DE60036063T2

DE60036063T2 - Schutzschaltermechanismus

Info

Publication number: DE60036063T2
Application number: DE60036063T
Authority: DE
Inventors: Roger Neil Terryville Castonguay; Dennis John Plainville Doughty; Randall Lee Granby Greenberg; Dave Scot Harwington Christensen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2020-10-21
Also published as: US6891453B2; PL343454A1; PL197840B1; PL197563B1; US6552637B2; DE60036063D1; US6317018B1; EP1096527B1; EP1096527A2; US20030098224A1; EP1096527A3; US20010017580A1

Description

Diese Erfindung betrifft einen Betätigungsmechanismus für eine vierpolige elektrische Unterbrechungsvorrichtung, nämlich einen vierpoligen Leitungsschutzschalter, dessen ersten drei Pole den drei Phasen eines elektrischen Versorgungssystems zugeordnet sind und dessen vierter Pol dem Nullleiter zugeordnet ist.
Im Wesentlichen werden vierpolige Leitungsschutzschalter üblicherweise von einer dreipoligen Konstruktion abgeleitet. Demzufolge ist der Mechanismus zum Steuern des Öffnens, Schließens und Zurücksetzens des Leitungsschutzschalters in dem Falle mit einer dreipoligen Konstruktion, dem Mittenpol zugeordnet. In einer derartigen Konstruktion ist der Betätigungsmechanismus über dem Mittenpol angeordnet, und demzufolge wird die Kraft des Mechanismus an jeder Seite des Mittenpols angelegt. Diese Konstruktion ermöglicht eine symmetrische Verteilung der Kräfte aus dem Mechanismus auf beide Seiten des Mittenpols.
Da jedoch ein vierter Pol einer derartigen Konfiguration hinzugefügt wird, sind die Kräfte nicht mehr symmetrisch verteilt. Diese Asymmetrie führt zu Problemen einer unsymmetrischen Belastung an dem vierten Pol. Diese unsymmetrische Belastung wird durch das Nachgeben oder Biegen der Querstange verursacht, was an dem vierten Pol verstärkt ist. Dieses Biegen und/oder Nachgeben trägt zu einem Bewegungsverlust und demzufolge zu einem geringeren Kontaktdruck bei, der durch die Querstange an dem von dem mechanischen Mechanismus am weitesten entfernten Pol aufgebracht wird. Die US Patente No. 4 383 146 und 5 357 066 bieten beide eine Vorschlagslösung für die vorstehend erwähnten Probleme an. Beide Patente erfordern jedoch deutliche Modifikationen an den Steuermechanismen, einschließlich des Einbaus eines sekundären Mechanismus, sowie Modifikationen an dem vierten Pol.
US-A-4 264 796 offenbart einen Leitungsschutzschalter mit ersten und zweiten in Abstand angeordneten feststehenden Kontakten und einem beweglichen Kontakt, der zwischen offenen und geschlossenen Positionen in Bezug auf den feststehenden Kontakt betätigt werden kann, wobei der bewegliche Kontakt, wenn er sich in der geschlossenen Position befindet, Elektrizität zwischen den feststehenden Kontakten leitet, und wobei der bewegliche Kontakt, wenn er sich in der offenen Position befindet, von einem der feststehenden Kontakte entfernt angeordnet ist.
In einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Steuermechanismus des Leitungsschutzschalters so konfiguriert, dass er eine jedem Pol in einem Leitungsschutzschalter entsprechende symmetrische Kraft auf den Stromkreisunterbrechungsmechanismus aufbringt. Der Steuermechanismus des Leitungsschutzschalters ist so konfiguriert, dass er seine mechanische Kraft an Stellen aufbringt, die zu einer gleichmäßig verteilten Kraft führen.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfordert ein Steuermechanismus zum Aufbringen und gleichmäßigen Verteilen einer Kraft auf einen Vierphasen-Leitungsschutzschalter einen minimalen Aufwand an Konstruktionsänderung gegenüber dem Mechanismus, der für einen dreipoligen Leitungsschutzschalter verwendet wird.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Steuermechanismus so konfiguriert, dass er einer höheren Belastungskraft standhält, und daher eine größere Kraft auf den Stromkreisunterbrechungsmechanismus eines Leitungsschutzschalters aufbringt.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Steuermechanismus so konfiguriert, dass er zu einem Steuermechanismus eines Dreiphasen-Leitungsschutzschalter ausgerichtet ist.
