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Schaltstücke -Anordnung Die Erfindung bezieht sich auf den Aufbau
und die Anordnung von Schaltstücken an elektrischen Schaltern od. dgl.
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Der Abbrand, der bei der Betätigung von Schaltern od. dgl. an den
Schaltstücken auftritt, verändert oft die Wirkungsweise der Schaltstücke-Anordnung
in nicht gewünschter und für den Betrieb nachteiliger Weise.
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Bei Schaltgeräten mit einpoliger Unterbrechung wird die Anordnung
der Schaltstücke meist so getroffen, daß für das Ein- und Ausschaltfeuer eine andere
Stromübergangsstelle gewählt wird als für den dauernden Stromübergang, um an diesem
einen möglichst geringen Kontaktwiderstand zu erhalten. Die Kontakte führen beim
Einschaltvorgang z. B. dann nach ihrer ersten gegenseitigen Berührung zunächst bis
zur Erreichung der gegenseitigen endgültigen Einschaltstellung eine Relativbewegung,
wie z. B. einen Wälzvorgang, aufeinander aus. Aber auch bei diesen Anordnungen und
der geläufigen starren Form der Schaltstücke geht jene gewünschte Wirkung mit zunehmendem
Abbrand der Kontakte verloren, denn die Zone des Schaltfeuers bzw. der ersten Berührung
beim Einschaltvorgang oder letzten Berührungsstelle beim Abschaltvorgang zwischen
den Kontakten rückt im Laufe des Betriebes immer mehr an die Dauerkontaktstelle
heran.
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Bei einer doppelpoligen Unterbrechung im Sinn einer Unterbrechung
mittels einer Schaltbrücke, die
als Schaltstück an beiden Enden
gegenüber Gegenkontakten j e eine Trennstrecke bildet oder überbrückt, ist es praktisch
nicht möglich, beide Schaltstellen gleichzeitig zur Wirkung zu bringen. Immer wird
das eine Ende der Schaltbrücke bei dem Schließvorgang nacheilen. Dieses Schaltbrückenende
und der Gegenkontakt übernehmen also das Einschaltfeuer. Da zwischen diesen Kontakten
auch wieder die erste Trennstrecke beim Abschaltvorgang entsteht, müssen diese Kontakte
auch das Ausschaltfeuer übernehmen. Die Schaltbrücke stellt sich daher wegen des
einseitigen Abbrandes immer schiefer ein, und die Lebensdauer der Schaltstücke sinkt
auf die Hälfte herab. Es wäre daher erwünscht, den Abbrand selbsttätig von der einen
auf die andere Schaltstelle an der Schaltbrücke zu verlagern.
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Bei Schaltstücken von Geräten, an denen Lichtbögen auftreten, wurde
nun erkannt, daß durch das beim Schalten entstehende Schaltfeuer in der Oberfläche
der Schaltstücke erhebliche mechanische Spannungen entstehen und dali diese zu einer
bleibenden Verformung der Schaltstücke führen können. Der Erfindung liegt nun die
Erkenntnis zugrunde, daß diese Spannungen die Neigung haben, den Schaltstücken an
ihren kontaktgebenden Flächen eine solche Krümmung zu geben, deren konkave Seite
dem Gegenkontakt zugewandt ist. Erfolgt also an einem Schaltstück ein Abbrand und
wird den genannten Spannungen Gelegenheit gegeben, sieh auszuwirken, so gelingt
es auf diese Weise, den Abbrand durch den an dem Kontaktstück durch die Oberflächenspannungen
entstehenden Vorschub zu kompensieren für die Aufrechterhaltung der erwünschten
gegenseitigen Lage der Kontakte an der Trennstelle.
