EP1137038A2 - Schaltwelleneinheit für einen Schalter - Google Patents

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EP1137038A2
EP1137038A2 EP01106654A EP01106654A EP1137038A2 EP 1137038 A2 EP1137038 A2 EP 1137038A2 EP 01106654 A EP01106654 A EP 01106654A EP 01106654 A EP01106654 A EP 01106654A EP 1137038 A2 EP1137038 A2 EP 1137038A2
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contact element
shaft unit
switching shaft
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dead center
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Rolf-Dieter Bauer
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AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
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AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
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    • H01H73/045—Bridging contacts
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    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/102—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement
    • H01H77/104—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement with a stable blow-off position

Definitions

  • the invention relates to a switching shaft unit for a switch.
  • a switching shaft unit which is in a in Fig. 5 switch 1 shown is installed.
  • This switch has 1 a movable contact 2, which is rotatable on the axis 3 a control shaft 4 is mounted and together with this forms a switching shaft unit.
  • the control shaft 4 is even stored in a pole track housing, not shown and has two diametrically opposed satellite axes 5 and 6, when the selector shaft 4 rotates about the axis 3 can also be rotated.
  • Axis 5 is the point of attack for a hinge mechanism 7 which is connected to a ratchet lever 8 connected is.
  • the pawl lever 8 is on a Switch housing 9 positioned axis 10 pivotable stored and is in the event of an overcurrent or short circuit of a key switch 11 released to the in Fig. 5th shown separate state of the contact 2 to enable.
  • the switch lock 11 is in turn through a release lever 13 pivotable about an axis of rotation 12 actuatable.
  • the object of the invention is to provide a switching shaft unit for to provide a switch, the one has improved functionality.
  • a switching shaft unit shown in Figures 1 and 2 has a contact element 2, which is mounted on an axis 3 and is S-shaped.
  • the contact element 2 is in one in the center of the body 4 of the shift shaft unit trained slot 15 added.
  • At the extent of Switch shaft body 4 are two diametrically opposed to each other arranged slots 17 formed in which there are two Pins 19 extending parallel to one another are included are.
  • the pins 19 are at their opposite ends each with a spring 18 against each other and thus against applied to the bottoms of the slots 17.
  • the spring is located itself on the outside of the drum-like Switch shaft body 4 and are therefore only in the illustration 2 can be seen.
  • the contact element 2 In the area of the apex of the S-shaped contact element 2 is one penetrating the contact element 2 Joint axis 21 provided on which a pair laterally on Contact element attached joint elements or tabs 23 are rotatably supported at their first end. On hers the second end, the tabs 23 have recesses 22 in which the pins 19 engage.
  • the pins 19 clamped to one another and the hinge axes 21 chosen so that the pins 19 due to a support the hinge elements 23 in the closed state of the Contact element 2 do not reach the bottoms of the slots 17 can and thereby a torque on the contact element 2 exercise. This torque keeps the contact element in the closed state.
  • Control contours running symmetrically to one another 25 trained in certain in the following to explanatory opening positions of the contact element 2 with the pins 19 can be brought into contact.
  • FIG. 1 The embodiment shown is the control contour 25 through two consecutive survey levels were formed. On these elevation levels are the corresponding ones in FIG. 1 imaginary position of the pin 19 to illustrate the im following described operation of the control contour drawn.
  • the shift shaft unit is installed in the housing of a circuit breaker shown in Fig. 5 assembled.
  • the body 4 is the Switching shaft essentially immobile, being in closed state of the contacts, as in FIGS. 1 shown to 3, the contact element 2 through each other tensioned pins 19 with the interposition of Joint elements 23 is pressed against the contact conductor 27.
  • the contact element 2 Under the normal conditions of switching on and off the circuit breaker, the contact element 2 by one rotated such an angle over that with the line A in Fig. 1 marked dead center does not go out.
  • First under short circuit conditions is the swing of the Contact element 2 sufficient to by the above mentioned spring 18 generated counteracting torque overcome and thus to cross the dead center line A.
  • control contour 25 shown in FIGS. 1 and 2 also causes the contact element 2 to be short from reaching the dead center line A with the first elevation 28 of the control contour 25 comes into contact with the pins 19 and thereby the function of the point of attack for that of the Pins 19 applied return torque.
  • the this suddenly creates longer levers on the Contact element 2 causes the spring force to remain the same a strongly increasing returning torque and thus an increased deceleration of a stronger one Clockwise overcurrent in FIG. 1 accelerated contact element 2.
