EP1302960A2 - Kontaktanordnung für strombegrenzende Schutzschalter - Google Patents

Kontaktanordnung für strombegrenzende Schutzschalter Download PDF

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EP1302960A2
EP1302960A2 EP02022438A EP02022438A EP1302960A2 EP 1302960 A2 EP1302960 A2 EP 1302960A2 EP 02022438 A EP02022438 A EP 02022438A EP 02022438 A EP02022438 A EP 02022438A EP 1302960 A2 EP1302960 A2 EP 1302960A2
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EP
European Patent Office
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contact
arrangement according
contact bridge
contact arrangement
tension springs
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EP02022438A
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English (en)
French (fr)
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EP1302960B1 (de
EP1302960A3 (de
Inventor
Franz Böder
Guido Dedenbach
Gerd Voiss
Matthias Schaar
Manfred Will
Hagen Trinks
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Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Original Assignee
Moeller GmbH
Kloeckner Moeller GmbH
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Publication date
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Publication of EP1302960A2 publication Critical patent/EP1302960A2/de
Publication of EP1302960A3 publication Critical patent/EP1302960A3/de
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
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    • H01H1/205—Details concerning the elastic mounting of the rotating bridge in the rotor
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    • 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
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Definitions

  • the invention relates to a contact arrangement for current-limiting circuit breaker in Low-voltage range, in particular for current-limiting circuit breakers, according to the preamble of claim 1.
  • EP 0314540 B1 is such a contact arrangement for a Low-voltage multipole circuit breaker with insulating material known, the a means incorporated in the housing slide bearing about a fixed transverse axis having rotatable switching shaft, wherein the axis perpendicular to the longitudinal Middle plane of each pole is.
  • Each pole comprises two connection bars fixed contacts, a rotary contact bridge extending along the median plane extends in a playful recording of the shift shaft and opposing one another Having contact pieces, which in closed position with the fixed Interacting contacts, and two mounted inside the shift shaft tension springs, which act on the contact bridge and so a specified contact pressure ensure the contact pieces on the fixed contacts, with one of the ends each tension spring cooperates with a driver element of the switching shaft.
  • the both springs are mounted in the receptacle for the contact bridge, with the other End of each spring is attached to a fastener of the contact bridge.
  • the two fasteners or driver elements of the two springs are with respect to an imaginary axis of rotation of the contact bridge or the fixed Transverse axis of the shift shaft diametrically opposite. This arrangement ensures the springs a free displacement of the imaginary axis of rotation of the contact bridge in Reference to the fixed transverse axis of the shift shaft and allows at the same time Moment of force for uniform distribution of the contact pressure and an elastic Positioning of the contact bridge with two translational degrees of freedom, wherein the Contact bridge due to the self-centering effect of the springs on the mid-plane is held in an equilibrium position.
  • the connecting rails with the fixed ones Contacts are looped so that when they come from one Short-circuit current to be flowed through, a contact bridge against the Force effect of the tension springs in the direction of a repelling position repulsive, electrodynamic Generate forces.
  • a contact bridge against the Force effect of the tension springs in the direction of a repelling position repulsive, electrodynamic Generate forces is the Danger of being thrown up by electrodynamic forces in the event of a short circuit movable contact bridge will damage their stop or fall back too fast to unwanted re-ignitions of arcing and / or contact welding can lead.
  • EP 0560697B1 is a low-voltage circuit breaker with a contact arrangement per pole known on both sides of the contact bridge, the extends in the median plane of the pole, with two symmetrically arranged Pair of tension springs is equipped.
  • the springs are symmetrical on both Arranged sides of the axis of rotation of the contact bridge and have each one on the contact bridge stored end on.
  • contact bridge For braking and, if necessary, holding the electrodynamically repelled from the fixed contacts contact bridge is an opposite end of said springs on the ends respectively arranged slidably in a notch in the shift shaft, mounted as a transverse axis rod and has the contact bridge symmetrical to its axis of rotation on a pair of cams, which are designed so that they in the end portion of the repulsion stroke of the contact bridge with one of the rods cooperate to decelerate the movement of the contact bridge.
  • the bars are limited slidably mounted in the notches, wherein the diametrically opposite Notches approximately along the line of action of the associated springs run.
  • the springs ensure elastic positioning of the contact bridge in the recess of the switching shaft and thereby define a fictitious axis of rotation the contact bridge with respect to the switching shaft.
  • the profile of the opposite the moving Contact pieces arranged control cams causes a shift of Rods in the notch and one of the pivoting movement of the contact bridge in Direction of the repulsion position corresponding continuous tension of the springs with a storage of energy in the springs.
  • the profile of the cams can so be interpreted that the contact bridge locked in the repelling position; the rotatably mounted switching shaft by an actuating mechanism of the circuit breaker is actuated and the opening stroke of the contact bridge is limited so that the rotation of the switching shaft during the opening movement lifting the rods caused by the cams.
  • the object of the invention is therefore in a simplified contact arrangement with improved delay behavior of the electrodynamically spin-coated rotary contact bridge.
