DE4421844A1

DE4421844A1 - Industrie-Schalter mit universeller Verwendbarkeit

Info

Publication number: DE4421844A1
Application number: DE4421844A
Authority: DE
Inventors: David Anthony Ferullo; Roger John Morgan; James Lawrence Rosen; Donna Claire Derosier; Roger Neil Castonguay
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1993-07-02
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1995-01-12
Also published as: FR2745950B1; US5361052A; IT1271652B; ITMI941339A0; US5440284A; FR2745942B1; FR2708378A1; FR2745950A1; FR2708378B1; ITMI941339A1; FR2745942A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Industrie-Schalter mit uni verseller Verwendbarkeit.

Die US-PS 4 754 247 mit dem Titel "Molded Case Circuit Breaker Accessory Enclosure" beschreibt einen sogenannten "integrierten" Schalter, der sowohl für eine Stromkreisun terbrechung als auch Zubehörfunktion sorgt. Dieses Patent sollte bezüglich seiner Offenbarung einer Zubehör-Abdeckung berücksichtigt werden, die auf der Schalter-Abdeckung ange bracht ist, um für einen Zugang zu im Feld installierbaren Zubehörvorrichtungen zu sorgen. Der integrierte Schalter enthält eine elektronische IC Auslöseeinheit, die gestat tet, daß eine Schalterkonstruktion über einen breiten Be reich von Nennströmen in Verbindung mit einem Nenngrößen- Steckteil verwendet werden kann, das ebenfalls auf der Schalterabdeckung angebracht ist. Die elektronische Auslö seeinheit ist in der US-PS 4 589 052 beschrieben, und das Nenngrößen-Steckteil ist in der US-PS 4 649 455 beschrie ben.

Die Einführung derartiger integrierter Schalter in den Weltmarkt hat einige interessante Überlegungen in bezug auf die unterschiedlichen und mehreren internationalen elektri schen Standards hervorgerufen, die die meisten der europäi schen und asiatischen Länder abdecken.

Die Verwendung von gemeinsamen Schalterkomponenten über einer breiten Vielfalt von international eingeführten Nenn strömen könnte eine Beanspruchung auf die Schalterabdeckung in der Nähe der Lichtbogenrinnen hervorrufen, wenn eine Ab deckung für einen Schalter mit kleinerem Nennstrom mit ei nem Betätigungsmechanismus von einem Schalter für einen hö heren Nennstrom verwendet wird.

Internationale elektrische Standards erfordern, daß der Schalterhandgriffin der EIN-Position bleibt, wenn die Kon taktstücke des Schalters zusammengeschweißt sind und ein Versuch gemacht wird, den Betätigungsmechanismus des Schal ters zurückzusetzen.

Die Hinzufügung des vierten Schalterpols zu den üblicher weise verwendeten, in den USA gefertigten dreipoligen Indu strie-Schaltern vergrößert weiterhin die Menge an gasförmi gen Produkten, die während einer Stromkreisunterbrechung unter harten Überstrom-Testbedingungen erzeugt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, mehrere Adaptionen an den zu vor beschriebenen integrierten Schalter zu schaffen, die den Schalter in jedem der Länder nutzbar machen würde, die den International Elektrical Code unterschrieben haben, ohne daß eine vollständige und getrennte Schalterkonstruk tion für sowohl die USA als auch fremde Märkte erforderlich wird.

Erfindungsgemäß wird ein Formgehäuseschalter geschaffen, der zum Verkauf auf dem Weltmarkt gebaut ist. Eine Ausstoß- und Verstärkungsstiftanordnung zwischen der Abdeckung des Schalters und dem Gehäuse verhindert eine Fehlanpassung zwischen den Abdeckungen und Gehäusen, die für verschiedene US- und internationale Nenngrößen verwendet werden, während die gesamte mechanische Festigkeit der Schalterumhüllung vergrößert wird. Eine getrennte Betätigungshandgriff-Rück holfeder arbeitet mit dem Betätigungsmechanismus des Schal ters zusammen, um sicherzustellen, daß der Betätigungshand griff beim Auftreten einer Kontaktverschweißung in die EIN- Position zurückkehrt. Eine zusätzliche Kontaktfederabschir mung, die an den bewegbaren Kontaktträger angepaßt ist, stellt sicher, daß die Kontaktfedern in jedem Pol gegen eine Verschmutzung durch Bogengase geschützt sind.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbei spielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf einen Formgehäuseschalter, der Merkmale enthält, die einen Ver kauf auf dem Weltmarkt ermöglicht.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf den Schalter gemäß Fig. 1 vor einer Montage der Schalterabdec kung, des Handgriffes und der Handgriff-Rückholfeder.

