DE4336480C2 - Schaltmechanik für elektrische Schutzschaltgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltmechanik für elektrische Schutzschaltgeräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 30 02 795 C2 ist eine solche Schaltmechanik für einen Leitungsschutzschalter bekannt, der einen mittig in einem Lang­ loch gelagerten und schaltfederbeaufsachlagten Kontakthebel aufweist, an dessen einem Arm eine Stahlkugel angeschweißt ist. Mit dieser Kugel (nach außen gewölbtes Anlageelement) liegt der Kontakthebel in der "Ein"-Schaltstellung an der Stirnfläche ei­ nes als Spannhebel ausgebildeten vorgespannten Hemmgliedes an, wobei die Bewegungsbahn der Stahlkugel senkrecht zur Bewegungs­ bahn des Hemmgliedes in dieser Stellung verläuft, während der andere Arm mit einem Kontaktstück an dem festen Kontaktstück des elektrischen Schaltkontaktes anliegt. Zwischen dem Hemmglied und einem Auslöseorgan ist ein Winkelhebel als Auslösehebel ange­ ordnet. Bei einer Betätigung dieses Auslösehebels durch das Auslöseorgan wird das Hemmglied entgegen der auf dieses wirken­ den Federkraft aus seiner Stellung gedrückt, wodurch die Hemmung der Spannhebelbewegung aufgehoben und der Spannhebel infolge der Wirkung der Schaltfeder um seine Lagerung geschwenkt wird. Dabei wird der Schaltkontakt geöffnet. Die Auslöseempfindlichkeit ist bei diesem Schaltmechanismus relativ klein.

Des weiteren ist aus der DE-OS 29 43 696 eine Schaltmechanik be­ kannt, die einen federkraftbeaufschlagten Bedienhebel, einen um eine Schwenkachse beweglichen und durch eine Schaltfeder beauf­ schlagten Kontakthebel und eine von einem magnetischen Auslöse­ organ betätigbare und durch eine Klinkenfeder gegen den Kon­ takthebel gedrückte Schaltklinke aufweist, wobei der Kontakthebel mit dem freien Ende eines am Bedienhebel angelenkten und mit der Schaltklinke verklinkbaren Bügels in Verbindung steht. Der Kontakthebel ist durch Betätigung des Bedienhebels unter Span­ nung der Schaltfeder von der "Aus"-Schaltstellung über eine sog. Draufschaltstellung direkt in die "Ein"-Schaltstellung schwenk­ bar und bildet zusammen mit der gegen ihn federnden Schaltklinke und dem Bügel die Verklinkungsstelle. Der Bedienhebel ist in dieser "Ein"-Schaltstellung in Übertotpunktlage fixiert und über den Bügel ebenfalls mit dem Kontakthebel verklinkt. Bei der Auslösung wird auch der Bedienhebel in seine "Aus"-Schaltstel­ lung bewegt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schalt­ mechanik für elektrische Schutzschaltgeräte mit hoher Auslöse­ empfindlichkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltmechanik gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch die spitz­ winklige Anordnung der Bewegungsbahn eines an einem schaltfe­ derbeaufschlagten Kontakthebel angeordneten Anlageelementes zur Bewegungsbahn eines vorgespannten Hemmgliedes in der Einschalt­ stellung des Kontakthebels, in der die durch die Schaltfeder ausgelöste Bewegung des Kontakthebels durch Anstoßen des Anla­ geelementes am Hemmglied unterbunden ist, und die punkt- oder linienförmige Berührung dieser beiden Elemente eine äußerst hohe Empfindlichkeit gegeben ist. Der Erhöhung der Auslöseempfind­ lichkeit dient auch der einarmig ausgebildete Kontakthebel, der in der Einschaltstellung vom Betätigungsmechanismus entkoppelt ist, wodurch die Trägheit der Schaltmechanik bei einer Auslösung gering gehalten ist. Von weiterem Vorteil ist die relativ ge­ ringe Anzahl von Bauteilen und deren Anordbarkeit zu einer kompakten und platzsparenden Baugruppe.

