EP1266387B1 - Auslösevorrichtung für einen leistungsschalter - Google Patents

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Publication number
EP1266387B1
EP1266387B1 EP01933716A EP01933716A EP1266387B1 EP 1266387 B1 EP1266387 B1 EP 1266387B1 EP 01933716 A EP01933716 A EP 01933716A EP 01933716 A EP01933716 A EP 01933716A EP 1266387 B1 EP1266387 B1 EP 1266387B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lever
tripping
blow
accordance
out channel
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01933716A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1266387A1 (de
Inventor
Gerd Jodehl
Walter Felden
Gabor Henrichs
Rolf-Dieter Bauer
Stefan Kranz
Christian-Alfons Thamm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG filed Critical AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Publication of EP1266387A1 publication Critical patent/EP1266387A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1266387B1 publication Critical patent/EP1266387B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2418Electromagnetic mechanisms combined with an electrodynamic current limiting mechanism
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20Bridging contacts
    • H01H1/2041Rotating bridge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02Protective 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
    • H01H2077/025Protective 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 pneumatic means, e.g. by arc pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342Venting arrangements for arc chutes

Definitions

  • the invention relates to a tripping device for a circuit breaker.
  • a circuit breaker which is equipped with contacts for quick shutdown by electrodynamic repulsion in the event of a short circuit.
  • the quick shutdown creates an arc drawn between the contacts, which causes a rapid increase in pressure in the housing receiving the contacts.
  • a pressure chamber is connected to the housing, so that the pressure in the pressure chamber also increases in the formation of the arc.
  • the pressure chamber is closed with a displaceable piston from the environment, so that the piston is displaced by the pressure rise in the pressure chamber.
  • the piston is operatively connected to a shut-off device, so that the circuit breaker is turned off by the pressure increase.
  • a generic tripping device from the US 3,631,369 known.
  • a deflectable against spring force bimetallic element which carries a support for holding the switching mechanism in the closed position of the contacts of the circuit breaker is provided at its one end with a storage area which projects into a blow-out.
  • the bimetallic element is deflected by a gas impact on the storage area and releases the switch lock to disconnect the contacts.
  • the invention has for its object to provide a triggering device that allows greater dimensional tolerances in the production without the reliability is reduced.
  • Fig. 1 is a partially sectioned perspective view of an illustrative example is shown.
  • Fig. 1 shows a housing which is assembled from two housing half-shells.
  • the housing encloses a cavity in which the electrical elements of the circuit breaker are accommodated.
  • the housing has various bearing points for elements to be stored, which will be explained later.
  • Generally means mounted on the housing in the following description that corresponding bearing pins, openings etc. are formed on the housing.
  • the housing is made of an insulating material, preferably made of a plastic.
  • Fig. 1 also shows a contact carrier 22 in the housing with a fixed contact 20 mounted thereon of the circuit breaker 1.
  • a fixed contact 20 associated with this movable contact omitted for the sake of clarity here.
  • the circular pole paths of the movable contact formed as a rotatable contact bridge are formed in the housing wall and can be seen in FIG.
  • circular bearing openings are formed on the housing, which rotatably hold the rotatable contact
  • the switch 1 further has a triggering shaft 2 as the triggering member, which is operatively connected to the movable contact to separate it from the fixed contact 20 in a tripping operation.
  • the circuit breaker has a disconnect device (not shown) that is operatively connected to the contact bridge.
  • the shutdown device may be a switch lock, a latch mechanism or the like.
  • the shutdown device is operatively connected to the trip shaft 2. If the trip shaft 2 is actuated (rotated) in the release direction, the disconnection device rotates the contact bridge around the bearing points on the housing and separates the fixed contacts 20 and the movable contacts (not shown) from each other. This breaks the circuit through the circuit breaker.
  • the shut-off device also has a mechanism that allows the contacts to be closed again after the circuit breaker has tripped and the cause for tripping has been removed.
  • the fixed contact 20 is associated with an arc quenching chamber 4 (hereinafter referred to as quenching chamber). Starting from the extinguishing chamber 4 extends Outlet passage 6 in Fig. 1 substantially parallel to the lower horizontal housing edge to the outside of the housing.
  • the blow-out channel 6 is partially bounded by the walls of the housing and is formed on the side facing away from the operating side of the circuit breaker side of the housing.
  • the exhaust duct preferably opens at an end face of the housing, so that a plurality of housings can be mounted side by side without obstructing each other, the exhaust ducts. The function of the blow-out duct and the arc chamber will be explained later.
  • a storage area 14 is formed, which blocks the cross-section or the cross-sectional area of the Ausblaskanals 6 at least partially.
  • the lever 10 is rotatably or pivotally mounted in a pivot point 80 on the housing.
  • a second lever arm 18 of the lever 10 is formed integrally with the first lever arm 8 and has at its end remote from the pivot 80 a driver 12 is formed.
