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Elektrischer Schalter Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen
Schalter, insbesondere auf einen elektrischen Drehschalter, bei dem die mit dem
Rotor verbundenen Kontaktbrücken nach Art von Messerkontakten mit den am Stator
befestigten Speise- und Verbraucherkontakten in Eingriff gelangen.
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Bei derartigen Drehschaltern ist es wichtig, daß die Kontaktstellen
eine möglichst gleichmäßige Strombelastung erhalten, was wiederum voraussetzt, daß
sämtliche in einer Stromleitung liegenden Kontakte annähernd den gleichen Anpreßdruck
erhalten. Diese Forderung ist bei den bekannten Schaltern nur sehr schwer zu erfüllen,
insbesondere wenn der Schalter eine größere Anzahl von Strombrücken aufweist. Die
bei der Herstellung solcher Schalter unvermeidbaren Toleranzen wirken sich hierbei
sehr störend aus und bewirken auch, daß die einzelnen Strombrücken untereinander
mit verschiedenem Anpreßdruck mit den Speise- bzw. Verbraucherkontakten in Verbindung
stehen.
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Es sind Schalter bekanntgeworden, die die verschiedene Bauhöhe der
Festkontakte durch federnde Gegenkontakte auszugleichen versuchen, wobei diese Schalter
mit messerartigen Kontakten arbeiten. Die Federung zweier Brückenstege, die eine
Kontaktbrücke bilden, erfolgt aber dabei derart, daß der Kontaktdruck bei unterschiedlicher
Bauhöhe der Festkontakte verschieden groß ist. Dies rührt daher, weil ein Steg einer
Kontaktbrücke mehr aus seiner Mittellage entfernt wird als der andere und dadurch
die eine Feder mehr auslenkt und beansprucht als die andere. Dadurch ergibt sich
aber ein ungleicher Kontaktdruck, so daß keine gleichmäßige Strombelastung der Stege
gewährleistet ist. Dies führt
unter Umständen durch Verschmoren
der Kontakte zu vorzeitigem Verschleiß der Schalter.
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Durch den nach der Erfindung vorgeschlagenen Schalter werden die oben
geschilderten Nachteile vermieden. Darüber hinaus zeichnet sich der nach der Erfindung
vorgeschlagene Schalter durch seinen einfachen und in der Herstellung billigen Aufbau,
durch niedrige Bauhöhe, gute Kontaktgabe, l%-Iomentausschaltung und durch eine günstige
Anschlußmöglichkeit aus. Ein besonderer Vorzug ist weiterhin darin zu sehen, daß
durch Änderung nur weniger einfacher Bauelemente Schalter für verschiedene Polzahl
aus den ihn zusammensetzenden Einzelteilen hergestellt werden können.
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Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, die Kontaktbrücken des Schalters
in Richtung der Schalterachse beweglich vorzusehen und eine besondere Federung anzubringen,
durch welche die Kontaktbrücken in der Einschaltstellung gegen die Speise- bzw.