  • Circuit breakers are suitable for use with current-limiting circuit breakers, the occurrence of an excessively high current, in particular a Short circuit current, in conjunction with triggering protective organs either themselves switch off or within a switch assembly in terms of their short-circuit current carrying capacity selectively staggered circuit breakers by another Circuit breaker to be disconnected from the short-circuit current.
  • An advantageous inhibition behavior for the contact bridge is obtained when using constructive design and / or dimensioning of the extensions and / or the connecting pieces one between closed position and repelling position or in reverse Direction to be overcome maximum force is present.
  • One to achieve An alternating development of force advantageous development consists in the step-like Training the extensions.
  • the step-like design can be a snap connection at the end of the repulsion movement between the connectors and the extensions are further developed, whereby the spin-on contact bridge is arrested after reaching their repulsion position until they reach the final Opening the contact arrangement by triggering protective devices of the circuit breaker is released from this detent position.
  • the tension springs are stored with the connecting pieces in at the contact bridge trained first notches.
  • tension spring pairs equipped at their second, free ends with the extensions and preferably are supported by a steel pin in the shift shaft.
  • extensions are formed on additional springs, which preferably together in a U-shaped configuration with the second ends of the Switzerlandfederpare about ösenartige training are supported by steel pins in the shift shaft.
  • the extension pieces preferably engage under the transverse axis the connectors, however, the reverse arrangement is possible.
  • the contact arrangement 2 according to the invention according to FIG. 1 is not for one pole further provided multi-pole circuit breaker provided.
  • the circuit breaker conventionally comprises an insulating material housing, actuatable by a drive Switch lock, feeding and outgoing connection elements as well as tripping devices for overload and short circuit.
  • a shift shaft 6 rotatably mounted, wherein the transverse axis z is perpendicular runs to the median plane xy of the pole.
  • the switching shaft 6 is assigned from polweise Heidelbergmaschineensegmenten assembled.
  • a rotary contact bridge 10 extends along the median plane xy in a play-like receptacle 12 of the Switching shaft 6 and has opposing contact pieces 14 which in Switching position with fixed contacts 16 cooperate.
  • the contact bridge 10 has a slot 11 (see, for example, Fig. 4) with which it is fixed on a fixed, in the transverse axis z of the switching shaft 6 extending bearing axis 7 is mounted.
  • In the receptacle 12 are on both sides of the contact bridge 10 and the median plane xy arranged two tension springs 18, which has the required contact force between the Apply contact pieces 14 and the fixed contacts 16.
  • the tension springs 18 have a mounted on the contact bridge 10 first end 19 and a mounted on the shift shaft 6 second end 21. On each side of the contact bridge10 are the first ends 19 with respect to the axis of rotation of the contact bridge 10 and the second ends 21 of the respective tension springs 18 with respect to Transverse axis z of the shift shaft 6 diametrically opposite.
  • the tension springs 18 are symmetrical arranged in relation to the median plane xy. Two each on opposite Side of the median plane xy located first ends 19 are integrally across transverse Connectors 20 connected, and two each on opposite Side of the median plane xy located second ends 21 are in transverse steel pins 23 hooked.
  • the connecting pieces 20 form with the associated pairs the tension springs 18 U-shaped double tension springs and are non-positively in first notches 25 of the contact bridge 10.
  • the steel pins 23 are in corresponding second notches 27 of the shift shaft 6.
  • the contact arrangement 2 continues to be resilient in the switching shaft 6 attached elements provided in the embodiment of FIGS. 1 to 10 are identical to the second ends 21 of the tension springs 18 and each with a simple Winding and a subsequent free-running extension 28 are equipped.
  • the two loop-shaped ends 21 each two with respect the median plane xy opposite tension springs 18 each one of the Steel pins 23.
  • the two extensions 28 each of a double tension spring extend to to the connector 20 of the other double tension spring and reach under the respective connector 20.
  • electrodynamically effected repulsion of the contact bridge 10 as shown in FIGS. 5 to 10 rub the connecting pieces 20 and the extensions 29 with increasing repulsion on each other.
  • the pair is symmetrical about both sides of the median plane xy located tension springs 18 shown in FIG. 1 to 10 in detail.
  • the two springs 18 are U-shaped at their first ends 19 via the connecting piece 20 merged to the double tension spring and point to its loop-shaped wound second ends 21, the extensions 28.
  • the extensions 28 are provided opposite the longitudinal axis of the tension springs 18 with a bending angle, which is dimensioned in such a way that with increasing electrodynamic repulsion the contact bridge 10 the power requirement from the electrodynamic acceleration and the relapse acceleration to overcome the force between the connector 20 of a pair of tension springs and the extensions 28 of the other tension spring pair increases.
  • a slightly different designed pair of tension springs 18 is shown. This also formed as a U-shaped double tension spring tension spring distinguishes from the above-described tension spring pair essentially by with a gradation 33 provided embodiment of their extensions 29 and through the arcuate formation of their second ends 22.
  • the gradation 33 are dimensioned such that in the end position of the ejected Contact bridge 10, the connecting piece 20 of each one spring pair with the Extensions 29 of the other spring pair in the region of their gradation 33rd a latching connection is received, which is only a conscious return of the contact bridge 10 allowed from this end position.