Die Maßnahme nach Anspruch 2 ermöglicht in einfacher Weise ein Spannen der Schaltmechanik, gleichbedeutend mit einer Schwenkung des Kontakthebels und dessen Anlageelementes in eine vorbe­ stimmte Position bei Spannung der Schaltfeder und Positionierung des gespannten Kontakthebels in einer Einschaltstellung nach Entkopplung des Kontakthebels vom Betätigungsmechanismus.

Die im Anspruch 3 angegebene Maßnahme dient in vorteilhafter Weise der Verklinkung eines durch einen Bedienhebel über eine Zugstange betätigbaren Spannhebels mit dem Kontakthebel und einer Entklinkung der beiden Hebel in einer definierten Posi­ tion.

Eine Ausbildung des am Kontakthebel angeordneten Anlageelementes als Walze gemäß Anspruch 4 hat den Vorteil, insbesondere mit Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 6 bis 9, nach denen auch das Hemmglied als Walze ausgebildet und exakt geführt ist, daß der Bewegungsablauf definiert und reibungsarm erfolgt.

Eine Anordnung der Walzen nach Anspruch 11, nach der die Ver­ bindungslinie der Walzenachsen mit der Schalthebelbetätigungs­ achse in der Einschaltstellung einen stumpfen Winkel bilden, entspricht in einfacher Weise einer spitzwinkligen Anordnung der Bewegungsbahnen des Anlageelementes und des Hemmgliedes nach Anspruch 1. Die im Anspruch 11 weiterhin aufgeführte Maßnahme, daß die Achse der Sperrwalze neben der Verbindungslinie der Achsen der beiden äußeren Walzen angeordnet ist, führt zu einer Einschaltstellung, in der sich die Kontakthebelwalze gleichsam in Übertotpunktstellung an der Sperrwalze befindet, wodurch die Vorspannung der Hemmwalze gegenüber der Schaltfederkraft klein gehalten werden kann.

Das im Anspruch 13 beschriebene Merkmal dient vorteilhaft einer Rückführung des als Winkelhebel ausgebildeten Auslösehebels und des Stößels eines Auslöserelais in deren durch die "Ein"- Schaltstellung der Sperrwalze gegebenen Ausgangsstellung.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Schaltmechanik in der "Aus"- Schaltstellung,

Fig. 2: die Schaltmechanik in einer Entklinkungsstellung,

Fig. 3: die Schaltmechanik in der "Ein"-Schaltstellung und

Fig. 4: die Schaltmechanik in der Schaltstellung "Freiauslösung".

