EP1147530B1 - Schaltwelle für einen mehrpoligen elektrischen leistungsschalter und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Schaltwelle für einen mehrpoligen elektrischen leistungsschalter und verfahren zu ihrer herstellung Download PDF

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EP1147530B1
EP1147530B1 EP99962091A EP99962091A EP1147530B1 EP 1147530 B1 EP1147530 B1 EP 1147530B1 EP 99962091 A EP99962091 A EP 99962091A EP 99962091 A EP99962091 A EP 99962091A EP 1147530 B1 EP1147530 B1 EP 1147530B1
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levers
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dye
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/46—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using rod or lever linkage, e.g. toggle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/022—Details particular to three-phase circuit breakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H2009/0088—Details of rotatable shafts common to more than one pole or switch unit

Definitions

  • the invention relates to control shaft for actuating switch contacts a multi-pole electrical circuit breaker with a central one intended for a rotatable bearing Die-cast levers protruding from the shaft for connection the selector shaft with the switch contacts and with a the switch contacts actuating energy storage. Furthermore concerns the invention a method for producing such Sound wave.
  • a switching shaft of the type mentioned is by DE 197 27 853 C1 became known.
  • the document mentioned provides for coupling shorter switching shaft units to one another.
  • one-piece switching shafts of a similar nature can be provided for all sizes of a series of circuit breakers, the same method being used for their production.
  • the invention has for its object to provide a control shaft with these properties.
  • the above object is achieved in that that the shaft shaft through a section of a tubular Semi-finished product is formed from a metal, the one higher melting point than that protruding from the shaft Has lever, and that the lever is attached to the shaft are.
  • the advantages of switching shafts, the from prefabricated individual parts by soldering or welding are produced and those which are in accordance with the aforementioned DE 197 27 853 Cl are manufactured as die-cast parts with each other combined.
  • the levers By applying the levers to a shaft tubular semi-finished products can be used with each required length and with any required number of levers be manufactured inexpensively.
  • the beneficial properties the new control shaft are related that die-cast parts are to be made smaller in size than it according to the aforementioned DE 197 27 853 Cl is the case. Amongst other things this makes the effort for quality assurance essential reduced.
  • Relatively short switching shafts as used for circuit breakers normal number of poles and with low to medium rated current can be required according to an embodiment of the Invention be constructed such that all levers by one coherent die-cast body are formed, between the levers encircling the shaft shaft Sections of the die-cast body are arranged. But it can be cheaper to make long shift shafts, everyone Lever with concentric extensions adjoining on both sides to train as a unit. Here, between the levers exposed sections of the tubular semi-finished product available his.
  • Figure 1 shows a switching shaft for a low-voltage circuit breaker in a longitudinal section.
  • FIG. 2 shows an end view of the selector shaft according to FIG Figure 1.
  • FIG. 3 shows a representation corresponding to FIG. 1 another embodiment of a control shaft for a four-pole circuit breaker.
  • the control shaft 1 has an inner Shaft shaft 2, which by a section of a tubular semi-finished product is made of steel.
  • This shaft 2 is contiguous along its entire length Die-cast body 3 enclosed by the selector shaft 1 approximately radially projecting lever 4 with one of the figures 1 and 2 removable contour.
  • Between the three Levers are located around the shaft shaft 2 enclosing Sections 5 of the die-cast body 3.
  • a pivot pin or bearing pin have levers 4 a through opening 6 near its outer end. These openings can in the manufacture of the control shaft 1 in the Diecast body 3 may be molded.
  • the switching shaft shown as a further example in FIG. 3 10 is provided for a four-pole circuit breaker.
  • the control shaft 10 contains one tubular shaft 11.
  • Shaft shaft 11 not along its entire length of one Die-cast body enclosed. Rather, levers 12 form together with axially adjoining concentric extensions 13 separate Die-cast body 14 and 15.
  • Three have Die-cast body 14 each have a lever 12 and the individual Die-cast body 15 on two such levers.
  • this or another distribution and Design of the die-cast body can be provided. Between individual die-cast bodies 14 are exposed sections 15 the shaft 11 available.
  • Switching shafts 1 or 10 The basic process flow in the production of Switching shafts 1 or 10 are described below with reference to FIG. 4 explained.
  • a selector shaft 10 according to FIG. 3 to be produced, in such a way that successively die-cast body 14 on a shaft 11 be applied.
  • the method according to FIG. 4 begins with the Provision of a shaft 11, which by a Section of an externally galvanized steel tube is formed, as already explained.
  • the shaft shaft 11 is in a Split mold 20 introduced, of which only half is shown.
  • the Casting mold 20 for individual or for all the provided levers Dimensioned switching shaft.
  • a Zinc die-cast material introduced (arrow 21, indicated is instead of a complex foundry system only a storage vessel 22).
  • the shift shaft 10 is only partially completed taken from the mold 20.
  • By successive Introducing the control shaft 10 in the mold 20 can another die-cast body 14 attached to the shaft become. Due to the galvanized surface of the Shaft 2 or 11 is a firm connection with the achieved desired adhesion.