  • Each pair of tension springs is stored under the influence the tensile force of the tension springs 18 with the second ends 22 arcuate to one each the steel pins 23 shown in Fig. 1.
  • FIGS. 15 and 16 show that, as an alternative to those described above Embodiments each two extensions 28 part of another element as.
  • Each designed as a U-shaped torsion spring auxiliary spring 30 is with her tortuous outer thighs on one of the steel pins 23 between the second To store ends 21 of the tension springs 18 of each one Ceifederpases.
  • To the outer legs are each equipped with an extension 28.
  • the extensions of the tension springs 18 are omitted extended middle part 31 of the auxiliary spring 30 is supported in the switching shaft 6 in the Assume that the extensions 28 spring force against the connector 20 of the other tension spring pair is present.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments but also includes all the same in the context of the invention Embodiments.
  • the invention may be carried out, for example, in the manner be that the extensions 28 or 29 with a directed to the transverse axis z Component of the spring force on the associated connectors 20 engage.
  • the tension springs 18 in the context of the inventive concept by Replace compression springs or torsion springs, suitably between the contact bridge 10 and the shift shaft 6 are arranged.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für strombegrenzende Schutzschalter im Niederspannungsbereich, insbesondere für strombegrenzende Leistungsschalter. Eine Drehkontaktbrücke (10) ist über vier paarweise symmetrisch zu beiden Seiten der Kontaktbrücke (10) angeordnete Kontaktkraft-Zugfedern (18) mit einer Schaltwelle (6) verbunden. Zur Rückfallverzögerung der von feststehenden Kontakten (16) elektrodynamisch abgestoßenen Kontaktbrücke (10) wirken Verbindungsstücke (20) zwischen den ersten Enden (19) des jeweils einen Zugfederpaares gegen Verlängerungen (28) an den zweiten Enden (21) des jeweils anderen Zugfederpaares. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für strombegrenzende Schutzschalter im Niederspannungsbereich, insbesondere für strombegrenzende Leistungsschalter, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der Druckschrift EP 0314540 B1 ist eine derartige Kontaktanordnung für einen Niederspannungs-Mehrpol-Leistungsschalter mit Isolierstoffgehäuse bekannt, das eine mittels im Gehäuse eingearbeiteter Gleitlager um eine feststehende Querachse drehbare Schaltwelle aufweist, wobei die Achse senkrecht zur längsverlaufenden Mittelebene jeden Pols steht. Jeder Pol umfasst zwei mit Anschlussschienen verbundene feststehende Kontakte, eine Drehkontaktbrücke, die sich entlang der Mittelebene in einer spielbehafteten Aufnahme der Schaltwelle erstreckt und einander gegenüberliegende Kontaktstücke aufweist, die in Einschaltstellung mit den feststehenden Kontakten zusammenwirken, und zwei im Inneren der Schaltwelle angebrachte Zugfedern, die auf die Kontaktbrücke einwirken und so einen festgelegten Kontaktdruck der Kontaktstücke auf die feststehenden Kontakte gewährleisten, wobei eines der Enden jeder Zugfeder mit einem Mitnehmerelement der Schaltwelle zusammenwirkt. Die beiden Federn sind in der Aufnahme für die Kontaktbrücke montiert, wobei das andere Ende jeder Feder an einem Befestigungselement der Kontaktbrücke angebracht ist. Die beiden Befestigungselemente bzw. Mitnehmerelemente der beiden Federn stehen sich in Bezug auf eine-gedachte Drehachse der Kontaktbrücke bzw. die feststehende Querachse der Schaltwelle diametral gegenüber. Diese Anordnung der Federn gewährleistet eine freie Verschiebbarkeit der gedachten Drehachse der Kontaktbrücke in Bezug auf die feststehende Querachse der Schaltwelle und ermöglicht gleichzeitig ein Kraftmoment zur gleichmäßigen Verteilung des Kontaktdruckes sowie eine elastische Positionierung der Kontaktbrücke mit zwei translatorischen Freiheitsgraden, wobei die Kontaktbrücke durch die selbstzentrierende Wirkung der Federn auf der Mittelebene in einer Gleichgewichtsposition gehalten wird. Die Anschlussschienen mit den feststehenden Kontakten sind schleifenförmig ausgebildet, so dass sie, wenn sie von einem Kurzschlussstrom durchflossen werden, eine die Kontaktbrücke entgegen der Kraftwirkung der Zugfedern in Richtung einer Abstoßstellung zurückstoßende, elektrodynamische Kräfte erzeugen. Bei einer derartigen Kontaktanordnung besteht die Gefahr, dass die bei Kurzschluss durch elektrodynamische Kräfte aufgeschleuderte bewegliche Kontaktbrücke ihren Anschlag beschädigt oder zu schnell zurückfällt, was zu unerwünschten Wiederzündungen von Lichtbögen und/oder Kontaktverschweißungen führen kann.