Die Erfindung wird nun detaillierter im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Ansicht des Stands der Technik ist;
2 eine Draufsicht auf die vorliegende Erfindung ist;
3 eine Ansicht entlang der Linien 3-3 der Ausführungsform von 2 ist;
4 eine Explosionsansicht der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine Teilexplosionsansicht der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine Vorderseiten-Aufrissansicht der vorliegenden Erfindung ist;
8 eine Seiten-Aufrissansicht ist, welche die vorliegende Erfindung in einer offenen Konfiguration darstellt;
9 eine Seiten-Aufrissansicht ist, welche die vorliegende Erfindung in einer geschlossenen Konfiguration darstellt;
10 eine Seiten-Aufrissansicht ist, welche die vorliegende Erfindung in einer ausgelösten Konfiguration darstellt;
11 eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
12 eine Ansicht entlang der Linien 12-12 der Ausführungsform von 11 ist; und
13 eine Ansicht des Stands der Technik ist.
Im Wesentlichen werden vierpolige Leitungsschutzschalter üblicherweise von einer dreipoligen Konstruktion abgeleitet. Demzufolge ist der Mechanismus für die Steuerung des Öffnens, Schließens und Zurücksetzens des Leitungsschutzschalters, in dem Falle einer dreipoligen Konstruktion, über dem Mittenpol positioniert. Diese Konstruktion bewirkt, dass die Seitenkräfte für den Steuermechanismus in einer dreipoligen Konstruktion symmetrisch auf jeder Seite des Mittenpols verteilt sind.
Jedoch sind, sobald einer derartigen Konfiguration ein vierter Pol hinzugefügt wird, die Seitenkräfte nicht mehr symmetrisch verteilt. Diese Asymmetrie führt zu einer ungleichmäßigen Belastungssituation, welche auf dem Biegen und Nachgeben der Querstange beruht.
Um den Leitungsschutzschalter zu schließen, wird ein erheblicher Aufwand an Kraft auf die Querstange aufgebracht. Derartige Kräfte bewirken, dass sich die Querstange biegt und/oder nachgibt.
Dieses Biegen und/oder Nachgeben bewirkt einen Bewegungsverlust an einer von dem Steuermechanismus am weitesten entfernten Position. Demzufolge empfängt der am weitesten von dem Steuermechanismus entfernte Pol eine geringere Kontaktkraft und Kontaktdruck als andere Pole. Diese ungleichmäßige Belastung verhindert eine Stromführung des vierten Pols oder führt zu einer höheren Kontakttemperatur wenn der vierte Pol in der Lage ist, einen Strom zu führen. Diese höhere Kontakttemperatur ist eine Folge eines höheren Widerstandes an dem vierten Pol aufgrund einer niedrigeren Kontaktkraft und niedrigeren Kontaktdrucks.
Eine derartige asymmetrische Belastung nach dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt. Hier besitzen drei Phasen 1, 2 und 3 und ein Nullleiter 4 nur einen einzigen Mechanismus 5 zum Aufbringen einer mechanischen Kraft auf eine Querstange 6.
Gemäß Darstellung durch die Strichlinien in 1, und sobald eine Kraft auf die Querstange 6 durch den Steuermechanismus 5 ausgeführt, neigt die Querstange 6 zu einer Biegung, und demzufolge wird auf den Nullleiter 4 eine un gleichmäßige oder schwächere Kraft aufgebracht. Dieses führt dazu, dass der Nullleiter 4 eine geringere oder unerwünschte Kontaktkraft und weniger Kontaktdruck erfährt.
In 2 ist ein Leitungsschutzschalter 10 dargestellt. Der Leitungsschutzschalter 10 weist mehrere Kassetten 12, 14, 16 und 18 auf, wovon jede einen Pol des Leitungsschutzschalters 10 darstellt. Die Kassetten 12, 14, 16 und 18 sind jeweils für eine Verbindung mit einem zugeordneten elektrischen Verteilungssystem und einem geschützten elektrischen Stromkreis angepasst. Ferner enthalten die Kassetten 12, 14, 16 und 18 jeweils eine Einrichtung und/oder Mechanismus zum Unterbrechen des elektrischen Stromkreises.
Im Wesentlichen weist ein vierpoliger Leitungsschutzschalter drei Phasen und einen Nullleiter auf.
Wie bei der vorliegenden Erfindung gedacht, stellen die Kassetten 12, 14 und 16 die drei Phasen des Leitungsschutzschalters dar, während die Kassette 18 den Nullleiter darstellt. Alternativ, und wenn eine Anwendung des Leitungsschutzschalters 10 es erfordert kann, stellen die Kassetten 14, 16 und 18 die drei Phasen des Leitungsschutzschalters dar, während die Kassette 12 den Nullleiter darstellt.
Dieses Merkmal ist insbesondere in internationalen Anwendungen von Bedeutung, in welchen Vorschriftenanforderungen und/oder Industrieanwendungen unterschiedlicher Länder die Positionierung des Neutralleiters an dem anderen Ende des Leitungsschutzschalters 10 erfordern.