Die erfindungsgemäße Schaltmechanik, deren Schaltstellungen in den Fig. 1 bis 4 dargestellt sind, weist einen an einem Gehäuse 1 ortsfest und drehbeweglich gelagerten Bedienhebel 2 auf, der über eine Zugstange 3 mit einem an einer ortsfesten Achse A drehbar gelagerten Spannhebel 4 verbunden ist. Diese Elemente bilden den Betätigungsmechanismus für einen Kontakthebel 5, der ebenfalls an der Achse A schwenkbar angeordnet und durch eine als Zugfeder ausgebildete Schaltfeder 6 entgegen dem Uhrzeiger­ sinn beaufschlagt ist. Dieser Kontakthebel 5 ist indirekt mit den Schaltkontakten eines elektrischen Schalters gekoppelt (nicht dargestellt). Am freien Ende des Kontakthebels 5 ist eine drehbare Walze 7 (Kontakthebelwalze) angeordnet, die mit Wel­ lenstümpfen 8 in gekrümmten Führungsschlitzen 9 zweier parallel zueinander angeordneter Schloßplatten 10 geführt ist. Der Krüm­ mungsmittelpunkt der Führungsschlitze 9 ist die Achse A. Das bei einer Schwenkung des Kontakthebels 5 entgegen dem Uhrzeigersinn vorbestimmte Ende der Führungsschlitze 9 definiert die Position des Kontakthebels in der "Aus"-Schaltstellung (geöffnete Schaltkontakte, nicht dargestellt) der Schaltmechanik. Der Kon­ takthebel 5 weist an seinem lagerseitigen Ende einen Anschlag 11 für einen V-förmigen Klinkenhebel 12 auf. Dieser ist am Spann­ hebel 4 im Verbindungsbereich seiner beiden Schenkel bei B drehbeweglich gelagert und im Uhrzeigersinn durch eine Drehfeder 13 beaufschlagt, wodurch er mit einem seiner Schenkel am Kon­ takthebel 5 anliegt. Für den anderen Schenkel ist am Gehäuse 1 ein Anschlag 14 angeordnet. Die Schloßplatten 10 weisen zwei weitere Führungsschlitze 15 für eine drehbare Walze 16 (Sperr­ walze) auf, die zudem auf einer drehbaren Führungswalze 17 ge­ lagert ist, wobei die Achse der Führungswalze 17 der Krümmungs­ mittelpunkt der Führungsschlitze 15 ist und somit auf der dem Krümmungsmittelpunkt der Führungsschlitze 9 abgewandten Seite derselben angeordnet ist. Die Walzen 7, 16 und 17 haben den gleichen Durchmesser, und deren Achsen sind parallel zueinander angeordnet. Die Sperrwalze 16 ist im Uhrzeigersinn vorgespannt, wodurch diese in den Führungsschlitzen 15 definiert arretiert ist. Die Bewegungsbahnen der Kontakthebelwalze 7 und der Sperr­ walze 16 überschneiden sich und verlaufen spitzwinklig zuein­ ander.

In der in Fig. 3 dargestellten "Ein"-Schaltstellung der Schalt­ mechanik sind die Walzen 7, 16 und 17 hinter- bzw. aufeinander angeordnet und zwar derart, daß sich die Achse der Sperrwalze 16 geringfügig neben der Verbindungslinie der Achsen der Walzen 7 und 17 auf der Kontakthebelseite befindet und diese Verbin­ dungslinie mit der Kontakthebellängsachse einen stumpfen Winkel einschließt. Neben der Führungswalze ist kontakthebelseitig bei C ein Winkelhebel 18 im Schnittbereich seiner beiden Arme dreh­ beweglich angeordnet, so, daß dieser auf der Kontakthebelseite am Umfang der Sperrwalze 16 anliegt und auf der dem Kontakthebel 5 abgewandten Seite am Stößel eines Auslöserelais (durch einen Pfeil dargestellt) anliegt. Der kontakthebelseitige bzw. sperr­ walzenseitige Arm des Winkelhebels 18 weist auf der der Sperr­ walze 16 abgewandten Seite einen Mitnehmer 19 für die Kontakthe­ belwalze 7 auf.

Fig. 1 zeigt die Schaltmechanik im Schaltzustand "Aus" (Schalt­ kontakte geöffnet), in dem sich der Kontakthebel 5 mit der Kon­ takthebelwalze 7 am Ende des Führungsschlitzes 9 in definierter Stellung befindet. Der Bedienhebel 2, der durch mit diesem ver­ bundene Hebel (nicht dargestellt) einer Schaltgerätekombination bedienbar und arretierbar gehaltert ist, befindet sich mit sei­ nem Bedienelement in einer rechten Position. Der Klinkenhebel 12 liegt mit einem Schenkel, durch die Drehfeder 13 beaufschlagt, am Kontakthebel 5 an.