Aus der Druckschrift EP 0560697B1 ist ein Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Kontaktanordnung pro Pol bekannt, die zu beiden Seiten der Kontaktbrücke, die sich in der Mittelebene des Pols erstreckt, mit zwei symmetrisch zueinander angeordneten Paaren von Zugfedern ausgestattet ist. Die Federn sind symmetrisch auf beiden Seiten der Drehachse der Kontaktbrücke angeordnet und weisen jeweils ein an der Kontaktbrücke gelagertes Ende auf. Zum Abbremsen und gegebenenfalls Festhalten der von den feststehenden Kontakten elektrodynamisch abgestoßenen Kontaktbrücke ist ein entgegengesetztes Ende der genannten Federn auf den Enden jeweils einer gleitend verschiebbar in einer Rastkerbe der Schaltwelle angeordneten, als Querachse ausgebildeten Stange gelagert und weist die Kontaktbrücke symmetrisch zu ihrer Drehachse ein Paar Steuerkurven auf, die so ausgelegt sind, dass sie im Endabschnitt des Abstoßungshubs der Kontaktbrücke mit jeweils einer der Stangen zusammenwirken, um die Bewegung der Kontaktbrücke abzubremsen. Die Stangen sind in den Rastkerben begrenzt verschiebbar gelagert, wobei die diametral gegenüberliegenden Rastkerben annähernd entlang der Wirklinie der zugeordneten Federn verlaufen. Die Federn gewährleisten eine elastische Positionierung der Kontaktbrücke in der Aussparung der Schaltwelle und definieren dabei eine fiktive Drehachse der Kontaktbrücke in Bezug auf die Schaltwelle. Das Profil der gegenüber den beweglichen Kontaktstücken angeordneten Steuerkurven bewirkt eine Verschiebung der Stangen in der Rastkerbe sowie eine der Schwenkbewegung der Kontaktbrücke in Richtung der Abstoßstellung entsprechende kontinuierliche Spannung der Federn mit einer Speicherung der Energie in den Federn. Das Profil der Steuerkurven kann so ausgelegt werden, dass die Kontaktbrücke in der Abstoßstellung verrastet; wobei die drehbar gelagerte Schaltwelle durch einen Betätigungsmechanismus des Leistungsschalters betätigt wird und der Öffnungshub der Kontaktbrücke so begrenzt ist, dass die Drehung der Schaltwelle während der Ausschaltbewegung ein Abheben der Stangen von den Steuerkurven bewirkt. Während der Schwenkbewegung der Kontaktbrücke in Richtung der Abstoßstellung verschiebt sich die Wirklinie jeder Feder und verkürzt dabei den Hebelarm, wodurch das von den Federn auf die Kontaktbrücke ausgeübte Rückstell-Kraftmoment verringert wird. Nachteilig bei dieser Kontaktanordnung sind das zusätzliche Erfordernis der beweglich zu lagernden Stangen und die unzureichende Bremswirkung bei hohen Abstoßkräften infolge der geringen Reibflächen sowie Reibkoeffizienten zwischen den Stangen aus Stahl und der Kontaktbrücke aus Kupfer.
Bei einer Kontaktanordnung nach Druckschrift EP-0978858-A2 greifen vier für den Kontaktdruck zuständige Zugfedern zwischen Rastkerben der Drehkontaktbrücke und an der Schaltwellen angelenkten Laschen an, die in der Weise verschwenken können, dass die elektrodynamisch aufgeschleuderte Kontaktbrücke nicht wieder selbständig in die geschlossene Stellung zurückfallen kann. Bei einer Kontaktanordnung nach Druckschrift WO-9962092-A1 greifen vier für den Kontaktdruck zuständige Zugfedern zwischen vier Stangen an. Zwei der Stangen sind in Aufnahmen der Schaltwelle gelagert und greifen direkt an der Drehkontaktbrücke an. Die anderen beiden Stangen sind verschieblich in Schlitzen der Schaltwelle geführt und greifen in gelenkig mit der Kontaktbrücke verbunden Laschen ein, die ebenfalls bewirken, dass die elektrodynamisch aufgeschleuderte Kontaktbrücke nicht wieder selbständig in die geschlossene Stellung zurückfallen kann. Nachteilig bei diesen beiden Lösungen ist, dass einerseits kosten- und fertigungsaufwendig mit der Schaltwelle zu verbindende Laschen erforderlich sind und dass anderseits durch die erzwungene Festhaltung der Kontaktbrücke in der aufgeschleuderten Stellung ein mit derartigen Kontaktanordnungen ausgestatteter Schutzschalter nicht für selektive Schalteranordnungen geeignet ist.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher in einer vereinfachten Kontaktanordnung mit verbessertem Verzögerungsverhalten der elektrodynamisch aufgeschleuderten Drehkontaktbrücke.