Um das Öffnen, Schließen und/oder Rücksetzen des Leitungsschutzschalters 10, und demzufolge des Stromkreisunterbrechungsmechanismus der Kassetten 12 bis 18 zu bewirken, übt ein Betätigungsmechanismus 20 eine Kraft auf einen Kurbelzapfen 22 aus. Der Kurbelzapfen 22 ist ein längliches Element, das in jedem Stromkreismechanismus der Kassetten 12 bis 18 aufgenommen ist und durch dieses verläuft. Sobald eine Kraft auf den Kurbelzapfen 22 aufgebracht wird, wird die Kraft auf dem Leitungsschutzschalter-Unterbrechungsmechanismus der Kassetten 12 bis 18 übertragen.
Insbesondere gemäß Bezug auf die 2 bis 10 weist der Betätigungsmechanismus 20 neben anderen Elementen ein Paar von Seitenrahmen 24, ein Handgriffjoch 26, mehrere Rahmenstifte 28, ein Paar von Gestängemechanismen 30 und einen Gelenkstift 32 auf.
Der Gestängemechanismus 30 unterstützt eine Übertragung einer von einem Benutzer aufgebrachten Kraft aus dem Handgriffjoch 26 auf die Querstange 22. Diese Kraft öffnet, schließt und/oder setzt einen Schaltkreisunterbrechungsmechanismus 21 der Kassetten 12, 14, 16 und 18 zurück.
Die Gestängemechanismen 30 sind dafür konfiguriert eine Kraft aus dem Handgriffjoch 26 aufzunehmen und an die Querstange 22 aufzubringen. Demzufolge, und wenn eine von einem Benutzer aufgebrachte Kraft auf das Handgriffjoch 26 aufgebracht wird, liefern die Gestängemechanismen 30 eine Kraft an die Querstange 22.
8, 9 und 10 stellen den Betätigungsmechanismus 20 sowie einen Schaltkreisunterbrechermechanismus 21 in einer offenen, geschlossenen und beziehungsweise ausgelösten Po sition dar. Der Schaltkreisunterbrechermechanismus 21 ist in der gleichzeitig anhängigen US Patentanmeldung Ser.-Nr. 09/108,684 beschrieben, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme beinhaltet sind.
Zusätzlich, und sobald der Betätigungsmechanismus 20 in einer geschlossenen Position bewegt wird oder aus einer ausgelösten Position zurückgestellt wird, wird eine Feder 34 so gedehnt, dass sie eine Zwangskraft ausübt, um den Leitungsschutzschalter 10, und demzufolge den Stromkreisunterbrechungsmechanismus 21 der Kassetten 12 bis 18 in einer geschlossenen Position zu halten. Die Feder 34 ist an einem Stift 36 an einem Ende und an einem Gelenkstift 32 an dem anderen Ende befestigt.
Zusätzlich ist die Feder 34 vorgespannt, dass sie auch eine Zwangskraft zum Öffnen oder Auslösen des Stromkreisunterbrechungsmechanismus 21 liefert.
Ein Handgriff 38 zur Betätigung durch einen Benutzer ist an dem oberen Abschnitt des Handgriffjoches 26 unter Verwendung einer Schraube 40 befestigt.
Insbesondere weisen gemäß den 5 bis 10 die Gestängemechanismen 30 jeweils eine Kurbel 42 auf. Die Kurbel 42 ist an der Seitenwand 24 für eine Bewegung als Antwort auf eine Kraft befestigt, dir empfangen wird, sobald die Position des Handgriffjoches 26 geändert wird. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Kurbeln 42 an Seitenwänden 24 mittels eines Stiftes 43 befestigt. Die Befestigung der Kurbel 42 an der Seitenwand 24 ermöglicht eine Drehung der Kurbel 42 um einen Punkt auf der Seitenwand 24. Die Kurbeln 42 weisen jeweils eine Öffnung 44 auf. Die Öffnun gen 44 sind von ausreichender Größe, um einen Durchtritt des Kurbelzapfens 22 dadurch zu ermöglichen. Die Öffnungen 44 stehen mit dem Kurbelzapfen 22 im Eingriff, sobald die Kurbeln 42 gedreht werden.
Die Kurbeln 42 sind auch an einem Paar unterer Gestängeelemente 46 befestigt. Die unteren Gestängeelemente 46 sind schwenkbar an den Kurbeln 42 über die Verwendung eines Stiftes 45 befestigt. Der Stift 45 tritt durch einen Abstandshalter oder eine Scheibe 47 hindurch, die zwischen den unteren Gestängeelementen 46 und den Kurbeln 42 angeordnet ist. In der bevorzugten Ausführungsform hat die Scheibe 47 eine Dicke die im Wesentlichen dieselbe wie die der Seitenwand 24 ist. Die Scheibe 47 ermöglicht dem unteren Gestängeelement 46 sich ohne Störung durch die Seitenwand 24 zu drehen. Alternativ können das untere Gestängeelement oder die Kurbeln 42 so konfiguriert sein, dass sie eine Buchse mit im Wesentlichen derselben Dicke wie die Seitenwand 24 aufweisen, durch welche der Stift 45 hindurchtritt.