Verbraucherkontakte gepreßt werden. Insbesondere sollen nach der Erfindung die Kontaktbrücken
zweiteilig ausgebildet sein, wobei jeder dieser Brückenstege sich in der Einschaltstellung
federnd gegen die festen Speise- und Verbraucherkontakte legt. Für die Federung
können normale Schraubenfedern vorgesehen sein. Um ein einwandfreies Ineinandergreifen
der Speise- und Verbraucherkontakte mit den Brückenkontakten zu gewährleisten, empfiehlt
es sich, die Speise- und Verbraucherkontakte entweder messerartig auszubilden oder
sie wenigstens an den schmalen Kanten abzurunden. Aus dem gleichen Grund können
die die Brücke bildenden Leiterteile aus einem Flachprofil bestehen, dessen Querschnitt
gewölbt ausgebildet ist und deren erhabene Seiten einander zugekehrt sind. Die Herstellung
der die Kontaktbrücke bildenden Leiterteile aus einem gewölbten Flachprofil hat
den weiteren Vorteil einer erhöhten Biegefestigkeit, so daß diese auch aus einem
weicheren, gut leitenden Material hergestellt werden können. Durch das gewölbte
Profil ergibt sich auch ein guter Federsitz, so daß die Verwendung von Federtellern
nicht erforderlich ist. Zur Herstellung einer guten Flächenberührung zwischen den
festen und beweglichen Kontakten können die die Kontaktbrücke bildenden Leiterteile
mit erhöhten Flächen, sogenannten Punktkontakten, versehen sein. Um zu einem in
der Herstellung einfachen und billigen Schalter zu gelangen, wird nach der weiteren
Erfindung vorgeschlagen, den die Speise-und Verbraucherkontakte aufnehmenden Statorkörper
aus einer Grund- und einer Frontplatte, vorzugsweise aus Stahlblech, aus zwischen
dieser Grundplatte und Frontplatte gelegenen kräftigen Isolierringen, ferner aus
vorzugsweise vier die Grund- und Frontplatte und die Isolierringe durchsetzenden
Stehbolzen und aus Abstandshülsen im wesentlichen aufzubauen. Die Speise- bzw. Verbraucherkontakte
können dann auf den Isolierringen zwischen je zwei durchgehenden Bolzen aufgeschraubt
sehn, wobei sie mit einem Ende in den von dem Rotor eingenommenen Innenraum und
mit dem anderen Ende zum Anschluß an die Stromzuleitungen über den Statorkörper
vorstehen können. Die nach außen vorstehenden Enden werden mit den Kontaktschrauben
versehen.
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Nach der Erfindung kann der Rotor des Schalters in ganz ähnlicher
Weise aufgebaut sein und ebenfalls aus einer Grund- und Frontplatte aus Stähl, ferner
aus zwischen diesen beiden Platten gelegenen Isolierringen, diese Platten und die
Isolierringe durchsetzenden Stehbolzen und aus zwischen den Platten und den Isolierringen
gelegenen Abstandshülsen besteben. Die Grund- und Frontplatte des Rotors ist zweckvoll
mit einem Lagerzapfen zur Lagerung des Rotors in dem Stator versehen. Die zweiteiligen
Kontaktbrücken können hierbei zu beiden Seiten eines Isolierringes und zwischen
je zwei der Säulen des Rotors in Achsrichtung beweglieh vorgesehen sein.
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Um hierbei auch große Toleranzen zwischen der Lage der Speise- und
Verbraucherkontakte einerseits und der Lage der Strombrücken andererseits ausgleichen
zu können, ohne daß bei zweiteiliger Ausbildung der Kontaktbrücken die insgesamt
vier Kontaktstellen in jedem Leitungsweg verschieden große Anpreßdrücke aufweisen,
kann nach der weiteren Erfindung die Befestigung der die Kontaktbrücken bildenden
Kontaktbrückenstege über frei bewegliche Bolzen erfolgen, die sowohl die Kontaktbrücken
als auch die Isolierringe durch entsprechend groß bemessene Bohrungen durchsetzen,
wobei zwischen den verstärkten Bolzenenden und dem diesem Ende gegenüberliegenden
Leiter je eine Druckfeder vorgesehen ist. Durch. die freie Beweglichkeit dieser
Bolzen und die auf jeder Seite vorgesehenen Schraubenfedern werden einseitige Drücke
zwischen den festen und beweglichen Kontakten mit Sicherheit vermieden. Um auch
vor allem beim vielpoligen Schaltei Toleranzen in der unterschiedlichen Lage zwischen
Rotorkörper und Stator ausgleichen zu können wird gemäß. der weiteren Erfindung
vorgeschlagen den Rotor in Achsrichtung verschiebbar zu lagern und zur Fixierung
seiner Lage eine Druckfeder vorzugsweise zwischen den Frontplatten von Staton und
Rotor, vorzusehen.