Ausgehend von einer Kontaktanordnung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
Durch die kraftschlüssige Wirkverbindung zwischen einem Verbindungsstück an den ersten Enden des jeweils einen, als U-förmige Doppelzugfeder ausgebildeten Zugfederpaares und Verlängerungen federnder Elemente wird die elektrodynamisch abgestoßene Kontaktbrücke in ihrer Bewegung gebremst bzw. gehemmt. Durch das Abbremsen der beschleunigten Kontaktbrücke wird insgesamt eine Verzögerung in der Weise erreicht, dass ein Rückfallen der Kontaktbrücke in die Einschaltstellung rechtzeitig vor dem endgültigen Öffnen der Kontaktanordnung durch auslösende Schutzorgane verhindert wird. Die Hemmfunktion ist durch konstruktive Gestaltung und/oder Bemessung der Verlängerungen und/oder Verbindungselemente in dem Sinne beeinflussbar, dass sie das Zurückfallen in die Einschaltstellung stärker beeinflusst als den Übergang in die Abstoßstellung. Beim Zurückfallen der elektrodynamisch abgestoßenen Kontaktbrücke in Richtung Einschaltstellung wirkt die vorstehend beschriebene kraftschlüssige Verbindung zwischen den Verbindungsstücken und den Verlängerungen hemmend auf die vom Endanschlag zurückgestoßene und durch die Federkraft beschleunigte Kontaktbrücke . Die vorgeschlagene Kontaktanordnung benötigt zur Bewirkung der genannten Brems- bzw. Hemmwirkung keine technologisch aufwendig herzustellenden und zu befestigenden Teile. Mit derartigen Kontaktanordnungen ausgestattete Schutzschalter sind mit Vorteil für strombegrenzende Schutzschalter geeignet, die beim Auftreten eines übermäßig hohen Stromes, insbesondere eines Kurzschlussstromes, in Verbindung mit auslösenden Schutzorganen entweder selbst abschalten oder innerhalb einer Schalteranordnung aus hinsichtlich ihrer Kurzschlussstrom-Tragfähigkeit selektiv gestaffelten Schutzschaltern durch einen anderen Schutzschalter vom Kurzschlussstrom getrennt werden.
Ein vorteilhaftes Hemmverhalten für die Kontaktbrücke ergibt sich dann, wenn mittels konstruktiver Gestaltung und/oder Bemessung der Verlängerungen und/oder der Verbindungsstücke ein zwischen Einschaltstellung und Abstoßstellung bzw. in umgekehrter Richtung zu überwindendes Kraftmaximum vorhanden ist. Eine zur Erzielung eines wechselnden Kraftverlaufs vorteilhafte Weiterbildung besteht in der stufenartigen Ausbildung der Verlängerungen. Die stufenartige Ausbildung kann zu einer Rastverbindung am Ende der Abstoßbewegung zwischen den Verbindungsstücken und den Verlängerungen weitergebildet werden, wodurch die aufgeschleuderte Kontaktbrücke nach Erreichen ihrer Abstoßstellung festgehalten wird, bis sie beim endgültigen Öffnen der Kontaktanordnung durch auslösende Schutzorgane des Schutzschalters aus dieser Raststellung gelöst wird.
Vorteilhafterweise lagern die Zugfedern mit den Verbindungsstücken in an der Kontaktbrücke ausgebildeten ersten Kerben.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Zugfedernpaare an ihren zweiten, freien Enden mit den Verlängerungen ausgestattet und vorzugsweise durch eine Stahlstift in der Schaltwelle gelagert sind.
Eine dazu alternative Weiterbildung der Erfindung besteht darin, das die Verlängerungen an Zusatzfedern ausgebildet sind, die in U-förmiger Ausbildung vorzugsweise zusammen mit den zweiten Enden der Zugfederpaare über ösenartige Ausbildungen durch Stahlstifte in der Schaltwelle gelagert sind.
Vorzugsweise greifen die Verlängerungsstücke von der Querachse aus gesehen unter die Verbindungsstücke, allerdings ist auch die umgekehrte Anordnung möglich.
Zur Gewährleistung sicherer Bewegungsabläufe der Kontaktbrücke ist diese mit einem Langloch versehen, durch die eine in der Querachse der Schaltwelle verlaufende feststehende Lagerachse geführt ist. Durch die polweise Zusammensetzung der Schaltwellen aus polweise zugeordneten Schaltwellensegmenten ist die Kontaktanordnung für modular zusammensetzbare Schutzschalter geeignet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen
Fig. 1:
eine perspektivisch dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung in Einschaltstellung;
Fig. 2 bis 3:
die beweglichen Teile der Kontaktanordnung gemäß Fig. 1 in Einschaltstellung, und zwar Fig. 2 von vorn, demgegenüber Fig. 3 von links und Fig. 4 im Schnitt A-A;
Fig. 5 bis 7:
die beweglichen Teile der Kontaktanordnung gemäß Fig. 1 im Verlauf der elektrodynamischen Abstoßung, und zwar Fig. 5 von vorn, demgegenüber Fig. 6 von links und Fig. 7 im Schnitt B-B;
Fig. 8 bis 10:
die beweglichen Teile der Kontaktanordnung gemäß Fig. 1 am Ende der elektrodynamischen Abstoßung, und zwar Fig. 8 von vorn, demgegenüber Fig. 9 von links und Fig. 10 im Schnitt C-C;
Fig. 11 bis 14:
verschiedene Ausführungen von Zugfederpaaren in unterschiedlichen Darstellungen;
Fig. 15, 16:
eine Ausführungsform einer Zusatzfeder in unterschiedlichen Darstellungen.