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Abstract

Eine Schaltwelle (1) zur Betätigung von Schaltkontakten eines mehrpoligen elektrischen Leistungsschalters weist einen für eine drehbare Lagerung bestimmten Wellenschaft (2) sowie von diesem abragende Hebel (4) aus Metall-Druckguss auf. Diese Hebel (4) werden auf dem Wellenschaft (2) befestigt, der aus einem rohrförmigen Halbzeug aus einem Metall gebildet ist, das einen höheren Schmelzpunkt als die Hebel (4) aufweist. Alle Hebel einer Schaltwelle (1) können als gemeinsamer Druckgusskörper (3) oder als einzelne Druckgusskörper ausgebildet sein. Die beschriebene Gestaltung erlaubt es, Schaltwellen (1) für Leistungsschalter unterschiedlicher Baugrössen einstückig zu fertigen.

Description

Die Erfindung betrifft Schaltwelle zur Betätigung von Schaltkontakten eines mehrpoligen elektrischen Leistungsschalters mit von einem zentralen, für eine drehbare Lagerung bestimmten Wellenschaft abragenden Hebeln aus Druckguß zur Verbindung der Schaltwelle mit den Schaltkontakten und mit einem die Schaltkontakte betätigenden Energiespeicher. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schallwelle.
Eine Schaltwelle der genannten Art ist durch die
DE 197 27 853 C1 bekanntgeworden. Um die Herstellung relativ langer Schaltwellen zu erleichtern, wie sie beispielsweise für vierpolige Leistungsschalter und solche mit hohem Bemessungsstrom benötigt werden, ist nach dem genannten Dokument vorgesehen, kürzere Schaltwelleneinheiten miteinander zu kuppeln. Demgegenüber würde es vorteilhaft erscheinen, wenn für alle Baugrößen einer Baureihe von Leistungsschaltern einstükkige Schaltwellen gleichartiger Beschaffenheit bereitgestellt werden können, für deren Herstellung das gleiche Verfahren zum Einsatz kommt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltwelle mit diesen Eigenschaften zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird die vorstehende Aufgabe dadurch gelöst, daß der Wellenschaft durch einen Abschnitt eines rohrförmigen Halbzeuges aus einem Metall gebildet ist, das einen höheren Schmelzpunkt als die von dem Wellenschaft abragenden Hebel aufweist, und daß die Hebel auf dem Wellenschaft befestigt sind.
Durch die Erfindung werden die Vorteile von Schaltwellen, die aus vorgefertigten Einzelteilen durch Löten oder Schweißen hergestellt werden und solchen, die nach der erwähnten DE 197 27 853 Cl als Druckgußteile hergestellt sind, miteinander kombiniert. Durch die Aufbringung der Hebel auf einen Wellenschaft aus rohrförmigem Halbzeug können Schaltwellen mit jeder benötigten Länge und mit jeder benötigten Anzahl von Hebeln preiswert hergestellt werden. Die vorteilhaften Eigenschaften der neuen Schaltwelle stehen damit im Zusammenhang, daß Druckgußteile geringerer Größe herzustellen sind als es nach der erwähnten DE 197 27 853 Cl der Fall ist. Unter anderem wird hierdurch der Aufwand für die Qualitätssicherung wesentlich verringert.
Relativ kurze Schaltwellen, wie sie für Leistungsschalter mit normaler Polzahl und mit geringem, bis mittlerem Bemessungsstrom benötigt werden, können nach einer Ausgestaltung der Erfindung derart aufgebaut sein, daß alle Hebel durch einen zusammenhängenden Druckgußkörper gebildet sind, wobei zwischen den Hebeln den Wellenschaft mantelförmig umschließende Abschnitte des Druckgußkörpers angeordnet sind. Es kann aber zur Herstellung langer Schaltwellen günstiger sein, jeden Hebel mit beidseitig anschließenden konzentrischen Fortsätzen als Einheit auszubilden. Hierbei können zwischen den Hebeln freiliegende Abschnitte des rohrförmigen Halbzeuges vorhanden sein.
Sollte es sich erweisen, daß durch die Aufbringung eines Druckguß-Werkstoffes auf das rohrförmige Halbzeug nicht zugleich eine Befestigung erzielt wird, die zur Übertragung der geforderten Kräfte ausreicht, so kann durch eine geeignete Aufrauhung, Profilierung oder Anordnung von Vertiefungen in dem Halbzeug der Kraftschluß verbessert werden. Mit besonders geringem Aufwand ist eine gute Verbindung dadurch zu erzielen, daß das rohrförmige Halbzeug für den Wellenschaft aus Stahl besteht und in Verbindung mit Zinkdruckguß als Werkstoff für die Hebel wenigstens außen galvanisch verzinkt ist.
Eine zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung von Schaltwellen der vorstehend beschriebenen Beschaffenheit umfaßt folgende Schritte:
  • Bereitstellung eines Wellenschaftes aus einem rohrförmigen Halbzeug,
  • Bereitstellung einer geteilten Gießform für wenigstens einen der Hebel und sich beidseitig des Hebels in axialer Richtung des Halbzeuges erstreckende konzentrische Fortsätze,
  • Positionierung des Wellenschaftes in der Gießform mit dichtem Abschluß am Umfang des Wellenschaftes,
  • Einbringen eines schmelzflüssigen Druckguß-Werkstoffes in die Gießform zur Bildung des Hebels und der anschließenden, zu dem Wellenschaft konzentrischen Fortsätze,
  • Öffnen der Gießform nach angemessener Abkühlung des Druckguß-Werkstoffes und Entnahme des Wellenschaftes mit daran befestigtem, wenigstens einen Hebel und anschließende mantelförmige Abschnitte aufweisenden Druckgußkörper.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt eine Schaltwelle für einen Niederspannungs-Leistungsschalter in einem Längsschnitt.
Die Figur 2 zeigt eine Stirnansicht der Schaltwelle gemäß der Figur 1.
Die Figur 3 zeigt in einer der Figur 1 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltwelle für einen vierpoligen Leistungsschalter.
Der Verfahrensablauf bei der Herstellung einer Schaltwelle gemäß der Erfindung ist in der Figur 4 veranschaulicht.
Die Schaltwelle 1 gemäß den Figuren 1 und 2 weist einen inneren Wellenschaft 2 auf, der durch einen Abschnitt eines röhrförmigen Halbzeuges aus Stahl gebildet ist. Dieser Wellenschaft 2 ist auf seiner gesamten Länge von einem zusammenhängenden Druckgußkörper 3 umschlossen, der von der Schaltwelle 1 etwa radial abragende Hebel 4 mit einer aus den Figuren 1 und 2 entnehmbaren Kontur. Zwischen den insgesamt drei Hebeln befinden sich den Wellenschaft 2 mantelförmig umschließende Abschnitte 5 des Druckgußkörpers 3. Zur Aufnahme eines Gelenkstiftes oder Lagerbolzens besitzen die Hebel 4 nahe ihrem äußeren Ende eine Durchgangsöffnung 6. Diese Öffnungen können bei der Herstellung der Schaltwelle 1 in den Druckgußkörper 3 eingeformt sein.
Die als weiteres Beispiel in der Figur 3 gezeigte Schaltwelle 10 ist für einen vierpoligen Leistungsschalter vorgesehen. In der schon beschriebenen Weise enthält die Schaltwelle 10 einen rohrförmigen Wellenschaft 11. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 ist jedoch der Wellenschaft 11 nicht auf seiner gesamten Länge von einem Druckgußkörper umschlossen. Vielmehr bilden Hebel 12 zusammen mit axial anschließenden konzentrischen Fortsätzen 13 gesonderte Druckgußkörper 14 und 15. Dabei weisen drei Druckgußkörper 14 je einen Hebel 12 und der einzelne Druckgußkörper 15 zwei solche Hebel auf. Je nach den Anforderungen an die Höhe der zu übertragenden Kräfte kann offensichtlich diese oder eine andere Verteilung und Gestaltung der Druckgußkörper vorgesehen sein. Zwischen den einzelnen Druckgußkörpern 14 sind freiliegende Abschnitte 15 des Wellenschaftes 11 vorhanden.
Der prinzipielle Verfahrensablauf bei der Herstellung der Schaltwellen 1 oder 10 wird nachstehend anhand der Figur 4 erläutert. Hierbei zur Vereinfachung der Darstellung davon ausgegangen, daß eine Schaltwelle 10 gemäß der Figur 3 hergestellt werden soll, und zwar in der Weise, daß nacheinander Druckgußkörper 14 auf einen Wellenschaft 11 aufgebracht werden.
Das Verfahren gemäß der Figur 4 beginnt mit der Bereitstellung eines Wellenschaftes 11, der durch einen Abschnitt eines außen verzinkten Stahlrohres gebildet ist, wie schon erläutert wurde. Der Wellenschaft 11 wird in eine geteilte Gießform 20 eingebracht, von der nur eine Hälfte gezeigt ist. Je nach der gewünschten Vorgehensweise ist die Gießform 20 für einzelne oder für alle vorgesehenen Hebel der Schaltwelle bemessen. Nach dem Schließen der Form 20 wird ein Zinkdruckguß-Werkstoffes eingebracht (Pfeil 21, angedeutet ist anstelle einer komplexen gießereitechnischen Anlage nur ein Vorratsgefäß 22). Nach angemessener Abkühlung wird die in diesem Fall nur teilweise fertiggestellte Schaltwelle 10 aus der Gießform 20 entnommen. Durch aufeinanderfolgendes Einbringen der Schaltwelle 10 in die Gießform 20 können die weiteren Druckgußkörper 14 auf dem Wellenschaft befestigt werden. Durch die erwähnte verzinkte Oberfläche des Wellenschaftes 2 bzw, 11 wird eine feste Verbindung mit dem erwünschten Kraftschluß erzielt. Wie eingangs erwähnt, gibt es jedoch weitere Gestaltungen, welche die gewünschte drehschlüssige Befestigung der Hebel auf dem Wellenschaft sicherstellen.