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Ein einwandfreies Ausschalten ohne Stehenbleiben des Rotors kann durch
eine an sich bekannte Rückstellvorrichtung in Verbindung mit einem zwischen Rotorwelle
und Handgriff vorgesehenen Freilauf erzielt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel zu der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Schalter nach der Erfindung in einer Seitenansicht
und teilweise im Schnitt; Fig. 2 zeigt den gleichen Schalter wie Fig. i in einem
Querschnitt A-A von oben gesehen, und Fig. 3 zeigt den Schalter gemäß Fig. i in
einem Querschnitt B-B ebenfalls von oben gesehen.
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Das Gerüst des Stators besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte
i, einer Deckplatte a, beide aus Stahlblech, die mit Hilfe von vier an ihren Enden
mit Gewinde versehenen Stehbolzen 3 und entsprechenden Muttern 4 gegeneinander verschraubt
sind.
Zwischen Grund- und Frontplatte befinden sich in etwa gleichem Abstand voneinander
und in etwas größerem Abstand von der Grund-und Frontplatte von den Bolzen gehalten
drei Kontaktträgerringe 5 aus Isoliermaterial, deren gegenseitiger Abstand durch
Abstandshülsen 6 festgelegt ist. Diese Abstandshülsen können ebenfalls aus Isoliermaterial
hergestellt sein. Die drei Kontaktträgerringe sind jeweils an zwei gegenüberliegenden
Stellen mit den zur Stromzu- und Stromabführung dienenden Kontaktteilen 7, 8 und
9 versehen, von denen die mit dem oberen und unteren Kontaktträgerring verbundenen
Kontaktteile 7 bzw. 9 in gleicher Ebene liegen, während die mit dem mittleren Kontaktträgerring
verbundenen Kontaktteile 8 in einer zu der zuerst genannten Ebene um 9o'° gedrehten
Ebene liegen. Die Kontaktteile 7 bis 9 sind jeweils durch zwei mit ihrem Kopf auf
dem Kontaktträgerring aufsitzende Schrauben io mit den Kontaktträgerringen fest
und gegen Verdrehen gesichert befestigt. Die Enden der Kontaktteile 7 bis 9 sind
mit Muttergewinde versehen, in die Kontaktschrauben i i unter Zwischenlage von Unterlegscheiben
12 eingeschraubt sind. Die Kontaktteile 7 bis 9 ragen so weit aus dem im wesentlichen
durch die Kontaktträgerringe festgelegten Umriß des Schalters hinaus, daß die Kontaktschrauben
i i, die zweckmäßig sowohl mit einem Sechskantkopf und einem Schraubenschlitz im
Kopf versehen sein können, bei der Montage der Zuleitungen bequem zugänglich sind.
Bei den übereinanderliegenden Kontaktteilen 7 bis 9 können die jeweils unteren aus
dem gleichen Grund über die darüberliegenden nach außen vorstehen. Der Rotor des
Schalters zeigt einen ähnlichen Aufbau wie der Stator. Das Gerüst des Rotors besteht
aus einer Grundplatte 13 und einer Deckplatte 1,4 aus Stahl, an deren Innenseite
jeweils ein Isolierring 15 vorgesehen sein kann. Zwischen Grundplatte 13 und Deckplatte
14. liegen ebenfalls vier, jedoch im Durchmesser schwächere Bolzen 16, deren mit
Gewinde versehenen Enden Muttern 17 tragen. Zwischen Grund- und Deckplatte 13 und
14 liegen von den Bolzen gehalten etwa im gleichen Abstand voneinander bzw. von
der Grund- und Deckplatte Isolierringe 18, deren gegenseitiger Abstand durch Isolierhülsen
i9 festgelegt ist. Mit der Grundplatte 13 ist eine Vierkantwelle 2o verbunden (Fig.