  • the driver 12 is arranged opposite a stop 16 and designed for a tripping operation with the stop 16, which is formed on the trip shaft 2, to come into abutment and to take this at a release movement.
  • the trip shaft 2 can move independently of the driver 12 in its release direction. Consequently, it is possible that the triggering shaft 2 can be actuated by another triggering member, without being influenced by the lever 10 (driver 12).
  • the lever arm 18 of the lever 10 is made double, i. the lever arm 18 has a substantially U-shaped configuration (in FIG. 1 an inverted "U").
  • the ends of the legs of the "U” are rotatably held at the mutually aligned pivot points 80, while the base of the "U” forms the rod-shaped carrier 12.
  • the legs of the U-shaped lever arm 18 are also C-shaped curved, so that the engagement location of the driver 12 is offset with the stop 16 against the pivot points 80 of the lever arm 18 in Fig. 1 to the right.
  • Fig. 1 the lever arm 18 has a substantially U-shaped configuration (in FIG. 1 an inverted "U”).
  • the ends of the legs of the "U” are rotatably held at the mutually aligned pivot points 80, while the base of the "U” forms the rod-shaped carrier 12.
  • the legs of the U-shaped lever arm 18 are also C-shaped curved, so that the engagement location of the driver 12 is offset with the stop 16 against the pivot points 80 of the lever
  • the rest position of the lever 10 is shown, wherein the C-shaped curvature of the lever arm 18, the rest position of the lever 10 so aligned that the storage surface 14 significantly narrows the discharge channel 6 and almost closes.
  • the storage surface 14 is arranged substantially transversely to the flow direction in the exhaust duct.
  • the storage area 14 can also be arranged outside the discharge channel 6 in the vicinity of its opening into the environment. It is sufficient if the storage area 14 can be acted upon by a pressure surge in the exhaust duct 6.
  • the rest position of the lever 10 is adjusted as shown in FIG. 1 by the lever shape and the equilibrium conditions of the weight forces on the lever 10 suitable.
  • the rest position can also be by a resilient element (not shown) be ensured.
  • This spring element may be a coil spring as a tension or compression spring, a spring tongue on the housing or lever or even a simple molded tongue when the lever or the housing are injection-molded.
  • the lever 10 may also be designed so that it abuts both in the rest position and in the triggered position on the stop 16 of the trip shaft with a small force.
  • FIG. 2 shows the switch of FIG. 1 in a partial side view.
  • the movable contact or the contact bridge is also omitted in FIG. 2 for the sake of clarity.
  • the movable contact moves by electrodynamic repulsion from the fixed contact 20 in Fig. 2 downwards.
  • the electrodynamic repulsion is effected by the magnetic fields around the contact carrier 22 (lower horizontal portion) and arranged parallel to the contact carrier 22 contact bridge (not shown) when the fixed contact 20 and the movable contact (not shown) are closed at the contact bridge.
  • a high current flows through the circuit breaker, current flows through two parallel conductors (contact holder and contact bridge) in the opposite direction. Around the conductors arise magnetic fields in the same direction, which repel each other.
  • the power goes high, the Magnetic fields so strong that they press apart the contacts against the closing force of the contacts.
  • the closing force is applied by a spring mechanism.
  • the arc spanned between the movable contact (not shown) and the fixed contact 20 during separation generates a very rapid increase in pressure (about 0.5 ms) of the air in the quenching chamber 4. This pressure increase creates a pressure wave that propagates through the exhaust passage 6.
  • the blow-out 6 is connected to the environment to release the pressure in the form of the pressure wave in the environment.
  • the very fast pressure wave strikes the storage area 14 during its movement through the discharge channel 6, which narrows the cross-section of the discharge channel 6.
  • the storage area 14 deviates due to the resulting dynamic pressure, i. due to the pressure difference on the front side and the rear side of the storage surface, toward the environment-side end of the blow-out channel 6 (to the right in FIG. 2).
  • the storage surface 14 is arranged, pivoted in Fig. 2 to the right.
  • the storage area 14 is exposed to the pressure wave, ie, no sealing between the storage area 14 and the discharge channel 6 is required.
  • the deflection of the storage surface 14 is carried out essentially by converting the kinetic energy of the pressure wave in the dynamic pressure on the storage area 14. With others In other words, the deflection of the lever through the storage area is dynamic.
  • An arrangement of the storage area 14 in the exhaust duct 6, the effect of the storage area 14 further increase, because the pressure wave is better directed to the storage area.
  • the lever 10 rotates counterclockwise in Fig. 2 about its pivot point 80 on the housing.
  • the second lever arm 18 on the other side of the pivot point 80 pivots in Fig. 2 to the left.
  • This triggers the circuit breaker, i. the movable contact (not shown) and the fixed contact 20 are further removed from each other and electrically separated by rotating the contact bridge through the disconnecting device, such as a switching mechanism, a latch mechanism or the like.
