derartige
Kontaktpaarungen ist jedoch, daß sie schlechtere Lichtbogen
laufeigenschaften besitzen. Außerdem beinhaltet ihre Verwendung
erhebliche Probleme bei der Fertigung, insbesondere deshalb, weil
sich ein Kontakt mit geringer Schweißneigung auch schlecht auf
einen Kontaktträger aufbringen läßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Gattung verfügbar zu machen, die trotz der
Kontaktverschweißungsgefahr den Einsatz edler homogener Werk
stoffe für die Kontaktpaarung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch
l gekennzeichneten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die
Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten
Patentansprüchen zu entnehmen.
Vorteilhaft besitzt demgemäß die erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Aufreißen einer zur Verschweißung neigenden elektrischen
Kontaktpaarung aus einem ortsfesten und einem von diesem wegbe
wegbaren Kontakt, insbesondere in einem Schutzschaltgerät, einen
in Kontaktaufreißrichtung vorgespannten, aus einer Bereit
schaftsstellung verschwenkbaren Schalthebel für den beweglichen
Kontakt sowie eine Einrichtung, durch die der Schalthebel in der
Bereitschaftsstellung haltbar ist, wobei für die Bewegung des
Schalthebels aus der Bereitschaftsstellung eine Drehpunkt
verlagerung vorgesehen ist, durch die eine verstärkte Aufreiß
kraft auf den beweglichen Kontakt ausübbar ist.
Bevorzugt ist durch die Drehpunktverlagerung bei der Schalthe
belbewegung eine anfangs hohe Aufreißkraft mit anschließender
niedrigerer Weiteröffnungskraft auf den beweglichen Kontakt
ausübbar. Diese Drehpunktverlagerung kann durch verschiedene
kinematische Lösungen realisiert werden, unter anderem auch durch
entsprechende Steuerprofile. Wenn der Schalthebel, der vorzugs
weise einen ersten Schenkel für den Angriff der Halteeinrichtung
und einen zweiten Schenkel für den Angriff an den beweglichen
Kontakt aufweist, zwischen seinen beiden Schenkeln drehverschieb
bar und am zweiten Schenkel anlageverschwenkbar gelagert ist,
wird eine außerordentlich kompakte funktionable und herstellungs
technisch einfache Kinematik geschaffen, bei der die gewünschte
Verknüpfung von Aufreißkraft und Kontaktöffnungsweg in einfacher
Weise verwirklicht werden kann.
Bevorzugt ist dabei die Verschieberichtung des Drehschubgelenks
derart orientiert, daß der Schalthebel in einem ersten Abschnitt
seiner Bewegung aus der Bereitschaftsstellung mit großer
Hebelübersetzung um seinen Anlagepunkt verschwenkbar ist, dann
in einem zweiten Bewegungsabschnitt im Drehschubgelenk entweder
zusätzlich, also unter Überlagerung der Drehbewegung, oder ohne
Überlagerung einer Drehbewegung verschiebbar und in einem dritten
Bewegungsabschnitt mit vergleichsweise geringerer Hebelübersetzung
um das Drehschubgelenk verschwenkbar ist.
Gemäß der Erfindung kommt somit vorteilhaft ein Schalthebel zur
Anwendung, der in einem eingeschalteten Zustand, also in der
Bereitschaftsstellung, zwischen einem festen Anlagepunkt, der
beispielsweise in einem Schaltgerätgehäuse gebildet ist, und
einer vorzugsweise mit einer Klinke ausgebildeten Halteeinrich
tung durch eine Schaltfeder in Kontaktaufreißrichtung vorgespannt
ist. Nach der Entklinkung dreht sich der Schalthebel dabei
zunächst unter Einwirkung der Schaltfeder um seinen Anlagepunkt,
insbesondere seinen Gehäuseanschlag, in Kontaktaufreißrichtung.
Die Kraft der Schaltfeder wird dabei vorteilhaft so durch das
Hebelverhältnis am Schalthebel übersetzt, daß die Aufreißkraft
am beweglichen Kontakt erheblich größer ist als wenn die Drehung
von Anfang an um den ortsfesten Lagerzapfen, beispielsweise im
Gehäuse, erfolgen würde.