3), deren unteres zylindrisches Ende 21 (Fig. i) in einer entsprechenden zentralen
Bohrung der Grundplatte i des Stators gelagert ist. Auf der Vierkantwelle 2o nahe
ihrem unteren Ende sitzt ein Hebel 22, in dessen Bohrung 23 das umgewinkelte Ende
eines Stiftes 24 eingreift. Das andere Ende des Stiftes 24 ist in einer Öffnung
in einem quer zu der Grundplatte i umgeflanschten Lappen 25 verschiebbar. Zwischen
diesem Lappen 25 und einer mit dem Stift fest verbundenen Scheibe 26 befindet sich
eine Druckfeder 27. Die Grundplatte weist außerdem zwei als Anschläge für den Hebel
22 dienende mit der Grundplatte zweckmäßig vernietete Pföstchen 28 und 29 auf (Fig.
3). In Fig. 3 sind der Hebel 22 und der Stift 24 in zwei Lagen dargestellt. Die
mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage entspricht der Schalterstellung bei eingeschaltetem
Rotor und gespannter Druckfeder 27, die strichpunktiert dargestellte Lage entspricht
der Schalterstellung bei ausgeschaltetem Rotor und entspannter Druckfeder 27.
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Die Lage des Rotors und des Hebels 22 wird durch ein Abstandsstück
30, z. B. aus Isoliermaterial, zwischen Grundplatte 13 und Hebel 22 und durch Ringscheiben
31 zwischen dem Hebel 22 und der Grundplatte i des Stators fixiert (Fig.
i). Die andere Lagerung des Rotors erfolgt durch die in der Deckplatte 2 geführte
Welle 32, die an ihrem oberen Ende das Nabenteil 33 mit den zweckmäßig aus Isoliermaterial
bestehenden Handgriffen 3.4 trägt. Zwischen der Welle 32 und der Nabe 33 kann ein
Freilauf, d. h. ein toter Gang, vorgesehen sein. Die Welle 32 weist einen vierkantigen
Querschnitt auf und ist mit Hilfe eines Ringes 32' in der Frontplatte 14 des Rotors
gelagert. Außerdem ist noch zwischen der Frontplatte 2 des Stators und der Frontplatte
1,4 des Rotors eine Druckfeder 35 vorgesehen. Diese Druckfeder 35 drückt den Rotor
im ganzen gegen die Grundplatte i des Stators, gestattet jedoch eine geringe Verschiebung
des Rotors in Richtung auf das obere Lager des Schalters.
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Wie in den Figuren dargestellt, bestehen die als Zu- und Ableitung
dienenden Kontaktteile 7 bis 9 aus flachen Schienenstücken, deren Schmalseiten zweckmäßig
leicht abgerundet sind. Die zur Überbrückung dieser Kontaktteile dienenden Kontaktbrücken
sind nach der Erfindung zweiteilig und bestehen im wesentlichen aus zwei mit ihren
erhabenen Seiten gegeneinanderliegenden Stegen 36. Diese Stege 36 sind jeweils zu
beiden Seiten eines Isolierringes 18 und durch die zwischen zwei Gruppen von Isolierhülsen
i9 bestehenden Lücken durch den Rotor hindurchgesteckt und so lang gewählt, daß
sie die nach innen die Kontaktträgerringe überragenden Kontaktteile 7 bis 9 übergreifen
können. Sie werden in ihrer Lage durch Bolzen 37 gehalten, die in entsprechenden
Bohrungen in den Isolierringen 18 und in den gewölbten Stegen 36 liegen. Zwischen
den mit einem Kopf bzw. einer Scheibe versehenen Bolzenenden und dem jeweiligen
benachbarten Steg 36 befindet sich weiterhin noch eine kleine Schraubenfeder 38.
Die in der Mitte gelegene Kontaktbrücke ist entsprechend den um 90'° versetzten
Kontaktteilen 8 am Stator ebenfalls um 9ö° zu den beiden anderen Kontaktbrücken
versetzt im Rotor versehen.