Fig. 3A ist eine Seitenansicht des Schalters gemäß Fig. 1 und zeigt die Schalterkontakte in einer verschweißten Schließstellung und den Betätigungsgriff in einer AUSLÖSE- Position.

Fig. 3B ist eine Seitenansicht des Schalters gemäß Fig. 1 und zeigt die Schalterkontakte in einem verschweißten Schließzustand und den Betätigungshandgriff in einer RÜCK SETZ-Position.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf den Schalter gemäß Fig. 1 vor der Anbringung der Schalterab deckung, um die verstärkungs-Ausstoßstifte zu zeigen.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf den Schalter gemäß Fig. 1 vor der Anbringung der Schalterab deckung, um die Kontaktfederabschirmungen zu zeigen.

Fig. 6A und 6B sind vergrößerte ausgeschnittene Seiten ansichten der bewegbaren Kontaktarme in dem Schalter gemäß Fig. 4 und zeigen die Befestigung der Kontaktfederabschir mungen an dem Träger des bewegbaren Kontaktstückes.

In Fig. 1 ist ein integrierter Schalter 10 mit einem Ge häuseunterteil 11 aus ausgeformten Kunststoff gezeigt, an dem eine Abdeckung 12 aus ausgeformten Kunststoff befestigt ist. Eine Zubehörabdeckung 13, wie sie in der eingangs ge nannten US-PS 4 754 247 beschrieben ist, ist auf dem Ober teil der Abdeckung um die Betätigungshandgriffanordnung 14 des Schalters herum angeordnet. Die elektronische Auslö seeinheit 16 ist in der Schalterabdeckung 12 angeordnet. Das Nenngrößen-Steckteil 17 ist ebenfalls von der Schal terabdeckung zugänglich, damit der Nennstrom des Schalters eingestellt werden kann, wie es in der eingangs genannten US-PS 4 649 455 beschrieben ist. Eine elektrische Verbin dung mit einem industriellen Energieverteilungskreis er folgt durch die Leitungsanschlußansätze 15, die an dem Lei tungsanschlußende des Gehäuseunterteils 11 angeordnet sind. Ähnliche Lastanschlußansätze 23 sind an dem Lastende des Gehäuseunterteils angeordnet, wie es am besten aus dem in Fig. 2 gezeigten Gehäuseunterteil 11 ersichtlich ist.

Der Schalter 10 ist in Fig. 2 mit abgenommener Abdeckung gezeigt, um den Schalterbetätigungsmechanismus 21 zu zei gen, der in der US-PS 5 004 878 beschrieben ist. Die Licht bogenrinnen 20 sind an dem einen Ende des Betätigungsmecha nismus angeordnet, während die Stromwandler 22 auf dem gegenüberliegenden Ende nahe den Lastansatzstücken 23 ange ordnet sind. Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist eine Handgriff-Rückholfeder 24 zwischen der Handgriffanordnung 14 und dem Betätigungsmechanismus 21 eingesetzt. Die Hand griffanordnung 14 ist als eine einzelne Einheit ausgebil det, die einen nach oben verlaufenden Griffstab 18 und einen Griffkragen 19 an seinem Unterteil aufweist. Die Handgriff-Rückholfeder 24 besteht aus einem gewundenen Kör per 26 mit einem unteren Haken 28, der für eine Befestigung an dem Auslösestift 30 auf dem Betätigungsmechanismus 21 angeordnet ist, und mit einem oberen Haken 27, der für eine Befestigung in dem Loch 29 in dem Oberteil 31 des Grif fjochteils des Betätigungsmechanismus 21 angeordnet ist.