Nachdem der Kontakt mit großer Kraft getrennt wurde, dreht sich
der Schalthebel aufgrund der auf ihn wirkenden Schaltfederkraft
weiter, bis seine Langlochführung am ortsfesten Lagerzapfen des
Gehäuses anschlägt. In diesem Moment erfolgt dann die Verlagerung
des Drehpunktes in der Weise, daß die Kraft auf den beweglichen
Kontakt im nunmehr geänderten Hebelverhältnis abnimmt. Hierzu
trägt auch bei, daß durch die Hebelschwenkung die resultierende
Kraft, die auf den beweglichen Kontakt wirkt, aufgrund der sich
ändernden Einwirkungsverhältnisse abnimmt. Durch die Übersetzung
ins Schnelle wird der bewegliche Kontakt dann in die erforderli
che Endstellung der Ausposition gebracht, wobei während dieses
dritten Bewegungsabschnitts kein großer Kraftbedarf erforderlich
ist.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
dabei vorgesehen, daß die Lage des Anlagepunktes und die des
Drehschubgelenks beim Schalthebel derart gewählt sind, daß die
Wirkungslinie der auf den bewegbaren Kontakt gerichteten Kraft
mit der Bewegungsrichtung des Kontaktes beim Öffnen zusammenfällt
und anschließend kraftverringernd durch die Schwenkbewegung des
Schalthebels divergiert.
Das Drehschubgelenk ist, wie bereits oben kurz angesprochen,
vorzugsweise mit einem ortsfesten bzw. gehäusefesten Lagerzapfen
gebildet, der in einem Langloch geführt ist. Die zur Vorspannung
des Schalthebels vorgesehene Schaltfeder ist vorzugsweise an dem
ersten Schenkel angelenkt, wobei die Wirkungslinie der Schaltfe
derkraft derart gewählt ist, daß sich die Länge des resultierten
den Hebelarms für die Schwenkbewegung des Schalthebels im dritten
Bewegungsabschnitt gegenüber der im ersten Bewegungsabschnitt
verringert.
Die oben angesprochene Halteeinrichtung ist in besonders ein
facher Weise mit einer lösbaren Klinkensperre gebildet, zu dem
bei dem Einsatz in Schaltgeräten ein Klinkenhebel gehört.
Durch die erfindungsgemäß geschaffene Möglichkeit des wirkungs
vollen und zuverlässigen mechanischen Aufbrechens gegebenenfalls
verklebter Kontakte wird in günstiger Weise die Verwendung von
heterogenen Kontaktauflagen, beispielsweise Sinterkontakten,
vermieden. Vorteilhaft vermeidet die erfindungsgemäße Ausgestal
tung zusätzlichen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand
und ermöglicht die Auswahl des Kontaktwerkstoffs nach rein
elektrischen und kommerziellen Gesichtspunkten.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beige
fügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Skizze eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in ihrer
Bereitschaftsstellung;
Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1, bei der der be
wegliche Kontakt in seine Endstellung der Ausposi
tion gebracht ist; und
Fig. 3 eine grafische Darstellung des Verlaufs der Auf
reißkraft über den Kontaktöffnungsweg.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung 10 zum Aufreißen einer
zur Verschweißung neigenden elektrischen Kontaktpaarung aus einem
ortsfesten Kontakt 11 und einem von diesem wegbewegbaren Kontakt
12 dargestellt, die für den Einsatz in einem Schutzschaltgerät
vorgesehen ist. Der bewegbare Kontakt 12 ist bogenähnlich
ausgestaltet und an seinem gegenüberliegenden Ende bei 13
gehäusefest angelenkt. Die Kontaktschließkraft wird über ein
angelenktes Glied 14 aufgebracht, daß sich über eine Andruckfeder
15 an seinem anderen Ende am Gehäuse abstützt. Zur Vereinfachung
wurde auf die Darstellung entsprechender Kontaktbeschichtungen
verzichtet.