  • the arc between the contacts tears off and extinguished in the quenching chamber. 4
  • the length ratios of the first lever arm 8 and the second lever arm 18 are selected so that a deflection of the first lever arm 8 with a small force causes a deflection of the second lever arm 18 with a large force. More specifically, the first lever arm 8 is substantially longer than the second lever arm 18. As a result, a force can be applied by the driver 12 on the trip shaft 2, the reliably sufficient for triggering the circuit breaker.
  • the lever paths of the first and second lever arms are in inverse proportion to the leverage. The pressure wave propagates with almost the same force through the exhaust duct 6, so that the storage surface 14 is always acted upon by the resulting longer lever travel of the first lever arm 8 with the differential pressure and correspondingly can produce the larger force on the second lever arm 18 easily.
  • a lever 10 with a storage surface 14 can be assigned to each blow-out channel of the switch.
  • this can be achieved with individual levers, each with a storage area in each case a blow-out each pole.
  • a single lever may be connected to a plurality of storage surfaces, each associated with a blow-out channel.
  • the connection of the individual storage areas with each other can be done for example by suitable slot openings in the side surfaces of the exhaust ducts.
  • a simple solution is also the arrangement of a lever with multiple storage areas at the respective surrounding openings of the blow-out, ie simply a storage area at the end of each blow-out.
  • the design of the lever, the connection of the storage area and the design of the Ausblaskanäle be simplified.
  • the storage areas may be designed as flaps closing the blow-out passages, which can prevent ingress of foreign materials.
  • This embodiment differs from the preceding explanatory example in the arrangement of the storage area and the lever arrangement for transmitting power to the tripping shaft as the trigger member, so that here mainly the deviations are described to the exemplary embodiment.
  • Fig. 3 shows a side view of a portion of a circuit breaker in the undelivered state
  • Fig. 4 shows the same view in the tripped state of the circuit breaker.
  • a quenching chamber is shown, which is associated with a contact pair (not shown).
  • the quenching chamber is connected via a blow-out 6 in connection with the environment.
  • a storage surface 14 is arranged, which is connected to a rotatable shaft 80.
  • a arranged on the shaft 80 lever extension 18 forms a second lever arm 18 of a lever 10, the first lever arm is formed by the storage area 14.
  • the cam follower 100 is in one Fulcrum 800 rotatably attached to the housing.
  • the hinge 110 is configured such that rotation of the lever 10 clockwise about the shaft 80 causes pivotal movement of the finger lever 100 counterclockwise about the pivot point 800. The same applies to the reversal of the directions of rotation.
  • the drag lever 100 has formed on its second Schlepphebelarm 118 a driver 12 which can cooperate with an associated stop 16 of the trip shaft 2 to trigger the circuit breaker.
  • the engagement between the driver 12 and the stop 16 is analogous to the example of the example, so that a repetition is dispensed with here.
  • the hinge 110 and / or the engagement between the driver 12 and stop 16 may be designed so that the two levers 10 and 100 remain in the release position when the circuit breaker has been triggered by the pressure wave. As a result, this triggering case can simply be made visible on the housing by corresponding identification (color marking, viewing window or the like). Furthermore, the hinge can be formed not only by a lever end received between two pins, but also, for example, by a film hinge, which is formed during injection molding of lever 10 and drag lever 100.
  • the leverage ratios are selected so that a sufficient release force on the driver 12 of the finger lever 100 is generated.
  • FIG. 3 or FIG. 4 is also suitable for multi-pole circuit breakers which have a plurality of blow-out channels corresponding to the number of poles.
  • the rotary shaft 80 a plurality of storage surfaces can be connected to each other in or on the individual Ausblaskanälen by the rotary shaft is guided by holes in the side walls of the respective Ausblaskanäle.
  • a simple mounting of the rotary shaft and a relatively good sealing of the individual blow-out channels is achieved against each other, so that an effective pressure wave in each of the blow-out can be maintained.
  • the storage areas may be located at the ends of the discharge channels and / or outside thereof, as previously explained with reference to FIG.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Auslösevorrichtung für einen Leistungsschalter.
  • Aus der EP 0538 149 B1 ist ein Leistungsschalter bekannt, der mit Kontakten zur Schnellabschaltung durch elektrodynamische Abstoßung im Kurzschlussfall bestückt ist. Im Fall der Schnellabschaltung entsteht ein zwischen den Kontakten gezogener Lichtbogen, der einen schnellen Druckanstieg in dem die Kontakte aufnehmenden Gehäuse bewirkt. In dem aus der vorgenannten Veröffentlichung bekannten Leistungsschalter ist eine Druckkammer mit dem Gehäuse verbunden, so dass der Druck in der Druckkammer bei der Bildung des Lichtbogens ebenfalls ansteigt. Die Druckkammer ist mit einem verschiebbaren Kolben gegenüber der Umgebung verschlossen, so dass der Kolben durch den Druckanstieg in der Druckkammer verschoben wird. Der Kolben ist mit einer Abschaltvorrichtung wirkverbunden, so dass der Leistungsschalter durch den Druckanstieg abgeschaltet wird.