  • the two-stage control contour 25 works with the second Step 29, on which the imaginary position of the pin 19 in Fig. 1 with the reference symbol C that the Contact element 2 when the acceleration is too great the dead center A is braked by the fact that the Pins 19 slightly when reaching the second stage be pushed apart.
  • This load on the pins 19th acts on the rising after the dead center is exceeded and counterclockwise torque so that the contact lever 2 braked and its possible Bounce back into the dead center Closed position of the contacts is avoided.
  • a switching shaft unit for a switch has one on an axis (3) rotatably mounted, S-shaped Contact element (2) of a substantially vertical to the axis (3) acting biasing element (19) and one of this operated, in the area of the apex of the Contact element attacking joint element (23) in Closing direction and when dead center is exceeded (A) can be acted upon in the opening direction.
  • the Contact element (2) points on its the biasing element facing side a control contour (25; 28, 29) on the with an opening rotation of the contact element (2) Reaching the dead center (A) with the biasing element (19) in Intervention can be brought.

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  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Switches With Compound Operations (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Eine Schaltwelleneinheit für einen Schalter hat ein auf einer Achse (3) drehbar gelagertes, S-förmig ausgebildetes Kontaktelement (2), das von einem im wesentlichen senkrecht zur Achse (3) wirkenden Vorspannelement (19) und ein von diesem betätigtes, im Bereich der Scheitel des Kontaktelements angreifendes Gelenkelement (23) in Schließrichtung und beim Überschreiten eines Totpunkts (A) in die Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist. Das Kontaktelement (2) weist auf seiner dem Vorspannelement zugewandten Seite eine Steuerkontur (25; 28, 29) auf, die bei einer öffnenden Drehung des Kontaktelements (2) vor Erreichen des Totpunkts (A) mit dem Vorspannelement (19) in Eingriff bringbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltwelleneinheit für einen Schalter.
Aus der früheren Deutschen Patentanmeldung Nr. 19903911.9 ist eine Schaltwelleneinheit bekannt, die in einem in Fig. 5 gezeigten Schalter 1 eingebaut ist. Dieser Schalter 1 hat einen beweglichen Kontakt 2, der drehbar auf der Achse 3 einer Schaltwelle 4 gelagert ist und mit dieser zusammen eine Schaltwelleneinheit bildet. Die Schaltwelle 4 ist selbst in einem nicht dargestellten Polbahngehäuse gelagert und hat zwei diametral gegenüberliegende Satellit-Achsen 5 und 6, die bei einer Drehung der Schaltwelle 4 um die Achse 3 mitgedreht werden. Die Achse 5 ist der Angriffspunkt für einen Gelenkmechanismus 7, der mit einem Klinkenhebel 8 verbunden ist. Der Klinkenhebel 8 ist auf einer am Schaltergehäuse 9 positionierten Achse 10 schwenkbar gelagert und wird bei einem Überstrom bzw. Kurzschluß von einem Schaltschloß 11 freigegeben, um den in Fig. 5 gezeigten getrennten Zustand des Kontaktes 2 zu ermöglichen. Der Schaltschloß 11 ist seinerseits durch einen um eine Drehachse 12 schwenkbaren Auslösehebel 13 betätigbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltwelleneinheit für einen Schalter zur Verfügung zu stellen, die eine verbesserte Funktionsweise aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltwelleneinheit gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1:
eine isolierte Schnittdarstellung einer Schaltwelleneinheit gemäß der Erfindung;
Fig. 2:
eine perspektivische Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Schaltwelleneinheit;
Fig. 3:
eine vereinfachte Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Schaitwelleneinheit im geschlossenen Zustand
des Kontakts;
Fig. 4:
eine vereinfachte Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Schaltwelleneinheit im geöffneten Zustand des Kontakts; und
Fig. 5:
einen herkömmlichen Schalter mit einer darin eingebauten Schaltwelleneinheit.
Eine in den Figuren 1 und 2 gezeigte Schaltwelleneinheit hat ein Kontaktelement 2, das auf einer Achse 3 gelagert und S-förmig ausgebildet ist. Das Kontaktelement 2 ist in einem im Körper 4 der Schaltwelleneinheit mittig ausgebildeten Schlitz 15 aufgenommen. Am Umfang des Schaltwellenkörpers 4 sind zwei diametral zueinander angeordnete Schlitze 17 ausgebildet, in denen sich zwei parallel zueinander erstreckende Stifte 19 aufgenommen sind. An ihren gegenüberliegenden Enden sind die Stifte 19 mit jeweils einer Feder 18 gegeneinander und somit gegen die Böden der Schlitze 17 beaufschlagt. Die Feder befinden sich auf der Außenseite des trommelartigen Schaltwellenkörpers 4 und sind daher nur in der Darstellung der Fig. 2 zu erkennen.