In noch einer weiteren Alternative sind die Kurbel 42 und das untere Gestängeelement 46 auf derselben Seite der Seitenwand befestigt, um dadurch die Notwendigkeit für die Scheibe 47 zu erübrigen.
An ihrem gegenüberliegenden Ende sind die unteren Gestängeelemente 46 schwenkbar mit einem oberen Gestängeelement 48 verbunden. Jedes obere Gestängeelement 48 ist ebenfalls schwenkbar an einer Wippe 50 befestigt. Jedes obere Gestängeelement 48 besitzt einen ringförmigen Bund 52, der so positioniert ist, dass er die Enden des Gelenkstiftes 32 aufnimmt. Der Bund 52 ist so positioniert, dass die Enden des Gelenkstiftes 32 axial zu dem Befestigungspunkt zwischen dem oberen Gestängeelement 46 und unteren Gestängeelement 48 ausgerichtet sind.
Zusätzlich ist das untere Gestängeelement 46 so konfiguriert, dass es eine ringförmige Fläche 54 aufweist, die um den Umfang des Endes des unteren Gestängeelementes 46 positioniert ist, das schwenkbar an dem oberen Gestängeelement 48 befestigt ist. Die ringförmige Fläche 54 der unteren Gestängeelemente 46 stellt einen Kontakt zu einer Eingriffsfläche 56 der Wippen 50 bereit.
Jedes obere Gestängeelement 46 ist schwenkbar mit jeder Wippe 50 durch die Verwendung eines Paares von Stiften 58 und eines Befestigungselementes 60 verbunden. Jede Wippe 50 ist an der Seitenwand 24 über die Verwendung eines Wippenbefestigungsstiftes 62 verbunden, welcher ein Paar von Endabschnitten 64 besitzt, die durch Öffnungen in dem Wippen 50 und den Seitenwänden 24 verlaufen. Der Durchmesser des Wippenbefestigungsstiftes 62 ist erheblich größer als der der Endabschnitte 64. Demzufolge befestigt der Wippenbefestigungsstift 92 schwenkbar die Wippen 50 an den Seitenwänden 24.
Zusätzlich ist ein Führungsstift 66 an jeder Wippe 50 befestigt und verläuft durch ein Langloch 68 in den Seitenwänden 24. Der Führungsstift 66 ist so konfiguriert, dass er einen Endabschnitt 70 besitzt. Der Endabschnitt 70 ist wesentlich größer als die längliche Öffnung 68. Abhängig von Betriebsaspekten der vorliegenden Erfindung bewegt sich der Führungsstift 66 durch die Öffnung 68, sobald sich die Wippe 50 in den durch die 8 und 10 dargestellten Richtungen bewegt.
Entsprechend, und insbesondere gemäß den 8 und 9 wird die Bewegung des Betätigungsmechanismus 20 dargestellt. Sobald der Handgriff 38 in die durch 9 dargestellte Position oder die "geschlossene Position" gestellt wird, werden die Abschnitte der unteren Gestängeelemente 46 und oberen Gestängeelemente 48, welche schwenkbar aneinander befestigt sind, im Wesentlichen in die Richtung des Pfeils 72 gedrückt. Dieses führt letztlich dazu, dass das untere Gestängeelement 46 und das obere Gestängeelement 48 in der durch 9 dargestellten Position arretiert werden. Diese Position bewirkt dass eine Kraft auf die Kurbel 42 in der Richtung des Pfeils 74 aufgebracht wird.
Zusätzlich bewirkt die Kraft in der Richtung des Pfeils 74 eine Drehung der Kurbel 42 in einer Richtung, welche die Öffnung 44 der Kurbel 42 veranlasst, einen Kontakt zu dem Kurbelzapfen 22 herzustellen. Demzufolge bewegt sich der Kurbelzapfen 22 durch eine längliche Öffnung 76 in den Seitenwänden 24. Die Bewegung des Kurbelzapfens 22 bewirkt auch eine Drehung des Stromkreisunterbrechungsmechanismus 21 in eine geschlossene oder stromführende Position.