  • Die Gestaltung einer Druckkammer mit einem dichtenden und verschiebbaren Kolben erfordert jedoch einen hohen Bauaufwand bei der Fertigung. Zudem benötigen die Druckkammer und der Kolben zusätzlichen Raum, wodurch die Gesamtabmessungen des Leistungsschalters vergrößert werden. Ferner kann es beim Einbau des Leistungsschalters leicht zu Verspannungen des Gehäuses kommen, die zu einem Verklemmen des Kolbens führen können.
  • Schließlich ist eine gattungsgemäße Auslösevorrichtung aus der US 3,631,369 bekannt. In dieser bekannten Vorrichtung ist ein gegen Federkraft auslenkbares Bimetallelement, das ein Auflager zum Halten des Schaltschlosses in Schließstellung der Kontakte des Leistungsschalters trägt, an seinem einen Ende mit einer Staufläche versehen, die in einen Ausblaskanal ragt. Bei der Lichtbogenerzeugung an den Kontakten infolge eines hohen Kurzschlussstroms wird das Bimetallelement durch einen Gasstoß auf die Staufläche ausgelenkt und gibt das Schaltschloss zum Trennen der Kontakte frei.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Auslösevorrichtung zu schaffen, die größere Maßtoleranzen bei der Herstellung zulässt, ohne dass die Zuverlässigkeit verringert wird.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Auslösevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Erläuterungsbeispiels und eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische perspektivische Teilansicht eines Erläuterungsbeispiels;
    • Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht eines Abschnitts der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zur Erläuterung der Arbeitsweise;
    • Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im nicht ausgelösten Zustand der Auslösevorrichtung; und
    • Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht im ausgelösten Zustand der Auslösevorrichtung.
  • In Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Perspektivansicht eines Erläuterungsbeispiels gezeigt. Fig. 1 zeigt ein Gehäuse, das aus zwei Gehäusehalbschalen zusammengefügt ist. Das Gehäuse umschließt einen Hohlraum, in dem die elektrischen Elemente des Leistungsschalters aufgenommen sind. Das Gehäuse hat verschiedene Lagerpunkte für zu lagernde Elemente, die später erläutert werden. Allgemein bedeutet am Gehäuse gelagert in der nachfolgenden Beschreibung, dass entsprechende Lagerzapfen, -öffnungen etc. an dem Gehäuse ausgebildet sind. Das Gehäuse ist aus einem Isolierstoff, vorzugsweise aus einem Kunststoff, gemacht. Fig. 1 zeigt ferner einen Kontaktträger 22 in dem Gehäuse mit einem daran angebrachten Festkontakt 20 des Leistungsschalters 1. Ein diesem Festkontakt 20 zugeordneter bewegbarer Kontakt ist aus Gründen der Übersicht hier weggelassen. Die kreisförmigen Polbahnen des als eine drehbare Kontaktbrücke ausgebildeten bewegbaren Kontakts sind in der Gehäusewand ausgebildet und in Fig. 1 zu erkennen. Ferner sind am Gehäuse kreisförmige Lageröffnungen ausgebildet, die die drehbare Kontaktbrücke drehbar halten.
  • Der Schalter 1 hat ferner eine Auslösewelle 2 als das Auslöseglied, die mit dem bewegbaren Kontakt in Wirkverbindung steht, um diesen bei einem Auslösevorgang von dem Festkontakt 20 zu trennen. Der Leistungsschalter hat eine Abschaltvorrichtung (nicht gezeigt), die mit der Kontaktbrücke wirkverbunden ist. Die Abschaltvorrichtung kann ein Schaltschloss, ein Klinkenmechanismus oder dergleichen sein. Die Abschaltvorrichtung ist mit der Auslösewelle 2 wirkverbunden. Wird die Auslösewelle 2 in Auslöserichtung betätigt (gedreht), so dreht die Abschaltvorrichtung die Kontaktbrücke um die Lagerpunkte am Gehäuse und trennt die Festkontakte 20 und die bewegbaren Kontakte (nicht gezeigt) voneinander. Dadurch wird der Stromkreis durch den Leistungsschalter unterbrochen.