Die erfindungsgemäße Kontaktanordnung 2 nach Fig. 1 ist für einen Pol eines nicht weiter dargestellten mehrpoligen Leistungsschalters vorgesehen. Der Leistungsschalter umfasst in üblicher Weise ein Isolierstoffgehäuse, ein von einem Antrieb betätigbares Schaltschloss, zuführende und abgehende Anschlusselemente sowie Auslösevorrichtungen für Überlast und Kurzschluss. In dem Gehäuse ist um eine feststehende Querachse z eine Schaltwelle 6 drehbar gelagert, wobei die Querachse z senkrecht zur Mittelebene xy des Pols verläuft. Die Schaltwelle 6 ist aus polweise zugeordneten Schaltwellensegmenten zusammengesetzt. Eine Drehkontaktbrücke 10 erstreckt sich entlang der Mittelebene xy in einer spielbehafteten Aufnahme 12 der Schaltwelle 6 und weist einander gegenüberliegende Kontaktstücke 14 auf, die in Einschaltstellung mit feststehenden Kontakten 16 zusammenwirken. Die Kontaktbrücke 10 weist ein Langloch 11 auf (siehe z.B. Fig. 4), mit dem sie auf einer feststehenden, in der Querachse z der Schaltwelle 6 verlaufenden Lagerachse 7 gelagert ist. In der Aufnahme 12 sind zu beiden Seiten der Kontaktbrücke 10 bzw. der Mittelebene xy je zwei Zugfedern 18 angeordnet, welche die erforderliche Kontaktkraft zwischen den Kontaktstücken 14 und den feststehenden Kontakten 16 aufbringen.
Die Zugfedern 18 weisen ein an der Kontaktbrücke 10 montiertes erstes Ende 19 und ein an der Schaltwelle 6 montiertes zweites Ende 21 auf. Auf jeder Seite der Kontaktbrücke10 stehen sich die ersten Enden 19 in Bezug auf die Drehachse der Kontaktbrücke 10 und die zweiten Enden 21 der jeweiligen Zugfedern 18 in Bezug auf die Querachse z der Schaltwelle 6 diametral gegenüber. Die Zugfedern 18 sind symmetrisch in Bezug auf die Mittelebene xy angeordnet. Je zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelebene xy befindliche erste Enden 19 sind einstückig über quer verlaufende Verbindungsstücke 20 verbunden, und je zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelebene xy befindliche zweite Enden 21 sind in querliegenden Stahlstiften 23 eingehängt. Die Verbindungsstücke 20 bilden mit den zugehörigen Paaren der Zugfedern 18 U-förmig ausgebildete Doppelzugfedern und liegen kraftschlüssig in ersten Kerben 25 der Kontaktbrücke 10. Die Stahlstifte 23 liegen in entsprechenden zweiten Kerben 27 der Schaltwelle 6. Mit jedem der beiden feststehenden Kontakte 16 ist eine schleifenförmige Anschlussschiene 24 verbunden. Diese Schleifenform bewirkt, dass beim Durchfluss eines Kurzschlussstromes die Kontaktbrücke 10 durch elektrodynamische Kräfte entgegen der Kraftwirkung der Zugfedern 18 von der Einschaltstellung gemäß Fig. 1 bis 4 in Richtung einer Abstoßstellung gemäß Fig. 8 bis 10 zurückgestoßen wird.
Die Kontaktanordnung 2 ist erfindungsgemäß weiterhin mit federnd in der Schaltwelle 6 angebrachten Elementen versehen, die in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 10 mit den zweiten Enden 21 der Zugfedern 18 identisch sind und mit je einer einfachen Windung und einer daran sich anschließenden frei auslaufenden Verlängerung 28 ausgestattet sind. Durch die beiden schleifenförmigen Enden 21 je zweier bezüglich der Mittelebene xy gegenüberliegender Zugfedern 18 verläuft jeweils einer der Stahlstifte 23. Die beiden Verlängerungen 28 jeweils einer Doppelzugfeder reichen bis zum Verbindungsstück 20 der jeweils anderen Doppelzugfeder und greifen unter das jeweilige Verbindungsstück 20. Bei elektrodynamisch bewirkter Abstoßung der Kontaktbrücke 10 gemäß Fig. 5 bis 10 reiben die Verbindungsstücke 20 und die Verlängerungen 29 mit zunehmender Abstoßbewegung aufeinander. Diese Reibung vernichtet nur zum Teil die kinetische Energie der durch die elektrodynamische Abstoßung hoch beschleunigten Kontaktbrücke 10, so dass deren Übergang von der in Fig. 1 bis 4 gezeigten Einschaltstellung über die in Fig. 5 bis 7 gezeigte Übergangsstellung bis in die in Fig. 8 bis 10 gezeigte Endstellung mit einer geringen Verzögerung vonstatten geht. Nach kurzem Verweilen der Kontaktbrücke 10 in der Endstellung fällt diese erst mit merklicher Verzögerung zurück. Die auf die Kontaktbrücke 10 zunehmend einwirkende Rückholkraft bei fortschreitender Abstoßbewegung ist im Wesentlichen durch die Drehung der Federkörper der Zugfedern 18 zur Lagerachse 7 bestimmt und begrenzt gleichzeitig die Drehung der Federkörper. Die Abstoßbewegung der Kontaktbrücke 10 bewirkt eine Zunahme des Abstandes zwischen den Federenden 19 und 21. Nach dem Anschlagen am Isolierstoffgehäuse des Leistungsschalters und einer umgekehrten Beschleunigung in Richtung Einschaltstellung wird die Kontaktbrücke 10 aufgrund des kraftschlüssigen Zusammenwirkens der Verlängerungsstücke 28 mit den Verbindungsstücken 20 nochmals abgebremst und fällt mit erheblicher Verzögerung zurück. Die Lagerachse 7 begrenzt die Drehung und verhindert zudem eine flächige Kollision der Federkörper der Zugfedern 18 und ermöglichst einen relativ weichen Kraftanstieg mit einer hohen Kraftspeicherung bis zum Anschlagen der Kontaktbrücke 10.