Die Arbeitsweise der Handgriff-Rückholfeder 24 wird am be sten dadurch ersichtlich, daß sowohl auf Fig. 3A als auch 3B Bezug genommen wird. Der Schalter 10 ist in Fig. 3A so dargestellt, daß der Betätigungsmechanismus 21 mit dem be wegbaren Kontaktarm 32 durch einen Querstab 33 zusammenar beitet. Das bewegbare Kontaktstück 34 ist so gezeigt, daß es an dem feststehenden Kontaktstück 35 festgeschweißt ist, und der Griffstab 18 ist in der EIN-Position. Die Hand griff-Rückholfeder 24 ist in ihrem nicht vorgespannten Zu stand und erstreckt sich zwischen dem Oberteil des Betäti gungsmechanismus 21 und dem Auslösestift 30. Wenn ein Ver such gemacht wird, den Betätigungsmechanismus zurückzuset zen, wird der Griffstab 18 in die in Fig. 3B gezeigte Po sition bewegt, die die Handgriff-Rückholfeder 24 spannt. Der Betätigungsmechanismus kann nicht zurückgesetzt werden aufgrund der verschweißten Befestigung zwischen den fest stehenden und bewegbaren Kontaktstücken 35, 34. Wenn der Griffstab dann freigegeben wird, kehrt der Griffstab sofort in die EIN-Position zurück, die in Fig. 3A angegeben ist.

Der Bedienungsperson ist dadurch gezeigt, daß die Kontaktstücke miteinander verschweißt sind und daß das zu geordnetet elektrische Gerät noch weiterhin gespeist sein kann.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt, wo Stahlstifte 36 selektiv in den Seitenwänden 25 des Ge häuseunterteils 11 des Schalters angeordnet sind. Die Stifte 36 sind in Hohlräume 39, die in den Seitenwänden ausgebildet sind, und in entsprechende Hohlräume 37 einge setzt, die in den Seitenwänden 38 der Abdeckung 12 ausge bildet sind. Die Anzahl und Position der Stifte und Hohl räume gestattet selektiv, daß bestimmte Abdeckungen an be stimmten Gehäuseunterteilen befestigt werden. Da die Mate rialien, die zur Herstellung der Schalterabdeckungen ver wendet werden, und die darin verwendeten Zusätze für die unterschiedlichen Nennströme variieren, ist es möglich, daß eine Abdeckung für eine kleinere Nennleistung an einem Ge häuseunterteil für eine höhere Nennleistung befestigt wird. Die Stifte sind nun in vorbestimmten Hohlräumen in dem Ge häuseunterteil angeordnet, die mit entsprechenden Hohlräu men in der Abdeckung fluchten, um eine richtige Anpassung zwischen den Gehäuseunterteilen und Abdeckungen für alle Nennströme sicherzustellen. Die Stifte verbessern auch we sentlich die mechanischen Widerstands-Eigenschaften der Ab deckung und des Gehäuseunterteils gegenüber Kräften, die in der Schalterumhüllung während intensiver Überstromzustände erzeugt werden. Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung ist die Führungsfunktion, die die Stifte ausüben, wenn die Ab deckung beim Auftreten eines Überstroms leicht nach oben von dem Gehäuseunterteil weggeblasen wird. Die leichte Trennung zwischen dem Gehäuseunterteil und der Abdeckung gestattet, daß der interne Gasdruck entspannt und eine Be schädigung an der Umhüllung verhindert wird. Bei Fehlen der Stifte könnte die Abdeckung von dem Gehäuseunterteil leicht versetzt werden und dann den Innenraum des Schalters unzu reichend abdichten, wenn die Abdeckung in einen festen Kon takt mit dem Schalterunterteil zurückkehrt, nachdem der in terne Gasdruck entwichen ist.