Zusätzlich, und sobald der Handgriff 38 aus der offenen Position in die geschlossene Position bewegt wird (8 bis 9), stellt die Ringoberfläche 54 des oberen Gestängeelementes 48 einen Kontakt zu der Eingriffsfläche 56 der Kurbel 50 her. Eine längliche Öffnung 78 in der Wippe 50 ermöglicht dem Stift 58, und demzufolge dem oberen Gestängeelement 48 sich in die Richtung des Pfeils 72 zu bewegen. Zusätzlich verleiht die Befestigung des Elementes 60 an dem oberen Gestängeelement 46 dem oberen Gestängeelement 46 Stabilität, wenn es sich gemäß der Bewegung des Handgriffes 38 bewegt.
Zusätzlich, und sobald der Handgriff 38 in die geschlossene Position bewegt wird, wird die Feder 34, welche an dem Gelenkstift 32 an einem Ende und an dem Stift 36 an dem anderen befestigt ist, gestreckt, und demzufolge vorgespannt, um eine Arretierungs- oder Schließkraft auf das obere Gestängeelement 46 und das obere Gestängeelement 48 im Wesentlichen in der Richtung des Pfeils 80 zu erzeugen. Es wird ferner angemerkt, dass sobald der Handgriff 38 in die geschlossene Position gebracht wird, die Eingriffsfläche 56 so konfiguriert ist, dass die ringförmige Oberfläche 54 innerhalb der Eingriffsfläche 56 der Kurbel 50 (9) zum Sitzen gebracht wird. Die ringförmige Oberfläche 54 und die Eingriffsfläche 56 sind so konfiguriert, dass sie eine Weiterbewegung des oberen Gestängeelementes 46 in die Richtung des Pfeils 72 verhindern, was dazu führen würde, dass das untere Gestängeelement 46 und das obere Gestängeelement 48 nicht mehr in der in 9, dargestellten geschlossenen oder "arretierten" Position wären.
Insbesondere befindet sich gemäß 10 der Mechanismus 20 in einer "ausgelösten" Position. Hier hat die durch den Stromkreisunterbrechungsmechanismus 21 fließenden Strom erzeugte elektromagnetische Kraft abhängig von vorbestimmten Toleranzen die mechanischen Kräfte des Betätigungsmechanismus überwunden, welcher den Stormkreisunterbrechungsmechanismus 21 in einer geschlossenen Position (9) hält.
Unter Fehler- oder Auslösebedingungen bewirkt eine (nicht dargestellte) Auslöseeinheit, dass die Vorspannungskraft der Feder 34 in der Richtung des Pfeils 85 die Wippe 50 nach oben in die in 10 dargestellte Position drückt. Zusätzlich ist das obere Gestängeelement 48 dafür konfiguriert, dass es eine Nockenfläche 81 besitzt, die einen Kontakt zu einem Abstandshalterstift 83 herstellt. Dieses veranlasst die ringförmige Oberfläche 54 einen Kontakt zu der Eingriffsfläche 56 herzustellen, und demzufolge die Wippe 50 nach oben zu drücken. Demzufolge bewegt sich der Führungsstift 66 durch die längliche Öffnung 68 in den Seitenwänden 24.
Um den Stromkreisunterbrechungsmechanismus 21 zu schließen, nachdem er ausgelöst wurde, muss der Handgriff 38 in die in 8 dargestellte Position gedrückt werden. Als Reaktion auf diese Bewegung eines Rücksetzstiftes 82 des Handgriffs stellt das Joch 26 einen Kontakt zu einer schrägen Fläche 84 der Wippe 50 her. Demzufolge wird die Fläche 84 der Wippe zurück nach unten gedrückt und der Führungsstift 66 bewegt sich nach unten durch die längliche Öffnung 68 in den Seitenwänden 24. Diese Bewegung bewirkt, dass ein Schulterabschnitt 86 der Wippe 50 durch ein Paar von Vorsprungabschnitten 88 erfasst wird, welche sich aus einer primären Arretierung 90 nach außen erstrecken (4, 8 und 10). Die primäre Arretierung 90 ist federvorgespannt, um Vorsprünge 88 in die Schulterabschnitte 86 der Wippen 50 zu drücken, sobald die Wippen 50 nach unten gedrückt werden. Diese Bewegung und entsprechende Aktion bewirkt die Arretierung der Wippe 50 über die primäre Arretierung 90 in der durch 8 dargestellten Position.
Der Mechanismus 20 ist nun zur Aufbringung einer Schließkraft auf den Kurbelzapfen 22 wie hierin vorstehend diskutiert, bereit.
Es ist anzumerken, dass ein erheblicher Anteil der Kraft oder des Kraftmoments auf einen Befestigungspunkt zwischen der Wippe 50 und der Seitenwand 24 aufgebracht wird. Insbesondere werden Endabschnitte 64 des Wippenbefestigungsstiftes 62 mit dieser Kraft belastet. Die vorliegende Erfindung reduziert jedoch dieses Kraftmoment auf ein Minimum, indem die Wippen und die Gestängemechanismen 30 in unmittelbarer Nähe zu den Seitenwänden 24 positioniert und montiert werden, wodurch die Längen der Endabschnitte 64 minimiert werden.