  • Die Abschaltvorrichtung hat ferner einen Mechanismus, mit dem die Kontakte wieder geschlossen werden können, nachdem der Leistungsschalter ausgelöst wurde und der Grund für die Auslösung beseitigt wurde. Dem Festkontakt 20 ist eine Lichtbogenlöschkammer 4 (nachfolgend als Löschkammer bezeichnet) zugeordnet. Von der Löschkammer 4 ausgehend erstreckt sich ein Ausblaskanal 6 in Fig. 1 im wesentlichen parallel zu der unteren waagerechten Gehäusekante zur Außenseite des Gehäuses. Der Ausblaskanal 6 ist teilweise durch die Wandungen des Gehäuses begrenzt und ist auf der einer Bedienseite des Leistungsschalters abgewandten Seite des Gehäuses ausgebildet. Der Ausblaskanal mündet vorzugsweise an einer Stirnseite des Gehäuses, so dass mehrere Gehäuse nebeneinander angebracht werden können, ohne gegenseitig die Ausblaskanäle zu versperren. Die Funktion des Ausblaskanals und der Lichtbogenkammer wird später erläutert.
  • In den Ausblaskanal 6 ragt ein erster Hebelarm 8 eines Hebels 10, an dessen in dem Ausblaskanal 6 angeordneten Ende eine Staufläche 14 ausgebildet ist, die den Querschnitt bzw. die Querschnittsfläche des Ausblaskanals 6 mindestens teilweise versperrt. Der Hebel 10 ist in einem Drehpunkt 80 an dem Gehäuse drehbar oder schwenkbar gelagert. Ein zweiter Hebelarm 18 des Hebels 10 ist einstückig mit dem ersten Hebelarm 8 ausgebildet und hat an seinem dem Drehpunkt 80 abgewandten Ende einen Mitnehmer 12 ausgebildet. Der Mitnehmer 12 ist gegenüber einem Anschlag 16 angeordnet und ausgelegt, für einen Auslösevorgang mit dem Anschlag 16, der an der Auslösewelle 2 ausgebildet ist, in Anlage zu gelangen und diesen bei einer Auslösebewegung mitzunehmen. Durch die Gestaltung als Mitnehmer 12, der auf einen Anschlag 16 in der Auslöserichtung der Auslösewelle 2 einwirkt, kann sich die Auslösewelle 2 unabhängig von dem Mitnehmer 12 in ihrer Auslöserichtung bewegen. Folglich ist es möglich, dass die Auslösewelle 2 durch ein anderes Auslöseglied betätigt werden kann, ohne durch den Hebel 10 (Mitnehmer 12) beeinflusst zu werden.
  • Wie in Fig. 1 weiter zu erkennen ist, ist der Hebelarm 18 des Hebels 10 doppelt ausgeführt, d.h. der Hebelarm 18 hat eine im wesentlichen U-förmige Gestalt (in Fig. 1 ein auf dem Kopf stehendes "U"). Die Enden der Schenkel des "U" sind an den miteinander fluchtenden Drehpunkten 80 drehbar gehalten, während die Basis des "U" den stabförmigen Mitnehmer 12 bildet. In Fig. 1 sind die Schenkel des U-förmigen Hebelarms 18 zudem C-förmig gekrümmt, so dass der Eingriffsort des Mitnehmers 12 mit dem Anschlag 16 gegenüber den Drehpunkten 80 des Hebelarms 18 in Fig. 1 nach rechts versetzt ist. In Fig. 1 ist die Ruhelage des Hebels 10 gezeigt, wobei die C-förmige Krümmung des Hebelarms 18 die Ruhelage des Hebels 10 so ausrichtet, dass die Staufläche 14 den Ausblaskanal 6 erheblich verengt bzw. nahezu verschließt. Es ist anzumerken, dass die Staufläche 14 im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung im Ausblaskanal angeordnet ist. Die Staufläche 14 kann auch außerhalb des Ausblaskanals 6 in der Nähe seiner Öffnung in die Umgebung angeordnet werden. Es genügt, wenn die Staufläche 14 mit einem Druckstoß im Ausblaskanal 6 beaufschlagt werden kann.
  • Im vorliegenden Fall ist die Ruhelage des Hebels 10 gemäß Fig. 1 durch die Hebelform und die Gleichgewichtsverhältnisse der Gewichtskräfte am Hebel 10 geeignet eingestellt. Die Ruhelage kann aber auch durch ein federndes Element (nicht gezeigt) sichergestellt werden. Dieses federnde Element kann eine Schraubenfeder als Zug- oder Druckfeder, eine Federzunge an Gehäuse oder Hebel oder auch nur eine einfache angespritzte Zunge sein, wenn der Hebel bzw. das Gehäuse spritzgegossen sind. Ferner kann der Hebel 10 auch so gestaltet sein, dass er sowohl in der Ruhelage als auch in der ausgelösten Stellung am Anschlag 16 der Auslösewelle mit einer geringen Kraft anliegt.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise des Leistungsschalters 1 anhand der Darstellung in Fig. 2 genauer erläutert. Fig. 2 zeigt den Schalter gemäß Fig. 1 in einer seitlichen Teilansicht. Wie in der Fig. 1 ist auch in Fig. 2 der bewegbare Kontakt oder die Kontaktbrücke der Übersicht halber weggelassen.