Claims (4)

  1. Schaltwelle (1, 10) zur Betätigung von Schaltkontakten eines mehrpoligen elektrischen Leistungsschalters mit von einem zentralen, für eine drehbare Lagerung bestimmten Wellenschaft (2, 11) abragenden Hebeln (12) aus Metall-Druckguß zur Verbindung der Schaltwelle (1, 10) mit den Schaltkontakten und mit einem die Schaltkontakte betätigenden Energiespeicher,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Wellenschaft (2, 11) durch einen Abschnitt eines rohrförmigen Halbzeuges aus einem Metall gebildet ist, das einen höheren Schmelzpunkt als die von dem Wellenschaft abragenden Hebel (12) aufweist und daß die Hebel (12) auf dem Wellenschaft (2, 11) befestigt sind.
  2. Schaltwelle nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    alle Hebel (12) durch einen zusammenhängenden Druckgußkörper (3) gebildet sind, wobei zwischen den Hebeln (12) den Wellenschaft (2, 11) mantelförmig umschließende Abschnitte (5) des Druckgußkörpers (3) angeordnet sind.
  3. Schaltwelle nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das rohrförmige Halbzeug für den Wellenschaft (2, 11) aus Stahl besteht und in Verbindung mit Zinkdruckguß als Werkstoff für die Hebel wenigstens außen galvanisch verzinkt ist.
  4. Verfahren zur Herstellung einer Schaltwelle nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    Bereitstellung eines Wellenschaftes (2, 11) aus einem rohrförmigen Halbzeug,
    Bereitstellung einer geteilten Gießform (20) für wenigstens einen der Hebel (12) und sich beidseitig des Hebels (12) axialer Richtung des Halbzeuges erstreckende konzentrische Fortsätze (13),
    Positionierung des Wellenschaftes (2, 11) in der Gießform (20) mit dichtem Abschluß am Umfang des Wellenschaftes (2, 11),
    Einbringen (21) eines schmelzflüssigen Druckguß-Werkstoffes in die Gießform (20) zur Bildung des Hebels (12) und der anschließenden, zu dem Wellenschaft (2, 11) konzentrischen Fortsätze (13),
    Öffnen der Gießform (20) nach angemessener Abkühlung des Druckguß-Werkstoffes und Entnahme des Wellenschaftes (2, 11) mit daran befestigtem, wenigstens einen Hebel (12) und anschließende mantelförmige Abschnitte (5, 13) aufweisenden Druckgußkörper (3, 14, 15).
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