Zusätzlich wird das auf die Endabschnitte 64 aufgebrachte Kraftmoment auch durch die Verwendung von zwei Wippen und zwei Gestängemechanismen reduziert, um dadurch effektiv das Kraftmoment um die Hälfte zu reduzieren.
Im Gegensatz dazu steigern Mechanismen, die sich zwischen den Seitenwänden befinden, das Kraftmoment des an der Seitenwand befestigten Stiftes. Dieses Kraftmoment wird aufgrund eines verlängerten Stiftes erhöht, auf den eine Kraft aufgebracht ist.
Beispielsweise und gemäß 13 hat ein mechanischer Mechanismus 5 zur Platzierung über nur einem Kassettenkörper nur einen Gestängemechanismus 7. Der Gestängemechanismus 7 ist zwischen einem Paar von Seitenwänden 8 positioniert und an denselben durch einen Stift 9 befestigt. Diese Positionierung des Mechanismus 7 bewirkt die Aufbringung eines großen Kraftmoments an den Punkten A und B, sobald eine Kraft auf dem Mechanismus 7 zum Schließen oder Öffnen eines Stromkreisunterbrechers aufgebracht wird. Ferner wird, wenn der Abstand zwischen den Seitenwänden 8 vergrößert wird, das Kraftmoment an den Punkten A und B sogar noch größer.
Da ein erheblicher Teil der mechanischen Teile des Mechanismus 20 zum Betrieb auf Seitenrahmen 24 montiert, konfiguriert und/oder positioniert sind, wird es gemäß der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen, dass die mechanischen Teile des Mechanismus 20 bei Leitungsschutzschalter mit verschiedenen Konfigurationen oder Polen angewendet werden können.
Daher ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass ein Stromkreisunterbrechungsmechanismus 22 so konfiguriert ist, dass er eine Betätigungskraft auf einen Leitungsschutzschalter mit mehreren Phasen oder Kassetten aufbringt.
Beispielsweise kann der Mechanismus 20 so konfiguriert sein, dass er über einem einzigen Kassettenkörper oder über mehreren Kassettenkörpern positioniert ist. Beispielsweise und im Vergleich zu einem Mechanismus, der für eine Platzierung über nur einem Kassettenkörper konfiguriert ist, sind der Gestängemechanismus 30, die Seitenrahmen 24 und weitere mechanische Teile im Wesentlichen dieselben, während die Rahmenstifte 28, der Gelenkstift 32 und das Handgriffjoch 26 geändert sind, um dem Mechanismus 20 eine breitere Konfiguration zu verleihen, welche eine Anbringung des Mechanismus 20 über einem Paar von Kassettenkörperabschnitten ermöglicht. Des Weiteren, und zur Anpassung an Leitungsschutzschalter mit mehreren Phasen oder Kassetten, wird der Mechanismus 20 nicht nachteilig durch höhere Be lastungskräfte beeinträchtig, wenn der Mechanismus 20 mit einer breiteren Konfiguration versehen wird. Dieses beruht auf der Verwendung von zwei Gestängemechanismen 30 und einem Paar von Wippen 50, die an jeder von den Seitenwänden 24 befestigt sind.
Demzufolge, und wie es gemäß der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen wird, besitzt eine symmetrische Belastungsvorrichtung für jede Phasenkonfiguration eines Leitungsschutzschalters ähnliche mechanische Teile. Daher stellt die vorliegende Erfindung eine sehr wirtschaftliche Einrichtung für die Herstellung und Bereitstellung einer symmetrischen Belastungsvorrichtung bereit.
Beispielsweise, und gemäß Bezugnahme auf die Strichlinien in 2, kann der Mechanismus 20 mit einem Sechs-Phasen-Leitungsschutzschalter verwendet werden. Hier werden die Seitenwände 24, der Gestängemechanismus 30 und die Wippe 50 korrekt platziert, um eine asymmetrische Kraft auf den Kurbelzapfen 22 auszuüben. Natürlich dürfte sich verstehen, dass der Mechanismus 20 so konfiguriert werden kann, dass er mit einer beliebigen Anzahl von Phasenkonfigurationen unabhängig davon konfiguriert werden kann, ob eine gleiche oder ungleiche Anzahl von Phasen vorliegt.