  • Im Auslösefall bewegt sich der bewegbare Kontakt (nicht gezeigt) durch elektrodynamische Abstoßung von dem Festkontakt 20 in Fig. 2 abwärts. Die elektrodynamische Abstoßung erfolgt durch die Magnetfelder um den Kontaktträger 22 (unterer waagerechter Abschnitt) und die parallel zum Kontaktträger 22 angeordnete Kontaktbrücke (nicht gezeigt), wenn der Festkontakt 20 und der bewegbare Kontakt (nicht gezeigt) an der Kontaktbrücke geschlossen sind. Wenn ein hoher Strom durch den Leistungsschalter fließt, werden zwei parallele Leiter (Kontakthalter und Kontaktbrücke) in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen. Um die Leiter entstehen gleichsinnige Magnetfelder, die sich abstoßen. Wird der Strom hoch, werden die Magnetfelder so stark, dass sie die Kontakte gegen die Schließkraft der Kontakte auseinander drücken. Die Schließkraft wird durch einen Federmechanismus aufgebracht. Der zwischen dem bewegbaren Kontakt (nicht gezeigt) und dem Festkontakt 20 beim Trennen aufgespannte Lichtbogen erzeugt einen sehr schnellen Druckanstieg (ca. 0,5 ms) der in der Löschkammer 4 befindlichen Luft. Dieser Druckanstieg erzeugt eine Druckwelle, die sich durch den Ausblaskanal 6 fortpflanzt. Der Ausblaskanal 6 ist mit der Umgebung verbunden, um den Druck in Form der Druckwelle in die Umgebung abzugeben.
  • Die sehr schnelle Druckwelle trifft bei ihrer Bewegung durch den Ausblaskanal 6 auf die Staufläche 14, die den Querschnitt des Ausblaskanals 6 verengt. Die Staufläche 14 weicht infolge des entstehenden Staudrucks, d.h. infolge der Druckdifferenz auf der Vorderseite und der Rückseite der Staufläche, in Richtung auf das umgebungsseitige Ende des Ausblaskanals 6 aus (nach rechts in Fig. 2). Durch diese Ausweichbewegung der Staufläche 14 wird der Hebel 10, an dessen ersten Hebelarm 8 die Staufläche 14 angeordnet ist, in Fig. 2 nach rechts verschwenkt.
  • Es ist anzumerken, dass es ausreicht, wenn die Staufläche 14 der Druckwelle ausgesetzt wird, d.h. es ist keine Abdichtung zwischen der Staufläche 14 und dem Ausblaskanal 6 erforderlich. Die Auslenkung der Staufläche 14 erfolgt im wesentlichen durch Umwandlung der kinetischen Energie der Druckwelle in den Staudruck an der Staufläche 14. Mit anderen Worten, die Auslenkung des Hebels durch die Staufläche erfolgt dynamisch. Eine Anordnung der Staufläche 14 in dem Ausblaskanal 6 kann die Wirkung der Staufläche 14 weiter erhöhen, weil die Druckwelle besser auf die Staufläche geleitet wird.
  • Der Hebel 10 dreht im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 2 um seinen Drehpunkt 80 am Gehäuse. Der zweite Hebelarm 18 auf der anderen Seite des Drehpunkts 80 verschwenkt dabei in Fig. 2 nach links. Der Mitnehmer 12, der am Ende des zweiten Hebelarms 18 angeordnet ist, drückt gegen den zapfenförmigen Anschlag 16 der Auslösewelle 2 und dreht diese dadurch in der Auslöserichtung. Dadurch wird der Leistungsschalter ausgelöst, d.h. der bewegbare Kontakt (nicht gezeigt) und der Festkontakt 20 werden durch Drehen der Kontaktbrücke durch die Abschaltvorrichtung, wie ein Schaltschloss, einen Klinkenmechanismus oder dergleichen voneinander weiter entfernt und elektrisch getrennt. Mit anderen Worten, der Lichtbogen zwischen den Kontakten reißt ab und verlöscht in der Löschkammer 4.
  • Wie aus Fig. 2 deutlich zu erkennen ist, sind die Längenverhältnisse des ersten Hebelarms 8 und des zweiten Hebelarms 18 so gewählt, dass eine Auslenkung des ersten Hebelarms 8 mit geringer Kraft eine Auslenkung des zweiten Hebelarms 18 mit einer großen Kraft bewirkt. Genauer gesagt, der erste Hebelarm 8 ist wesentlich länger als der zweite Hebelarm 18. Dadurch kann eine Kraft durch den Mitnehmer 12 auf die Auslösewelle 2 aufgebracht werden, die zuverlässig für ein Auslösen des Leistungsschalters ausreicht. Die Hebelwege des ersten und zweiten Hebelarms stehen im umgekehrten Verhältnis zu den Hebelkräften. Die Druckwelle pflanzt sich mit nahezu gleicher Kraft durch den Ausblaskanal 6 fort, so dass die Staufläche 14 über den entstehenden längeren Hebelweg des ersten Hebelarms 8 stets mit dem Differenzdruck beaufschlagt bleibt und entsprechend die größere Kraft an dem zweiten Hebelarm 18 problemlos erzeugen kann.