Im Bereich der Scheitel des S-förmigen Kontaktelements 2 ist jeweils eine das Kontaktelement 2 durchsetzende Gelenkachse 21 vorgesehen, auf der ein Paar seitlich am Kontaktelement angebrachte Gelenkelemente bzw. Laschen 23 mit ihrem ersten Ende drehbar gelagert sind. An ihrem zweiten Ende weisen die Laschen 23 Ausnehmungen 22 auf, in denen die Stifte 19 eingreifen. Dabei sind die Positionen der zueinander gespannten Stifte 19 und der Gelenkachsen 21 so gewählt, dass die Stifte 19 wegen einer Abstützung auf den Gelenkelementen 23 im geschlossenen Zustand des Kontaktelements 2 die Böden der Schlitze 17 nicht erreichen können und dadurch ein Drehmoment auf das Kontaktelement 2 ausüben. Dieses Drehmoment hält das Kontaktelement im geschlossenen Zustand.
Im Bereich der Scheitel des Kontaktelements 2 sind symmetrisch zueinander identisch verlaufende Steuerkonturen 25 ausgebildet, die in bestimmten im folgenden noch zu erläuternden Öffnungspositionen des Kontaktelements 2 mit den Stiften 19 in Anlage bringbar sind. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Steuerkontur 25 durch zwei aufeinanderfolgende Erhebungsstufen gebildet. Auf diesen Erhebungsstufen ist in Fig. 1 die entsprechende imaginäre Position des Stiftes 19 zur Verdeutlichung der im folgenden beschriebene Funktionsweise der Steuerkontur eingezeichnet.
Zur Aufnahme ihrer Funktion wird die Schaltwelleneinheit in das in Fig. 5 gezeigte Gehäuse eines Leistungsschalters montiert. In diesem Zustand ist der Körper 4 der Schaltwelle im wesentlichen unbeweglich, wobei im geschlossenen Zustand der Kontakte, wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt, das Kontaktelement 2 durch die zueinander gespannten Stifte 19 unter Zwischenschaltung der Gelenkelemente 23 gegen die Kontaktleiter 27 gedrückt wird. Unter den normalen Bedingungen des Ein- und Ausschaltens des Leistungsschalters wird das Kontaktelement 2 um einen solchen Winkel gedreht, der über den mit der Linie A in Fig. 1 gekennzeichneten Totpunkt nicht hinausgeht. Erst unter Kurzschlussbedingungen ist der Schwung des Kontaktelements 2 ausreichend, um das durch die oben genannten Feder 18 erzeugte entgegenwirkende Drehmoment zu überwinden und somit die Totpunktlinie A zu überschreiten. Nach dem Überschreiten der Totpunktlinie A ist eine Rückführung des Kontaktelements 2 in den geschlossenen Kontaktzustand nicht mehr möglich, weil das durch die Feder 18 verursachte Drehmoment nunmehr in die entgegengesetzte Richtung, d.h. in Öffnungsrichtung wirkt. Demzufolge verbleibt das Kontaktelement in der in Fig. 4 gezeigten offenen Stellung.
Mit der in Fig. 1 und 2 gezeigten Steuerkontur 25 wird außerdem bewirkt, dass das Kontaktelement 2 bereits kurz vom Erreichen der Totpunktlinie A mit der ersten Erhebung 28 der Steuerkontur 25 in Anlage mit den Stiften 19 gelangt und dadurch die Funktion des Angriffspunkts für das von den Stiften 19 ausgeübte rückführende Drehmoment übernimmt. Der dadurch plötzlich entstehende längere Hebel am Kontaktelement 2 bewirkt bei gleichbleibender Federkraft ein stark ansteigendes rückführendes Drehmoment und somit eine verstärkte Abbremsung des bei einem stärkeren Überstrom in Richtung des Uhrzeigersinns in Fig. 1 beschleunigten Kontaktelements 2.