In den 8 und 9, und für Zwecke der Darstellung der Bewegung des Stromkreisunterbrechungsmechanismus 21 als Reaktion auf die Bewegung des Mechanismus 20, werden nun Abschnitte eines Stromkreisunterbrechermechanismus 21 dargestellt. Der Stromkreisunterbrechermechanismus 21 besitzt neben anderen Elementen eine bewegliche Kontaktanordnung 92, eine Netzklemme 94, eine Lastklemme 96, ein Paar feststehender Kontakte 98 und ein Paar beweglicher Kontakte 10.
Die Netzklemme 94, Lastklemme 96, die feststehenden Kontakte 98, beweglichen Kontakte 100 und die bewegliche Kontaktanordnung 92 vervollständigen im Wesentlichen den Stromkreis von einer elektrischen Versorgungsleitung zu einer vorgegebenen Last.
8 stellt einen Stromkreisunterbrechermechanismus 21 in einer offenen Position dar, während 9 den Stromkreisunterbrechermechanismus 21 in einer geschlossenen Position darstellt.
Die bewegliche Kontaktanordnung 92 besitzt ein Paar von Öffnungen 102. Die Öffnungen 102 besitzen eine ausreichende Größe, um einen Durchtritt des Kurbelzapfens 22 dadurch zu ermöglichen.
Zusätzlich, und sobald der Handgriff 38 in die in 9 dargestellte geschlossene Position bewegt wird, stellen die Kurbelöffnungen 44 einen Kontakt zu dem Kurbelzapfen 22 her und zwingen den Stift 22, sich durch ein Paar länglicher Öffnungen 76 in den Seitenrahmen 24 zu bewegen. Sobald sich der Kurbelzapfen 22 aus der in 8 dargestellten Position in die in 9 dargestellte Position bewegt, stellt der Kurbelzapfen 22 auch einen Kontakt zu der Öffnung 102 her und betätigt die Stromkreisunterbrechermechanismen der Kassetten 12–18.
Um eine gleichmäßige oder symmetrische Kraft auf den Abschnitt des Kurbelzapfens 22 aufzubringen, der durch Öffnungen 102 in den Stromkreisunterbrechern 21 der Kassetten 12, 14, 16 und 18 hindurchtritt, ist der Mechanismus 20 so konfiguriert, dass er eine Kraft auf den Kurbelzapfen 22 an zwei Stellen aufbringt, nämlich zwischen den Kassetten 12 und 14 und den Kassetten 16 und 18.
Insbesondere ist in den 2 und 3 ein Vier-Phasen-Leitungsschutzschalter dargestellt. Hier sind der Betätigungsmechanismus 20 und insbesondere die Seitenrahmen 24 entlang den Außenwänden der innersten Kassetten 14 und 16 positioniert. Diese Positionierung des Betätigungsmechanismus 20 ermöglicht, dass die aufgebrachte Kraft des Betätigungsmechanismus 20 auf den Kurbelzapfen 22 bei einer Position zwischen den Kassetten 12 und 14 und Kassetten 16 und 18 aufgebracht wird. Dieses ermöglicht, dass eine gleichmäßige Kraft aus dem Kurbelzapfen 22 auf die Stromkreisunterbrecher jeder Kassette aufgebracht wird.
Zusätzlich ermöglicht die Konfiguration des Handgriffjoches 24 die Positionierung der Feder 34 in dem zwischen den Kassetten 14 und 16 angeordneten Spalt. Dieses ermöglicht es, dass der untere Abschnitt der Feder 34 an dem Gelenkstift 32 an einer tieferen Position als die Oberseite der Kassetten 12 bis 18 zu befestigen. Dieses ermöglicht es dem Mechanismus 20 eine größere Feder 34 zu verwenden, da die Konstruktion des Mechanismus 20 nicht durch die Oberseiten der Kassettenkörperabschnitte beschränkt ist, wie es in einem Mechanismus der Fall wäre, der über nur einer einzigen Kassette positioniert ist.
Demzufolge, und durch die Verwendung einer größeren Feder 34, ist der Mechanismus 20 in der Lage, eine größere Kraft auf die Stromkreisunterbrecher der Kassetten 12 bis 18 auszuüben. Ferner wird diese Kraft symmetrisch über den gesamten Leitungsschutzschalter aufgebracht. Zusätzlich, und da zwei Wippen 50 und ein Paar von Gestängemechanismen 30 verwendet werden, wird das Kraftmoment einer größeren Feder leicht durch die Konfiguration des Mechanismus 20 gehandhabt.
In den 11 und 12 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei hier Komponententeile, die analoge oder ähnliche Funktionen ausführen, mit um 100 erhöhten Nummern bezeichnet sind.