Um während einer derartigen intensiven Stromkreisunterbre chung eine Beschädigung durch Verunreinigung an den Kon taktfedern 42 zu verhindern, die auf den in Fig. 5 gezeig ten Kontaktträgern 43 gehaltert sind, ist eine Kontaktfe derabschirmung 40 auf dem Vorderende 42A des Kontaktträgers 43 angeordnet. Die Abschirmung ist aus einem Hochtempera tur-Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Nylon, oder ei nem Hochtemperatur-Fasermaterial, wie beispielsweise Wolla stonite, gegossen, um den hohen Temperaturen zu widerste hen, die in den Lichtbogenrinnen 20 während des Unterbre chungsprozesses erzeugt werden. Der untere Schlitz 51 um schließt einen Teil des Kontaktarmträgers, während der obere radiale Schlitz 52 die Befestigung der Abschirmung an dem Kontaktträger unterstützt. Die Vorsprünge 41 gehen von der Abschirmung aus, um für einen seitlichen Schutz der Kontaktfedern zu sorgen.

Die Abschirmung 40 ist an dem Kontaktträger 43 in der in den Fig. 6A und 6B gezeigten Weise befestigt, wobei der Kontaktträger 43 in der Weise gezeigt ist, daß er den Bo genkontaktarm 32 mit dem an dem einen Ende befestigten Bo genkontakt 34 und die Hauptkontaktarme 44 mit den an dem einen Ende befestigten Hauptkontaktstücken 46 trägt. Die Bogenkontaktfeder 47 ist an einer Kappe 49 befestigt und durch eine Öffnung 50 in dem Kontaktträger eingesetzt, nachdem die Abschirmung 40 an dem Kontaktträger befestigt ist. Die Hauptkontaktfedern 48 sind zwischen den Hauptkon taktarmen 44 und dem Kontaktträger 43 eingeschlossen. Die Abschirmung 40 wird dadurch auf dem Kontaktträger 43 angeordnet, daß der untere Schlitz 51 über dem Vorderende 43A angeordnet wird und die Vorsprünge 41 mit den Hauptkon taktfedern 48 ausgerichtet werden. Wenn die Abschirmung an dem Kontaktträger befestigt ist, wie es in Fig. 6B gezeigt ist, ist der obere radiale Schlitz 52 hinter der Kappe 49 eingeschlossen, die die Abschirmung 40 an dem Kontaktträger 32 sicher befestigt und die Vorsprünge 41 auf der Abschir mung entlang den Hauptkontaktfedern 48 positioniert für einen zusätzlichen Schutz gegen Verunreinigungen durch Lichtbogengase.

Vorstehend wurde ein Schalter mit einer Umhüllung und Kom ponenten beschrieben, der die Anforderungen des Internatio nal Electrical Codes erfüllt. Die gleiche Schalterkonstruk tion kann dementsprechend sowohl in den USA als auch inter nationalen Märkten ohne weitere Modifikation verkauft wer den.

Claims

1. Universal-Schalter enthaltend:
ein Gehäuseunterteil (11) und eine Abdeckung (12) jeweils aus ausgeformtem Kunststoff,
ein Paar trennbarer Kontaktstücke (34, 35) in dem Gehäuseunterteil (11),
einen Betätigungsmechanismus (21) in dem Gehäuse unterteil, der zum Trennen der Kontaktstücke und zum Unterbrechen des Stroms beim Auftreten eines Überstrom zustandes innerhalb eines zu schützenden elektrischen Stromkreises angeordnet ist,
einen Auslösestift (30), der in dem Betätigungs mechanismus (21) eingeschlossen und für eine Drehung mit dem Betätigungsmechanismus (21) angeordnet ist,
einen Betätigungsgriff (14), der sich durch die Abdeckung (12) erstreckt und mit einem Griffjoch verbunden ist für eine manuelle Betätigung des Betätigungsmechanismus (21) um den Betätigungsmechanismus nach Beendigung des Überstromzustandes zurückzusetzen, und
eine Verbindungseinrichtung (24) zwischen dem Betätigungsmechanismus und dem Griffjoch, die verhindert, daß der Betätigungsmechanismus beim Auftreten einer Verschweißung zwischen den trennbaren Kontaktstücken (34, 35) zurückgesetzt wird.

2. Universal-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (24) eine Feder aufweist.

3. Universal-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsgriff (14) einen Griffstab (18), der von der Abdeckung (12) nach oben und außen führt, und einen Griffkragen (19) aufweist, der innerhalb der Abdeckung nach unten ragt.