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Erfindungsgemäß werden die Schaltstücke bzw. ihre unmittelbaren Träger
daher an dem Schaltergestänge zur Nutzanwendung dieses technischen Effektes mit
einem solchen; Widerstandsmoment aufgebaut bzw. ausgebildet, daß jene selbsttätige
Verformung der Schaltstücke begünstigt wird, welche eine Folge von Oberflächenspannungen
ist, die an den Schaltstücken durch die Schaltlichtbögen ausgelöst weiden, so daß
der den Abbrand der Schaltstücke kompensierende Vorschub zur Erhaltung bzw. selbsttätigen
Nachstellung der gegenseitigen Lage der Schaltstücke an jeder Trennstelle in begünstigster
Weise entsteht.
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Diese verbesserte Wirkung des Zusammenarbeitens von Schaltstücken
bezieht sich sowohl auf Schaltgeräte mit einer Trennstelle zwischen zwei Schaltstücken
je Leitungszug, ungeachtet dessen, ob die Kontakte am Anfang oder Ende des Schaltvorganges
eine gegenseitige Relativbewegung aufeinander ausführen oder nicht, als auch auf
Geräte mit mehreren Trennstellen je Leitungszug, die also mit Schaltbrücken statt
Schalthebeln arbeiten. Ferner kann die Erfindung an einen oder beiden je Trennstelle
zusammenarbeitenden Kontakten benutzt werden.
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Zur Erzielung des erfindungsgemäßen Effektes kann das Widerstandsmoment
des unmittelbar das Schaltstück tragenden oder bildenden Teiles geringer bemessen
werden als an dem eigentlichen Schalthebel. Ferner kann das Widerstandsmoment über
die ganze Länge des Schaltstückes bzw. eines Teiles, welcher es trägt, nach einer
bestimmten geeigneten Kennlinie sich stetig oder unstetig verändern.
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Eine Verringerung des Widerstandsmomentes läßt sich im einfachsten
Fall durch eine Schwächung des Querschnittes mit Rücksicht auf die in Frage kommende
Krümmungsrichtung erreichen. Mit der Schwächung des Querschnittes kann aber ein
erhöhter Widerstand für den Wärmestrom entstehen, welcher von der Kontaktsteile
insbesondere nach deren lichtbogenmäßiger Beanspruchung abfließen möchte. Das würde
also eine Erhöhung der Schaltstücke-Erwärmung begünstigen. An den Schaltstücken
soll jedoch für ihre Kühlung eine gute Wärmeabfuhr stattfinden. Erfindungsgemäß
wird dann hierfür die Oberfläche der Schaltstücke bzw. ihrer Träger an nicht an
der Kontaktgabe beteiligten Flächenteilen künstlich vergrößert. Dies kann z. B.
durch angesetzte oder angepunktete Teile erfolgen. Eine vorzugsweise Ausführungsform
kann in diesem Sinn auch gewählt werden durch eine unmittelbare Formgebung der Schaltstücke
oder ihrer Träger, z. B. durch Einarbeiten von geeignetem Einschnitten oder Kerben
in die Schaltstücke bzw. Schaltstücketräger an den genannten, nicht an der Kontaktgäbe
beteiligten Stellen.
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Während bei einem einpoligen erfindungsgemäß aufgebauten Schalter
bei geeigneter Bemessung nur der Abbrand an der einen Trennstelle durch den selbsttätigen
Vorschub des Schaltstückes bzw. seines Trägers ausgeglichen wird, führt die Anwendung
der Erfindung an Geräten mit Schaltbrücken mit je zwei Unterbrechungsstellen je
Leitungszug zu einer selbsttätigen abwechselnden Verlagerung des Abbrandes im Verlauf
der Schaltvorgangfolge von den Schaltstücken der einen Trennstelle nach einer gewissen
Beanspruchung bzw. einem gewissen entstandenen Abbrand an die Schaltstücke der anderen
Trennstelle.