Zu dem bogenförmig ausgestalteten bewegbaren Kontakt 12 gehört
ein sich vertikal nach oben erstreckender Beaufschlagungsab
schnitt 16, der für den Angriff durch einen Schalthebel 17 vor
gesehen ist.
Der Schalthebel 17 weist einen ersten Schenkel 18 für den Angriff
einer Halteeinrichtung 19 und einen zweiten Schenkel 20 für den
Angriff an den beweglichen Kontakt 12 im Beaufschlagungsbereich
16 auf. Zwischen seinen beiden Schenkeln 18 und 20 ist der
Schalthebel 17 mittels eines Drehschubgelenks 21 drehverschiebbar
gelagert. Das Drehschubgelenk 21 besteht aus einem ortsfesten
Lagerzapfen 22, der in einem Langloch 23 geführt ist.
An dem zweiten Schenkel 20 ist von dem Drehschubgelenk beab
standet am äußeren Rand ein Anlagepunkt 24 am Schnittpunkt zu
einander abgewinkelter Anlageflächen 25 und 26 gebildet, um den
der Schalthebel 17 in einem anfänglichen ersten Bewegungsab
schnitt verschwenkt. Der Anlagepunkt 24 stützt sich an einer
flachen Gehäusefläche 27 ab, die auch als Anschlag für die ver
schwenkte Anlagefläche 26 fungiert, siehe Fig. 2.
An dem ersten Schenkel 18 des Schalthebels 17 ist eine Klinke 28
angeformt, die zusammen mit einem Klinkenhebel 29 eine Aus
gestaltung der Halteeinrichtung 19 als Klinkensperre zeigt. Der
Klinkenhebel 29 ist ebenfalls schwenkbar am Gehäuse gelagert und
kann aus dem verklinkt dargestellten Zustand nach Verschwenkung
in den gestrichelt dargestellten Zustand durch Aufbringen einer
Kraft K auf sein anderes Hebelende gebracht werden.
An den ersten Schenkel 18 ist von dem Drehschubgelenk 21 beab
standet eine Schaltfeder 30 angelenkt, die mit ihrem anderen Ende
an dem Gehäuse befestigt ist.
In Fig. 1 sind die Hebelverhältnisse dargestellt, die sich an dem
Schalthebel 17 in dessen Bereitschaftsstellung aufgrund der
Beaufschlagung durch die Schaltfeder 30 und des Abstützens des
Schalthebels 17 mittels seines Anlagepunktes 24 an der flachen
Gehäusewand 27 bezüglich einer Aufreißkraft F für den beweglichen
Kontakt 17 ergeben. Ein Vergleich mit der Darstellung in Fig. 2,
in der der Schalthebel 17 seine Endstellung in der Ausposition
erreicht hat, offenbart, daß nunmehr aufgrund geänderter
Hebelverhältnisse a′ : b′ andere Verhältnisse herrschen als zuvor
bei dem Hebelverhältnis a : b. Dies ist auf die bei der Bewegung
des Schwenkhebels 17 vorgesehene Verlagerung des Drehpunktes
zurückzuführen, bei der von der kraftintensiven Verschwenkung um
den Anlagepunkt 24 und der anschließenden Relativverschiebung des
Lagerzapfens 22 im Langloch 23 eine vergleichsweise geringere
Kraft F′ durch die nunmehr herrschenden Schwenkbedingungen
gegeben ist.
Fig. 3 zeigt anschaulich den Verlauf der Aufreißkraft F über den
Kontaktöffnungsweg S. Demgemäß ist in dem ersten Bewegungsab
schnitt, in dem eine hohe Aufreißkraft F erforderlich ist, die
durch die Vorrichtung erzielbare Kraft außerordentlich hoch,
fällt dann in einem außerordentlich kurzen zweiten Bewegungs
abschnitt infolge der Verschiebung des Schalthebels 17 im Dreh
schubgelenk 21 stufenartig auf einen erheblich niedrigeren Wert
F′, der dann durch die Eingriffsverhältnisse zwischen dem zweiten
Schenkel 20 und dem Beaufschlagungsabschnitt 16 geringfügig
wieder zunimmt.