In Fig. 11 und 12 ist das Paar aus sich symmetrisch zu beiden Seiten der Mittelebene xy befindlichen Zugfedern 18 gemäß Fig. 1 bis 10 im Detail dargestellt. Die beiden Federn 18 sind an ihren ersten Enden 19 über das Verbindungsstück 20 U-förmig zu der Doppelzugfeder zusammengeführt und weisen an ihren schleifenförmig gewundenen zweiten Enden 21 die Verlängerungen 28 auf. Die Verlängerungen 28 sind gegenüber der Längsachse der Zugfedern 18 mit einem Abbiegewinkel versehen, der in der Weise bemessen ist, dass bei zunehmender elektrodynamischer Abstoßung der Kontaktbrücke 10 der Kraftbedarf aus der elektrodynamischen Beschleunigung und der Rückfallbeschleunigung zur Überwindung der Kraftwirkung zwischen dem Verbindungsstück 20 des einen Zugfederpaares und den Verlängerungen 28 des anderen Zugfederpaares ansteigt.
In Fig. 13 und 14 ist ein etwas anders gestaltetes Paar von Zugfedern 18 dargestellt. Dieses ebenfalls als U-förmige Doppelzugfeder gebildete Zugfederpaar unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Zugfederpaar im Wesentlichen durch die mit einer Abstufung 33 versehene Ausgestaltung ihrer Verlängerungen 29 und durch die bogenförmige Ausbildung ihrer zweiten Enden 22. Die sich parallel zur Mittelebene xy erstreckenden Abstufungen 33 des stufenartigen Verlängerungen 29 des einen Zugfederpaares können beim Zusammenwirken des Verbindungsstückes 20 des anderen Zugfederpaares mit im Verlaufe der elektrodynamischen Abstoßung der Kontaktbrücke 10 zweierlei bewirken: Zum einen kann durch die Bemessung des Abbiegewinkels und der Abstufung 33 die anfänglich steigende Gegenkraft am Ende der Abstoßbewegung durch die Abstufung 33 merklich abgeschwächt werden, so dass durch die nachlassende Bremswirkung eine etwas verlängerte Verweilzeit im Endbereich der Abstoßung auftritt. Zum anderen kann wie in dem in Fig. 13 dargestellten Fall die Abstufung 33 derart bemessen werden, dass in der Endstellung der abgestoßenen Kontaktbrücke 10 das Verbindungsstück 20 des jeweils einen Federpaares mit den Verlängerungen 29 des jeweils anderen Federpaares im Bereich ihrer Abstufung 33 eine Rastverbindung eingeht, die nur ein bewusstes Zurückbringen der Kontaktbrücke 10 aus dieser Endstellung gestattet. Jedes Zugfederpaar lagert unter dem Einfluss der Zugkraft der Zugfedern 18 mit den zweiten Enden 22 bogenförmig auf jeweils einen der in Fig. 1 dargestellten Stahlstifte 23.
In Fig. 15 und 16 ist dargestellt, dass alternativ zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen je zwei Verlängerungen 28 Bestandteil von einem anderen Element als. Jeweils eine als U-förmige Drehfeder ausgebildeten Zusatzfeder 30 ist mit ihren gewundenen Außenschenkeln auf einem der Stahlstifte 23 zwischen den zweiten Enden 21 der Zugfedern 18 des jeweils einen Zugfederpaares zu lagern. Dazu sind die Außenschenkel mit jeweils einer Verlängerung 28 ausgestattet. Bei dieser Alternative entfallen selbstverständlich die Verlängerungen bei den Zugfedern 18. Das verlängerte Mittelteil 31 der Zusatzfeder 30 stützt sich in der Schaltwelle 6 in der Weise ab, dass die Verlängerungen 28 mit Federkraft gegen das Verbindungsstück 20 des jeweils anderen Zugfederpaares anliegt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen. Die Erfindung kann beispielsweise in der Weise ausgeführt werden, dass die Verlängerungen 28 oder 29 mit einer zur Querachse z gerichteten Komponente der Federkraft über die zugeordneten Verbindungsstücke 20 greifen. Auch lassen sich die Zugfedern 18 im Rahmen des Erfindungsgedankens durch Druckfedern oder Drehfedern ersetzen, die in geeigneter Weise zwischen der Kontaktbrücke 10 und der Schaltwelle 6 angeordnet sind.