In dieser Ausführungsform ist das Handgriffjoch 126 und demzufolge der Handgriff 138 so konfiguriert, dass er zu einem einzigen Pol oder einer Kassette eines Vier-Phasen-Leitungsschutzschalter ausgerichtet ist. Dieses Merkmal ist von besonderer Wichtigkeit in Anwendungen, in welchen sowohl Dreipol- als auch Vierpol-Leitungsschutzschalter verwendet werden.
Die Platzierung des Handgriffs 138 gemäß Darstellung in 11 macht den Vierpol-Leitungsschutzschalter von 11 und 12 mit bestimmten Gerätetypen kompatibel, welche sowohl Dreipol- als auch Vierpol-Leitungsschutzschalter verwenden.
Zusätzlich ermöglicht eine derartige Konfiguration die Ausrichtung der Handgriffe von mehreren Leitungsschutzschaltern unabhängig von dem verwendeten Typ.
Als eine Alternative, und da der Handgriff 138 direkt über der Kassette 116 positioniert ist, sind ein Paar von Federn 134 an dem Stift 136 und dem Gelenkstift 132 befestigt.

Claims

Leitungsschutzschalter (10) aufweisend: a) einen ersten (12), zweiten (14), dritten (16) und vierten Pol (18), wovon jeder Pol einen Stromkreisunterbrechungsmechanismus (21) besitzt, wobei die zweiten und dritten Pole bei einer Position zwischen den ersten und vierten Polen angeordnet sind; b) ein längliches Element (22) zum Manipulieren des Stromkreisunterbrechungsmechanismus der ersten, zweiten, dritten und vierten Pole; und c) einen Betätigungsmechanismus (20) zum Aufbringen einer Kraft auf das längliche Element (22), wobei der Betätigungsmechanismus (20) eine Kraft auf das längliche Element (22) bei einer ersten Position und einer zweiten Position aufbringt, wobei sich die erste Position zwischen den ersten und zweiten Polen befindet, und sich die zweite Position zwischen den dritten und vierten Polen befindet; und der Betätigungsmechanismus (20) aufweist: d) ein Hangriffjoch (26), und e) ein Paar von Gestängemechanismen (30) zum Übertragen einer von einem Benutzer aufgebrachten Kraft aus dem Handgriffjoch (26) auf das längliche Element (22); dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus (20) ferner aufweist: f) eine Feder (34), die an dem Handgriffjoch an einem ersten Ende und an dem Gestängemechanismus (30) an einem zweiten Ende befestigt ist, wobei die Feder (34) manipuliert ist, um eine Vorspannungskraft zum Drücken auf den Gestängemechanismus (30) zu erzeugen, wenn das Handgriffjoch (26) bewegt wird, wodurch die Vorspannungskraft den Stromkreisunterbrechungsmechanismus (21) in einer geschlossenen oder stromführenden Position hält.
Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1, wobei der Betätigungsmechanismus ferner aufweist: i) ein Paar von Seitenwänden (24), wovon jede eine Innenoberfläche und Außenoberfläche aufweist, wobei eine von den Seitenwänden bei der ersten Position positioniert ist und die andere bei der zweiten Position; ii) ein Paar von Eingriffsarmen (42), wobei einer von den Eingriffsarmen zur Bewegung auf einer von den Außenwänden befestigt ist und der andere zur Bewegung auf der Außenoberfläche der anderen Seitenwand befestigt ist; wobei: das Handgriffjoch (26) zur Bewegung auf den Seitenwänden (24) befestigt ist; und das Paar der Gestängemechanismen (30) zum Übertragen einer von einem Benutzer aufgebrachten Kraft aus dem Handgriffjoch (26) auf die Eingriffsarme (42) dient.
Leitungsschutzschalter nach Anspruch 2, wobei die Eingriffsarme jeweils eine Öffnung (44) haben, die so konfiguriert, dimensioniert und positioniert ist, dass sie das längliche Element (22) aufnehmen.
Leitungsschutzschalter nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Handgriffjoch so konfiguriert ist, dass es ein Paar von Seitenarmen besitzt, wobei das Paar der Seitenarme in einer gegenüberliegenden Abstandsbeziehung angeordnet und für eine Positionierung zur Bewegung um einen Punkt auf den Außenwänden der Seitenwände konfiguriert ist.
Leitungsschutzschalter nach Anspruch 2, wobei das Handgriffjoch so konfiguriert ist, dass es einen Handgriffbefestigungsabschnitt besitzt, und der Handgriffbefestigungsabschnitt so konfiguriert, dimensioniert und positioniert ist, dass er den Handgriff zu einem der Pole ausrichtet.
Leitungsschutzschalter nach Anspruch 2, wobei die Feder (34) zwischen den Seitenwänden (24) positioniert und an dem Gestängemechanismus (30) an dem zweiten Ende der Feder über einem Stift (36) befestigt ist, wobei der Stift an jeder von den Seitenwänden befestigt ist.