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Ausführungsbeispiele für ,die Anwendung der Erfindung veranschaulichen
die Zeichnungen. In den Fig. i und 2 bezeichnet z das ortsfeste Schaltstück an einem
Träger 2. 3 ist das bewegliche Schaltstück, getragen von einem Hebel q.. An diesem
ist in einer halbzylinderförmigen Pfanne ein Drehbolzen 5 mittels eines U-förmigen
Bügels 6 gehalten, der unter der Schraube 7 festgespannt ist. Diese dient gleichzeitig
für den Anschluß der elektrischen Leitung $. An der Schaltbrücke 9 des Schaltgerätes
ist ein Teil io befestigt als Lager-und Anschlagkörper für den Hebel 4. Der Drehbolzen
5 ist in einer halbzylinderförmigen Pfanne des Teiles io schwenkbar gelagert. In
diesem Lager wird der Hebel q. durch eine Druckfeder i i gehalten, welche auf einem
an io befestigten Bolzen i2 zwischen einer nach außen abgestützten Scheibe 13 und
dem Hebel 4 mit Vorspannung eingesetzt ist. In seitlicher Richtung ist der Hebel
4 durch die Schenkelenden des U-Bügels 6 in seiner Lage
gehalten.
Die Feder i i sorgt gleichzeitig für den erforderlichen Anpreßdruck zwischen den
Kontaktstücken i und 3.
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Fig. i veranschaulicht die Stellung der Schaltkontakte im Zeitpunkt
der ersten Berührung beim Einschaltvorgang und der letzten Berührung beim Ausschaltvorgang
mit dem gegenseitigen Berührungspunkt A in der Bildebene, Fig. 2 die gegenseitige
Schaltstücke-Stellung nach der vollendeten Einschaltung des Gerätes mit dem Berührungspunkt
B der Kontakte in der Bildebene. Der Hebe.1 q. ist an dem Teil, wo er das Schaltstück
3 trägt, durch Verringerung des Querschnittes nach dem freien Ende zu mit einem
stetig abnehmenden Widerstandsmoment ausgebildet. Oberflächenspannungen, welche
an der Kontaktfläche des Schaltstückes 3 ausgelöst werden, haben also ein leichteres
Spiel, dieses Schaltstück in Richtung auf den Gegenkontakt i zu zu verformen bzw.
zu krümmen.
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Die Fig. 3 und q. zeigen in zwei einander entsprechenden teilweisen
Wiedergaben eine Ausführungsform, bei welcher der Träger 14 des eigentlichen Schaltstückes
15 eingearbeitete Längs- und Quernuten 16 und 17 an der der Kontaktfläche abgewandten
Seite besitzt, so daß er gewissermaßen mit Höckern besetzt ist. Diese vergrößern
einerseits die Oberfläche für die Wärmeabfuhr vom Schaltstück und dessen Kühlung,
andererseits ergeben sie gleichzeitig eine Verringerung des Widerstandsmoments für
die leichtere Verformung des Schaltstückträgers unter der Wirkung der Oberflächenspannungen
für den selbsttätigen Vorschub des Schaltstückes zum Ausgleich der gegenseitigen
Stellung der Kontakte wegen des entstandenen Ab-Brandes, wie es der eingetragene
Pfeil andeutet.
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Die Fig. q. zeigt eine beispielsweise Ausführung mit zwei ortsfesten
Schaltstücken 18 und i9 an Trägern 20 und 21. Mit den ortsfesten Schaltstücken 18
und i9 arbeiten an der mittels der Stange 22 verstellbaren Schaltbrücke 23 die Schaltstücke
2q. und 25 zusammen. An den Stellen, wo die Schaltstücke getragen werden, sind die
Schaltbrücke als auch die Träger der ortsfesten Kontakte gemäß den Fig. 3 und ¢
gestaltet, um unter den Einfluß der Oberflächenspannungen, welche die Lichtbögen
hervorrufen, an den Kontaktflächen der Schaltstücke eine Verformung derselben bzw.
ihrer Träger für die Entstehung des selbsttätigen Vorschubs der Kontakte gegeneinander
zum Ausgleich eines entstehenden Abbrandes hervorzurufen.