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Die Arbeitsweise des Schalters ist aus dem Vorausgehenden ohne weiteres
verständlich. In der ausgeschalteten Stellung hält die Druckfeder 27 den Rotor über
den Hebel 22 in der in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Lage fest. Durch kräftiges
Verdrehen der Handgriffe 34 kann unter Spannen der Feder 27 der Schalter eingeschaltet
werden, wobei sich die Kontaktteile 7 bis 9 des Schalters zwischen die gewölbten
Flächen der Stege 36 der Kontaktbrücken legen. Die Auflageflächen der Stege 36 können
aus kreisförmigen, vorzugsweise ebenen Flächen, sogenannten Punktkontakten bestehen.
Hierbei werden
die bereits unter einer gewissen Vorspannung stehenden
Druckfedern 38 noch weiter gespannt. Auf Grund der freien Beweglichkeit der Stege
36 bzw. der Bolzen 37 ist dafür gesorgt, daß die Kontaktdrücke an den vier Kontaktstellen
jeder Leitungsbrücke praktisch gleich sind; wodurch eine gleichmäßige Strombelastung
sämtlicher Kontaktstellen gewährleistet ist. Die durch geringe Längenunterschiede
möglicherweise entstehenden verschieden große Kontaktdrücke der einzelnen Strombrücken
werden dadurch ausgeglichen, daß der Rotor als Ganzes sich entgegen der Kraft der
Feder 35 axial bewegen kann. Beim Ausschälten des Schalters wird durch den vorgesehenen
Freilauf bzw. den toten Gang zwischen der Welle 32 und Nabe 33 und durch die Rückstellkraft
der Feder 27 ein schnelles und sicheres Ausschalten ohne Stehenbleiben des Rotors
im Abrißpunkt erzielt. Die Feder 27 hält den Rotor auch in der Ausschaltstellung
sicher fest.
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Der in dem Ausführungsbeispiel beschriebene Schalter soll als Trennschalter
benutzt werden. Durch eine geeignete Abänderung kann er aber auch als Umschalter
ausgebildet sein, und zwar können zu diesem Zweck mit jedem Kontaktträgerring zwei
Paare vorzugsweise um 9o° versetzt angeordnete Kontaktteile vorgesehen sein, von
denen jeweils zwei benachbarte, zur Stromzuführung dienende Kontaktteile miteinander
leitend verbunden sein können. Der Schalter nach der Erfindung kann sowohl als Einbauschalter
insbesondere für den Einbau in gekapselte Verteileranlagen, als auch als Anbauschalter
insbesondere für Schalttafeln und ähnliche Schaltanlagen benutzt werden. Beim Einbau
des Schalters kann die zweckmäßig mit entsprechenden Bohrungen versehene Grundplatte
des Schalters zum Befestigen benutzt werden. Für den Anbau des Schalters an eine
Schalttafel können beispielsweise die vier den Stator aufbauenden Bolzen mit ihrem
Gewindeende ein Stück über die Frontplatte hinausragen und mit Muttern zum Befestigen
des Schalters an der Schalttafel versehen sein. In diesem Falle empfiehlt es sich,
auch die Welle zwischen der Nabe des Handgriffes und der Frontplatte etwas zu verlängern.
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In dem Ausführungsbeispiel ist ein dreipoliger Trennschalter dargestellt,
doch kann natürlich der Schalter auch mit einer anderen Polzahl, z. B. ein-, zwei-
oder mehrpolig ausgeführt sein: Hierbei ist lediglich notwendig, für Stator und
Rotor Bolzen verschiedener Länge vorrätig zu halten, da die übrigen Teile des Schalters,
insbesondere die Kontaktträgerringe, die Abstandshülsen, die Kontakt-und Leiterteile
der Strombrücken usw. in gleicher Ausführung für verschiedene Polzahl benutzt werden
können. Für Schalter verschiedener maximaler Strombelastung können die Schalter
insgesamt in verschiedenen Abmessungen ausgeführt sein.