4. Universal-Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (24) an ihrem einen Ende an dem Griffjoch und an ihrem gegenüberliegenden Ende an dem Auslösestift (30) befestigt ist.

5. Universal-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (24) einen gewundenen Körperteil (26) mit ersten und zweiten Hakenenden (27, 28) aufweist.

6. Universal-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus (21) ein Griffjoch aufweist und die Verbindungseinrichtung (24) sich zwischen einem Unterteil des Auslösestiftes (30) und einem Oberteil des Griffjoches erstreckt.

7. Universalschalter enthaltend:
ein Gehäuseunterteil (11) und eine Abdeckung (12) jeweils aus ausgeformtem Kunststoff, wobei das Unterteil und die Abdeckung jeweils einen rechteckigen Umfang aufweisen, in dem mehrere Hohlräume (39) ausgebildet sind,
ein Paar trennbarer Kontaktstücke (34, 35) in dem Gehäuseunterteil,
einen Betätigungsmechanismus (21) in dem Gehäuseunterteil, der zum Trennen der Kontaktstücke und zum Unterbrechen des Kreisstromes beim Auftreten eines Überstromzustandes in einem zu schützenden elektrischen Stromkreis angeordnet ist,
einen Betätigungsgriff (14), der sich durch die Abdeckung erstreckt für eine manuelle Betätigung des Betätigungsmechanismus, um den Betätigungsmechanismus nach Beendigung des Überstromzustands zurückzusetzen, und
mehrere Stifte (36) in den Hohlräumen (39) in der Abdeckung (12) oder dem Gehäuseunterteil (11), die für ein Einsetzen in die Hohlräume (39) angeordnet sind, die in dem Gehäuseunterteil oder der Abdeckung ausgebildet sind.

8. Universal-Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (36) und die Hohlräume (39) bestimmten Schalter-Nennströmen entsprechen, um dadurch die Befestigung gewählter Abdeckungen an gewählten Gehäuse unterteilen zu gestatten, die gewählten Schalter- Nennströmen entsprechen.

9. Universal-Schalter enthaltend:
ein Gehäuseunterteil (11) und eine Abdeckung (12) jeweils aus ausgeformtem Kunststoff,
einen ersten bewegbaren Kontaktarm (44) in dem Gehäuseunterteil, der ein erstes bewegbares Kontaktstück (46) an dem einen Ende trägt und mit einem Betätigungs mechanismus (21) in Verbindung steht zum Bewegen in und aus einen Kontakteingriff mit einem ersten feststehenden Kontaktstück (35), wobei das erste bewegbare Kontaktstück (46) durch eine erste Kontaktfeder (48) in einen Eingriff mit dem ersten feststehenden Kontaktstück vorgespannt ist,
eine Lichtbogenrinne (20) nahe den ersten feststehenden und bewegbaren Kontaktstücken (46, 35) zum Kühlen und Löschen eines elektrischen Lichtbogens, wenn die ersten fests tehenden und bewegbaren Kontaktstücke während Überstrom zuständen getrennt werden, und
eine Abschirmung (40) zwischen der ersten Kontaktfeder (42) und der Lichtbogenrinne (20), die verhindert, daß Verunreinigungen aus dem Lichtbogen mit der ersten Kontaktfeder (42) in Kontakt kommen.

10. Universal-Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter bewegbarer Kontaktarm (32) in dem Gehäuseunterteil vorgesehen ist, der ein zweites bewegbares Kontaktstück (34) an dem einen Ende trägt und mit dem Betätigungsmechanismus (21) in Verbindung steht, um das zweite bewegbare Kontaktstück in und aus einem Kontakt eingriff mit einem zweiten feststehenden Kontaktstück (35) zu bewegen, wobei das zweite bewegbare Kontaktstück in einen Kontakteingriff mit dem zweiten feststehenden Kon taktstück durch eine zweite Kontaktfeder (47) gedrückt ist.

11. Universal-Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (40) verhindert, daß Verunreinigungen mit der zweiten Kontaktfeder (47) in Berührung kommen.

12. Universal-Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste bewegbare Kontaktstück (46) einen Hauptkontakt bildet.

13. Universal-Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite bewegbare Kontaktstück (34) einen Hilfskontakt bildet.