Bei einer Betätigung des Bedienhebels 2 entgegen dem Uhrzeiger­ sinn wird der Spannhebel 4 um die Achse A im Uhrzeigersinn ge­ schwenkt, der am Kontakthebel 5 anliegende Schenkel des Klin­ kenhebels 12 greift in den Anschlag 11 ein und arretiert den Kontakthebel 5, so daß dieser unter Spannung der Schaltfeder 6 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, und die vorgespannte Sperr­ walze 16 wird entgegen ihrer Federkraftbeaufschlagung in ihren Führungsschlitzen 15 entgegen dem Uhrzeigersinn aus ihrer defi­ nierten Arretierungsstellung gedrängt. Gelangt der Klinkenhebel 12 mit seinem zweiten Schenkel an den Anschlag 14, wird er bei einer Weiterbewegung des Spannhebels 4 vom Anschlag 11 wegge­ drückt, und die Verklinkung des Kontakthebels 4 wird gelöst (Entklinkungsstellung, Fig. 2). Dadurch und durch die Wirkung der Schaltfeder wird der Kontakthebel 5 bis zur Anlage auf die wieder in Arretierungsstellung befindliche Sperrwalze 16 zu­ rückgeschwenkt. Diese "Ein"-Schaltstellung ist in Fig. 3 ge­ zeigt. Die elektrischen Schaltkontakte sind geschlossen.

Wird nun das nicht dargestellte Auslöserelais durch einen Dif­ ferenzstrom oder eine Unterspannung angeregt, wird der Winkel­ hebel 18 relaisseitig beaufschlagt und drückt mit seinem an der Sperrwalze 16 anliegenden Arm diese aus ihrer Arretierungsstel­ lung, wodurch die Hemmung der Bewegung des Kontakthebels 5 auf­ gehoben und dieser infolge der Schaltfederwirkung entgegen dem Uhrzeigersinn bei Öffnung der mit diesem verbundenen Schaltkon­ takte bis in seine definierte "Aus"-Schalterstellung geschwenkt wird. Dabei wird der Winkelhebel 18 an seinem Mitnehmer 19 von der Kontakthebelwalze 7 erfaßt und gemeinsam mit dem Stößel des Auslöserelais in die Ausgangsstellung zurückgeschwenkt. Dieser Schaltzustand "Freiauslösung" ist in Fig. 4 dargestellt.

Der Bedienhebel 2 wird im Anschluß daran in die Ausgangsstellung zurückgeführt, wodurch die Schaltmechanik wieder in die "Aus"- Schaltstellung (Fig. 1) gebracht wird.

Claims (13)

1. Schaltmechanik für elektrische Schutzschaltgeräte mit einem Kontakthebel, dem in einer "Ein"-Schaltstellung mit einem nach außen gewölbten Anlageelement schaltfederbeaufschlagt an einer Anlagefläche eines vorgespannten Hemmgliedes anliegt, das durch einen Auslösehebel aus seiner Stellung drückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakthebel (5) drehbar an einer orts­ festen Achse (A) und von einem Betätigungsmechanismus unter Spannung der Schaltfeder (6) in eine vorbestimmte Position schwenkbar angeordnet ist und dort von diesem entklinkbar (Ent­ klinkungsstellung) und entklinkt durch die Schaltfeder (6) über die "Ein"-Schaltstellung bis zur "Aus"-Schaltstellung rückwärtig schwenkbar ist, daß das Hemmglied (16) durch das Anlageelement (7) bei Schwenkung des Kontakthebels (5) von der "Aus"-Schalt­ stellung in die Entklinkungsstellung aus seiner für die "Ein"- Schaltstellung vorbestimmten Position drückbar angeordnet ist, und in der Position der "Ein"-Schaltstellung bewegungshemmende Anlage für das mit dem Kontakthebel (5) durch die Schaltfeder (6) rückwärtig geschwenkte Anlageelement (7) ist, wobei die Be­ wegungsbahn des Anlageelementes (7) in der "Ein"-Schaltstellung und die Bewegungsbahn des Hemmgliedes (16) oder deren Tangenten einen spitzen, sich in Richtung Entklinkungsstellung öffnenden Winkel einschließen.