Claims (10)
1. Vorrichtung (10) zum Aufreißen einer zur Verschweißung
neigenden elektrischen Kontaktpaarung aus einem ortsfesten
(11) und einem von diesem wegbewegbaren Kontakt (12), ins
besondere in einem Schutzschaltgerät,
gekennzeichnet durch
einen in Kontaktaufreißrichtung vorgespannten, aus einer Bereitschaftsstellung verschwenkbaren Schalthebel (17) für den bewegbaren Kontakt (12), und durch
eine Einrichtung (19), durch die der Schalthebel (17) in der Bereitschaftsstellung haltbar ist,
wobei für die Bewegung des Schalthebels (17) aus der Be reitschaftsstellung eine Drehpunktverlagerung vorgesehen ist, durch die eine verstärkte Aufreißkraft auf den beweg baren Kontakt (12) ausübbar ist.
einen in Kontaktaufreißrichtung vorgespannten, aus einer Bereitschaftsstellung verschwenkbaren Schalthebel (17) für den bewegbaren Kontakt (12), und durch
eine Einrichtung (19), durch die der Schalthebel (17) in der Bereitschaftsstellung haltbar ist,
wobei für die Bewegung des Schalthebels (17) aus der Be reitschaftsstellung eine Drehpunktverlagerung vorgesehen ist, durch die eine verstärkte Aufreißkraft auf den beweg baren Kontakt (12) ausübbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
durch die Drehpunktverlagerung bei der Schalthebelbewegung
eine anfangs hohe Aufreißkraft mit anschließender niedri
gerer Weiteröffnungskraft auf den bewegbaren Kontakt (12)
ausübbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Schalthebel (17) einen ersten Schenkel (18)
für den Angriff der Halteeinrichtung (19) und einen zwei
ten Schenkel (20) für den Angriff an den bewegbaren Kon
takt (12) aufweist, wobei der Schalthebel (17) zwischen
seinen beiden Schenkeln drehverschiebbar (21) und am zwei
ten Schenkel (20) anlageverschwenkbar (24) gelagert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verschieberichtung des Drehschubgelenks (21) derart
orientiert ist, daß der Schalthebel (17) in einem ersten
Abschnitt in seiner Bewegung aus der Bereitschaftsstellung
mit großer Hebelübersetzung um seinen Anlagepunkt (24)
verschwenkbar ist, dann in einen zweiten Bewegungsab
schnitt im Drehschubgelenk (21) zusätzlich oder separat
verschiebbar und in einem dritten Bewegungsabschnitt mit
vergleichsweise geringer Hebelübersetzung um das Dreh
schubgelenk (21) verschwenkbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Lage des Anlagepunktes (24) und die des Dreh
schubgelenks (21) derart gewählt sind, daß die Wirkungs
linie der auf den bewegbaren Kontakt (12) gerichteten
Kraft mit der Bewegungsrichtung des Kontakts beim Öffnen
zusammenfällt und anschließend kraftverringernd aufgrund
der Schwenkbewegung des Schalthebels (17) divergiert.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Drehschubgelenk (21) mit einem orts
festen Lagerzapfen (22) gebildet ist, der in einem Lang
loch (23) geführt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Schalthebel (17) beiderseits des
Anlagepunktes (24) zueinander abgewinkelte Anlageflächen
(25, 26) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zur Vorspannung des Schalthebels
(17) eine Schaltfeder (30) vorgesehen ist, die an dem er
sten Schenkel (18) angelenkt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wirkungslinie der Schaltfederkraft derart gewählt ist,
daß sich die Länge (a, a′) des resultierenden Hebelarms
für die Schwenkbewegung des Schalthebels (17) im dritten
Bewegungsabschnitt gegenüber der im ersten Bewegungsab
schnitt verringert.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (19) mit
einer lösbaren Klinkensperre (28, 29) gebildet ist.
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