Die zweistufige Steuerkontur 25 bewirkt mit der zweiten Stufe 29, auf der die imaginäre Lage des Stiftes 19 in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen C gekennzeichnet ist, dass das Kontaktelement 2 bei einer zu großen Beschleunigung über den Totpunkt A hinaus dadurch abgebremst wird, dass die Stifte 19 beim Erreichen der zweiten Stufe geringfügig auseinandergedrückt werden. Diese Belastung der Stifte 19 wirkt dem nach Überschreitung des Totpunkts ansteigenden und im Uhrzeigersinn wirkenden Drehmoment entgegen, so dass das Kontakthebel 2 abgebremst und sein mögliches Zurückprallen über den Totpunkt hinaus zurück in die Schließstellung der Kontakte vermieden wird.
Auf der Grundlage des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels sind verschiedene Abwandlungen der erfindungsgemäßen Schaltwelleneinheit möglich. So zum Beispiel kann die aus den Stiften 19, den Federn 18 und den Gelenkelementen 23 bestehende Vorspannvorrichtung nur an dem einen Scheitel des S-förmigen Kontaktelements ausgebildet werden, in dem das andere Ende der jeweiligen am Stift 19 eingreifenden Feder 18 am Schaltwellenkörper 4 fest positioniert wird. Zur Vereinfachung der Fertigung des Kontaktelements kann zum Beispiel auf die zweite Stufe der Steuerkontur 25 verzichtet werden, falls die Belastungscharakteristika des betreffenden Leistungsschalters, in dem die Schaltwelleneinheit einzubauen ist, dies erlauben.
Eine Schaltwelleneinheit für einen Schalter hat ein auf einer Achse (3) drehbar gelagertes, S-förmig ausgebildetes Kontaktelement (2), das von einem im wesentlichen senkrecht zur Achse (3) wirkenden Vorspannelement (19) und ein von diesem betätigtes, im Bereich der Scheitel des Kontaktelements angreifendes Gelenkelement (23) in Schließrichtung und beim Überschreiten eines Totpunkts (A) in die Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist. Das Kontaktelement (2) weist auf seiner dem Vorspannelement zugewandten Seite eine Steuerkontur (25; 28, 29) auf, die bei einer öffnenden Drehung des Kontaktelements (2) vor Erreichen des Totpunkts (A) mit dem Vorspannelement (19) in Eingriff bringbar ist.

Claims (8)

  1. Schaltwelleneinheit für einen Schalter mit einem auf einer Achse (3) drehbar gelagerten, S-förmig ausgebildeten Kontaktelement (2), das von einem im wesentlichen senkrecht zur Achse (3) wirkenden Vorspannelement (19) und ein von diesem betätigtes, im Bereich der Scheitel des Kontaktelements angreifendes Gelenkelement (23) in Schließrichtung und beim Überschreiten eines Totpunkts (A) in die Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (2) auf seiner dem Vorspannelement zugewandten Seite eine Steuerkontur (25; 28, 29) aufweist, die bei einer öffnenden Drehung des Kontaktelements (2) vor Erreichen des Totpunkts (A) mit dem Vorspannelement (19) in Eingriff bringbar ist.
  2. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontur (25) eine Anhebungsstufe (28) aufweist, die eine Erhöhung des vom Vorspannelement (19) auf das Kontaktelement ausgeübten Drehmoments bewirkt.
  3. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anhebungsstufe (28) so angeordnet ist, daß sie unmittelbar vor Erreichung des Totpunkts (A) durch das Kontaktelement (2) mit dem Vorspannelement (19) in Eingriff bringbar ist.
  4. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontur (25) eine weitere zweite Anhebungsstufe (29) aufweist, die sich an die erste Anhebungsstufe (28) anschließt.
  5. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anhebungsstufe (29) so angeordnet ist, daß sie erst nach Erreichung des Totpunkts (A) durch das Kontaktelement (2) mit dem Vorspannelement (19) in Eingriff bringbar ist.
  6. Schaltwelleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei als Stifte (19) ausgebildete Vorspannelemente, die durch zwei an ihren Enden angreifenden Feder (18) gegeneinander gespannt sind und auf der Seite eines jeden Scheitels des Kontaktelements (2) in die mit Ausnehmungen (22) versehenen Enden jeweils eines Paars von Gelenkelementen (23) eingreifen, die mit ihren anderen Enden auf beiden Seiten des Kontaktelements (2) drehbar gelagert sind.
  7. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontur (25) nach jeder Anhebungsstufe (28, 29) Plateauabschnitte aufweist, die kein weiteres Auseinanderdrücken der Stifte (19) bewirken.
  8. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkelemente (23) eines Paares auf einer das Kontaktelement (2) durchsetzenden Achse (21) gelagert sind.
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