  • Es ist anzumerken, dass ein Hebel 10 mit einer Staufläche 14 jedem Ausblaskanal des Schalters zugeordnet werden kann. Insbesondere bei mehrpoligen Leistungsschaltern kann dies mit einzelnen Hebeln mit jeweils einer Staufläche in jeweils einem Ausblaskanal jedes Pols verwirklicht werden. Alternativ dazu kann ein einzelner Hebel mit mehreren Stauflächen verbunden sein, die jeweils einem Ausblaskanal zugeordnet sind. Die Verbindung der einzelnen Stauflächen miteinander kann beispielsweise durch geeignete Schlitzöffnungen in den Seitenflächen der Ausblaskanäle erfolgen. Eine einfache Lösung ist auch die Anordnung eines Hebels mit mehreren Stauflächen an den jeweiligen Umgebungsöffnungen der Ausblaskanäle, d.h. einfach eine Staufläche am Ende jedes Ausblaskanals. Dadurch kann die Gestaltung des Hebels, die Verbindung der Staufläche und die Gestaltung der Ausblaskanäle vereinfacht werden. Gegebenenfalls können die Stauflächen als die Ausblaskanäle verschließende Klappen gestaltet sein, die das Eindringen von Fremdmaterialien verhindern können.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 erläutert. Gleichwirkende Elemente wie in Fig. 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass diese Elemente nicht erneut erläutert werden.
  • Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorhergehenden-Erläuterungsbeispiel in der Anordnung der Staufläche und der Hebelanordnung zur Kraftübertragung auf die Auslösewelle als das Auslöseglied, so dass hier schwerpunktmäßig die Abweichungen zum Erläuferungsbeispiel beschrieben werden.
  • Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Leistungsschalters im nicht ausgelösten Zustand, während Fig. 4 die gleiche Ansicht im ausgelösten Zustand des Leistungsschalters zeigt.
  • In Fig. 3 ist eine Löschkammer gezeigt, die einem Kontaktpaar (nicht gezeigt) zugeordnet ist. Die Löschkammer steht über einen Ausblaskanal 6 in Verbindung mit der Umgebung. In dem Ausblaskanal 6 ist eine Staufläche 14 angeordnet, die mit einer drehbaren Welle 80 verbunden ist. Ein an der Welle 80 angeordneter Hebelfortsatz 18 bildet einen zweiten Hebelarm 18 eines Hebels 10, dessen erster Hebelarm von der Staufläche 14 gebildet ist.
  • über ein Scharnier 110 ist der zweite Hebelarm 18 mit einem ersten Schlepphebelarm 108 eines Schlepphebels 100 in Eingriff. Der Schlepphebel 100 ist in einem Drehpunkt 800 drehbar an dem Gehäuse befestigt. Das Scharnier 110 ist so gestaltet, dass eine Drehung des Hebels 10 im Uhrzeigersinn um die Welle 80 eine Drehbewegung des Schlepphebels 100 im Gegenuhrzeigersinn um den Drehpunkt 800 bewirkt. Entsprechendes gilt bei der Umkehr der Drehrichtungen.
  • Der Schlepphebel 100 hat an seinem zweiten Schlepphebelarm 118 einen Mitnehmer 12 ausgebildet, der mit einem zugeordneten Anschlag 16 der Auslösewelle 2 zusammenwirken kann, um den Leistungsschalter auszulösen. Der Eingriff zwischen dem Mitnehmer 12 und dem Anschlag 16 erfolgt analog dem Erläuferungsbeispiel, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
  • Wenn durch einen Lichtbogen zwischen den Kontakten eine Druckwelle im Ausblaskanal 6 erzeugt wird (vgl. Ausführungen zu Fig. 2), wird die Staufläche 14 in Fig. 3 nach rechts gedrückt. Dabei dreht die Staufläche 14 die Welle 80 und den daran angebrachten zweiten Hebelarm 18 des Hebels 10 ebenfalls nach rechts (im Uhrzeigersinn). Durch den Eingriff des zweiten Hebelarms 18 mit dem ersten Schlepphebelarm 108 durch das Scharnier 110 wird der Schlepphebel 100 um den Drehpunkt 800 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Der zweite Schlepphebelarm 118 schwenkt nach links und der Mitnehmer 12 dreht über den Anschlag 16 die Auslösewelle 2 in die Auslöserichtung und löst die Abschalteinrichtung aus. Die Endlagen der Hebel im ausgelösten Zustand sind in Fig. 4 gezeigt.