Claims (14)

  1. Kontaktanordnung für mindestens einpolige, strombegrenzende Schutzschalter im Niederspannungsbereich mit einem Isolierstoffgehäuse, umfassend
    eine im Isolierstoffgehäuse um eine feststehende Querachse (z) drehbar gelagerte Schaltwelle (6), wobei die Querachse (z) senkrecht zur Mittelebene (xy) des Pols verläuft,
    eine Drehkontaktbrücke (10), die sich entlang der Mittelebene (xy) in einer spielbehafteten Aufnahme (12) der Schaltwelle (6) erstreckt und diametral gegenüberliegende Kontaktstücke (14) aufweist, die in Einschaltstellung mit feststehenden Kontakten (16) zusammenwirken,
    im Inneren der Schaltwelle (6) angeordnete Kontaktkraft-Zugfedern (18), die jeweils ein an der Kontaktbrücke (10) angeordnetes erstes Ende (19) und ein an der Schaltwelle (6) angeordnetes zweites Ende (21; 22) aufweisen, wobei sich die ersten Enden (19) in Bezug auf die Drehachse der Kontaktbrücke (10) und die zweiten Enden (21; 22) in Bezug auf die Querachse (z) diametral gegenüberstehen, und
    zwei mit je einem der feststehende Kontakte (16) verbundene Anschlussschienen (24), die bei Durchfluss sehr hoher Ströme im Zusammenwirken mit der Kontaktbrücke (10) entgegen der Kraftwirkung der Zugfedern (18) die Kontaktbrücke (10) in Richtung einer Abstoßstellung zurückstoßende, elektrodynamische Kräfte erzeugen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zugfedern (18) jeweils paarweise symmetrisch zu beiden Seiten der Mittelebene (xy) und die besagten Paare von Zugfedern (18) wiederum symmetrisch in Bezug auf die Drehachse der Kontaktbrücke (10) angeordnet sind,
    dass die ersten Enden (19) eines jeden der besagten Paare von Zugfedern (18) über quer verlaufende Verbindungsstücke (20) einstückig miteinander verbunden sind und
    dass federnd in der Schaltwelle (6) angeordnete Elemente (18; 30) mit Verlängerungen (28; 29) ausgestattet sind, die sich bis zu den Verbindungsstücken (20) erstrecken und so ausgebildet und angeordnet sind, dass zwischen ihnen und den Verbindungsstücken (20) beim Übergang der Kontaktbrücke (10) von der Einschaltstellung in die Abstoßstellung und in umgekehrter Richtung zusätzlich zu überwindende Kräfte auftreten.
  2. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Einschaltstellung und Abstoßstellung bzw. umgekehrt ein Kraftmaximum durch die Kontaktbrücke (10) zu überwinden ist.
  3. Kontaktanordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungen (29) stufenartig ausgebildet sind.
  4. Kontaktanordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen der Abstoßstellung die Verbindungsstücke (20) mit den zugehörigen Verlängerungen (29) eine kraftabhängige, lösbare Rastverbindung eingehen.
  5. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstücke (20) in an der Kontaktbrücke (10) ausgebildeten ersten Kerben (25) lagern.
  6. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die zweiten Enden (21; 22) der besagten Paare von Zugfedern (18) die Verlängerungen (28; 29) anschließen, die sich bis zu dem Verbindungsstück (20) der jeweils anderen Paare von Zugfedern (18) erstrecken.
  7. Kontaktanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Enden (21) der besagten Paare von Zugfedern (18) schleifenförmig gewunden um jeweils einen Stahlstift (23) lagern, der seinerseits in zweiten Kerben (27) der Schaltwelle (6) lagert.
  8. Kontaktanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Enden (22) bogenförmig auf jeweils einen Stahlstift (23) lagern, der seinerseits in zweiten Kerben (27) der Schaltwelle (6) lagert.
  9. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungen (28) an Zusatzfedern (30) ausgebildet sind.
  10. Kontaktanordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Enden (21; 22) der besagten Paare von Zugfedern (18) gewunden um jeweils einen oder gebogen auf jeweils einem Stahlstift (23) lagern, der seinerseits in zweiten Kerben (27) der Schaltwelle (6) lagert, und dass um die Stahlstifte (23) jeweils eine der als U-förmige Drehfedern ausgebildeten Zugsatzfedern (30) mit ihren Außenschenkeln schleifenförmig gewunden lagert, wobei die Außenschenkel mit jeweils einer Verlängerung (28) ausgestattet sind und sich das ebenfalls verlängerte Mittelteil (31) der Zusatzfedern (30) in der Schaltwelle (6) abstützt.
  11. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungen (28; 29) mit einer von der Querachse (z) weg gerichteten Federkraftkomponente unter die Verbindungsstücke (20) greifen.
  12. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungen (28; 29) mit einer zur Querachse (z) hin gerichteter Federkraftkomponente über die Verbindungsstücke (20) greifen
  13. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (10) mit einem Langloch (11) auf einer feststehenden, in der Querachse (z) der Schaltwelle (6) verlaufenden Lagerachse (7) gelagert ist.
  14. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (6) aus polweise zugeordneten Schaltwellensegmenten besteht.
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