2. Schaltmechanik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakthebel (5) entgegen dem Uhrzeigersinn schaltfederbe­ lastet ist, daß der Betätigungsmechanismus einen ortsfest und kippbar gelagerten Bedienhebel (2) und einen mit diesem über eine Zugstange (3) verbundenen und an der Achse (A) drehbar ge­ lagerten Spannhebel (4) aufweist, und daß der Kontakthebel (5) und der Spannhebel (4) bei einer Drehung desselben im Uhrzei­ gersinn in einem vorbestimmten Drehwinkelbereich miteinander verklinkbar sind.

3. Schaltmechanik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhebel (4) zur Verklinkung mit dem Kontakthebel (5) einen im wesentlichen V-förmigen Klinkenhebel (12) aufweist, der im Verbindungsbereich seiner beiden Schenkel drehbeweglich und im Uhrzeigersinn durch eine Drehfeder (13) belastet an dem Spannhebel (4) angeordnet ist, derart, daß der Klinkenhebel (12) bei einer Drehung des Spannhebels (4) im Uhrzeigersinn in dem vorbestimmten Drehwinkelbereich mit einem seiner Schenkel mit dem Kontakthebel (5) bei Arretierung desselben in Eingriff steht und mit dem anderen Schenkel bei einer durch die Entklinkungsstellung des Kontakthebels (5) vorbestimmten Drehstellung des Spannhebels (4) an einen ortsfesten Anschlag (14) anschlägt.

4. Schaltmechanik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlageelement (7) eine Walze (Kontakthebelwalze) ist.

5. Schaltmechanik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Kontakthebelwalze (7) in parallel zueinander an­ geordneten Führungsschlitzen (9) geführt ist, deren Krümmungs­ mittelpunkt an der Achse (A) gelegen ist.

6. Schaltmechanik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hemmglied (16) eine Walze (Sperrwalze) ist, deren Achse pa­ rallel zur Kontakthebelwalze (7) angeordnet ist.

7. Schaltmechanik nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Sperrwalze (16) in parallel zueinander angeordne­ ten gekrümmten Führungsschlitzen (15) geführt ist, deren Krüm­ mungsmittelpunkt auf der dem Krümmungsmittelpunkt der Führungs­ schlitze (9) abgewandten Seite derselben angeordnet ist.

8. Schaltmechanik nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrwalze (16) auf einer ortsfesten Führungswalze (17) angeordnet ist und die Achsen der beiden Walzen parallel zuein­ ander angeordnet sind.

9. Schaltmechanik nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Krümmungsmittelpunkt der Führungsschlitze (15) für die Sperrwalze (16) an der Achse der Führungswalze (17) gelegen ist und der Abstand der Führungsschlitze (15) von der Achse der Führungswalze (17) der Summe der Radien beider Walzen (16; 17) entspricht.

10. Schaltmechanik nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Radien aller Walzen (7; 16; 17) gleich sind.

11. Schaltmechanik nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (7; 16; 17) in der "Ein"-Schalt­ stellung derart angeordnet sind, daß die Verbindungslinie zwi­ schen der Achse der Führungswalze (17) und der Kontakthebelwalze (7) und die Schalthebellängsachse einen stumpfen Winkel ein­ schließen und daß sich die Achse der Sperrwalze (16) neben der Verbindungslinie auf der Schalthebelseite befindet.

12. Schaltmechanik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösehebel (18) ein Winkelhebel ist, der im Bereich der Schnittstelle seiner beiden Arme drehbeweglich gelagert ist und der mit einem Arm am Stößel eines Auslöserelais und kontakthe­ belseitig mit dem anderen Arm an der Sperrwalze (16) anliegend angeordnet ist.

13. Schaltmechanik nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelhebel (18) an dem sperrwalzenseitigen Arm auf der der Sperrwalze (16) abgewandten Seite ein Mitnahmeelement (19) auf­ weist.