  • Das Scharnier 110 und/oder der Eingriff zwischen Mitnehmer 12 und Anschlag 16 können so gestaltet sein, dass die beiden Hebel 10 und 100 in der Auslösestellung verharren, wenn der Leistungsschalter durch die Druckwelle ausgelöst wurde. Dadurch kann dieser Auslösefall einfach durch entsprechende Kennzeichnung (Farbmarkierung, Sichtfenster oder dergleichen) am Gehäuse sichtbar gemacht werden. Ferner kann das Scharnier nicht nur durch ein zwischen zwei Stiften aufgenommenes Hebelende, sondern beispielsweise auch durch ein Filmscharnier gebildet sein, das beim Spritzgießen von Hebel 10 und Schlepphebel 100 ausgebildet ist.
  • Auch hier sind die Hebelverhältnisse so gewählt, dass eine ausreichende Auslösekraft am Mitnehmer 12 des Schlepphebels 100 erzeugt wird.
  • Die in Fig. 3 bzw. Fig. 4 gezeigte Ausführungsform ist auch für mehrpolige Leistungsschalter geeignet, die entsprechend der Polzahl mehrere Ausblaskanäle haben. Durch die Drehwelle 80 können mehrere Stauflächen in oder an den einzelnen Ausblaskanälen miteinander verbunden werden, indem die Drehwelle durch Bohrungen in den Seitenwänden der jeweiligen Ausblaskanäle geführt wird. Dadurch wird eine einfache Lagerung der Drehwelle und eine relativ gute Abdichtung der einzelnen Ausblaskanäle gegeneinander erzielt, so dass eine wirksame Druckwelle in jedem der Ausblaskanäle aufrecht erhalten werden kann.
  • Durch Verbindung aller Stauflächen mit nur einem Schlepphebel, der eine gemeinsame Abschaltung aller Pole des Leistungsschalters auslösen kann, ist ein einfacher Aufbau möglich, mit dem der Leistungsschalter beim Auftreten eines Kurzschlusses an nur einem Pol sehr schnell ausgelöst werden kann.
  • Es ist anzumerken, dass auch in dieser Ausführungsform die Stauflächen an den Enden der Ausblaskanäle und/oder außerhalb davon angeordnet sein können, wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde.

Claims (9)

  1. Auslösevorrichtung für einen Leistungsschalter (1) mit in einem Gehäuse angeordneten Kontakten (20), die durch Betätigung eines Auslöseglieds (2) einer Abschaltvorrichtung trennbar sind, mit
    einem in dem Gehäuse ausgebildeten, den Kontakten (20) zugeordneten Ausblaskanal (6),
    einem Hebel (10), der mit dem Auslöseglied (2) wirkverbunden ist, und
    einer an dem Hebel (10) ausgebildeten Staufläche (14), die dem Ausblaskanal (6) zugeordnet ist und den Hebel (10) einem Druckstoß im Ausblaskanal (6) folgend zur Betätigung des Auslöseglieds (2) auslenkt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hebel (10) im Bereich des Ausblaskanals (6) an dem Gehäuse drehbar gelagert ist und mit einem seiner Hebelarme (18) mit einem in der Nähe des Auslöseglieds (2) drehbar gelagerten Schlepphebel (100) in Eingriff ist, während der andere Hebelarm von der Staufläche (14) gebildet ist.
  2. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Staufläche (14), die einem Ausblaskanal (6) zugeordnet ist, an einer drehbar gelagerten Welle (80) angebracht ist, die den Drehpunkt des Hebels (10) bildet.
  3. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stauflächen (14), die jeweils einem von mehreren Ausblaskanälen (6) zugeordnet sind, an einer gemeinsamen drehbar gelagerten Welle (80) angebracht sind, die den Drehpunkt des Hebels (10) bildet.
  4. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (10) und der Schlepphebel (100) über ein Scharnier (110) verbunden sind, das den Hebel (10) und den Schlepphebel (100) in ihren jeweiligen Endlagen hält.
  5. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (10) mit einem federnden Element wirkverbunden ist, das den Hebel (10) in eine Ruhelage vorspannt.
  6. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Staufläche (14) jeweils gegenüber einer Ausgangsöffnung des zugeordneten Ausblaskanals (6) und außerhalb des Ausblaskanals angeordnet ist.
  7. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (10) mit der Auslösewelle (2) über einen Mitnehmermechanismus (110, 108, 12, 16) wirkverbunden ist, der eine Auslösebewegung des Auslöseglieds (2) unabhängig von dem Hebel (10) zulässt.
  8. Auslösevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmermechanismus einen in Auslöserichtung des Auslöseglieds (2) zu beaufschlagenden Anschlag (16) aufweist.
  9. Auslösevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblaskanal (6) mit einer Lichtbogenlöschkammer (4) verbunden ist.
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