EP1328956B1

EP1328956B1 - Strombegrenzender niederspannungs-leistungsschalter

Info

Publication number: EP1328956B1
Application number: EP01964861A
Authority: EP
Inventors: Michael Bach; Michael Sebekow; Guenter Seidler; Detlev Schmidt; Ingo Thiede; Sezai Tuerkmen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: CN1476623A; DE50114625D1; DE10054383A1; CN1242445C; US6819205B2; WO2002035570A1; US20040056744A1; EP1328956A1; HK1062356A1; JP2004512647A

Description

Die Erfindung betrifft einen strombegrenzenden Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem durch ein Schaltschloß verklinkbaren Kontaktsystem, das pro Phase mindestens ein bewegbares und ein festes Kontaktelement aufweist, dessen bewegliches Kontaktelement bei auftretenden hohen Strömen, zum Beispiel bei Kurzschlüssen, infolge elektrodynamischer Kräfte entgegen der Wirkung einer Kontaktkraftfeder abhebt, welcher folgende Merkmale aufweist:

eine Antriebsvorrichtung zur Überführung des Schaltkontaktes in
eine Einschaltstellung und in eine Ausschaltstellung,
eine im Zuge der Kraftübertragung von der Antriebsvorrichtung zum Schaltkontakt angeordnete Verklinkungseinrichtung,die ausgehend von der Einschaltstellung des Schaltkontaktes durch eine vom Schaltkontakt ausgehende und in der Richtung der Ausschaltstellung wirkende Öffnungskraft lösbar ist, wenn die Öffnungskraft einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wobei diese Verklinkungseinrichtung als mechanisches Verbindungsglied zwischen der Antriebsvorrichtung und dem bewegbaren Schaltkontakt ausgebildet ist und wenigstens zwei zusammenwirkende, winklig zur Richtung der Öffnungskraft angeordnete Arbeitsflächen und eine auf die Arbeitsflächen wirkende Andruckfeder aufweist.

Bei strombegrenzenden Niederspannungs-Leistungsschaltern werden extrem kurze Auslösezeiten von wenigen Millisekunden angestrebt. Die normalen Auslösezeiten bei Leistungsschaltern sind länger, denn beim klassischen Aufbau eines dynamisch festen, d. h. mit selektiv staffelbarer Auslösung arbeitenden Leistungsschalters ist das Kontaktsystem in sich völlig starr. Die Kontakte bleiben geschlossen, bis sie an anderer Stelle freigegeben werden. Der Auslösemagnet muss zum Ansprechen gebracht werden, was eine verhältnismäßig lange Zeit in Anspruch nimmt und es muss dazu eine komplette Schaltmechanik freigegeben werden, in der eine relativ große Anzahl von Teilen bewegt werden muss. Daraus resultiert aber auch, dass der Schalter bezüglich der Stromführungsfähigkeit die hohe Belastung aushalten muss und nicht vorher durch Überhitzung beschädigt oder zerstört wird. Das kann dadurch umgangen werden, dass die elektrodynamischen Stromkräfte selbst zur Kontaktöffnung ausgenutzt werden. Dafür gibt es eine Reihe unterschiedlicher Prinzipien.
Eines dieser Prinzipien besteht darin, zu bewirken, dass die abhebenden Kontaktkräfte bei hohen Strömen zur Wirkung kommen können, bevor eine normale mechanische Verklinkung im Schalterantrieb freigegeben wird. Das beruht darauf, dass jeder stumpf aufeinander treffende Kontakt durch die Stromengekräfte eine abstoßende Wirkung erfährt und wenn die Kontakte nicht durch Fremdkräfte zusammengehalten werden, heben sie bei einer bestimmten Stromstärke ab. Mit dem Öffnen der Kontakte muss dann auch der Schaltmechanismus in die Ausschaltstellung gebracht und der Kontaktträger mit dem Schaltmechanismus wieder verriegelt werden. Dabei wird angestrebt, dass gegebenenfalls ein einzelner Pol eines mehrpoligen Leistungsschalters unter dem Einfluß dieser Kräfte zum Öffnen gebracht wird, während die anderen noch geschlossen bleiben, weil eben dieser eine Pol den hohen Strom führt. Wenn diese extrem schnelle Öffnung stattfindet, wird ein Schaltlichtbogen entstehen und dessen Widerstand ist im Vergleich zu den Widerständen der Strombahnen über die gesamte Fehlerstelle und den Schalter so groß, dass er strombegrenzend wirkt. Es kann also nicht die volle Höhe des Kurzschlußstromes erreicht werden.
Der beschriebene Vorgang kann auf unterschiedliche Art realisiert werden. Bei geringen Anforderungen, wenn der Schaltmechanismus besonders gut, insbesondere mit geringer Masse der zu bewegenden Teile, aufgebaut ist, genügt es, ihn dreipolig freizugeben. Besser ist es aber, wie schon erwähnt, eine einpolige Unterbrechung der betroffenen Strombahn zu bewirken, weil dadurch ein höherer Strombegrenzungsfaktor erreicht wird.
Die FR-PS 721 451 beschreibt einen Gleichspannungs- Schnellschalter, bei dem die Stromkräfte durch einen vom Kontaktsystem getrennten, bei einer Stromerhöhung ansprechenden elektromechanischen Wandler erzeugt werden. Durch die AT-PS 250 479 ist ein strombegrenzender Schalter bekannt geworden, dessen beweglicher Schalthebel in der Einschaltstellung durch eine Verklinkung gehalten ist, die sowohl mittels einer durch elektrodynamische Kräfte hervorgerufenen Bewegung des beweglichen Schalthebels als auch durch einen elektromagnetischen Überstromauslöser lösbar ist. Die Übertragung der Auslösebewegung des Überstromauslösers auf die Verklinkungsstelle geschieht dabei durch mehrere Zwischenglieder.
In der DE-PS 1 801 071 ist ein Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer schleifenförmigen Strombahn, die auseinandertreibende kontaktöffnende Kräfte erzeugt, dargestellt, bei dem durch die, bei besonders hohen Überströmen auftretenden, elektrodynamischen Kräfte im Kontaktsystem der Schalthebel entgegen der Kraft einer Feder bewegt wird. Am bewegbaren Kontakthebel ist eine Stange vorgesehen, die sich mit einer Rolle an einem Sperrglied abstützt. Durch dieses Sperrglied, das seinerseits gegen Federkraft verschiebbar ist und eine Rolle, wird ein Klinkenhebel verschoben und freigegeben, wodurch der Schalthebel in die Ausschaltlage gebracht werden kann.
Eine andere Möglichkeit zur schnellen Kontaktöffnung auf Grund von Stromkräften ist in der DE 14 63 312 A1 beschrieben. Hier wird der durch einen auftretenden hohen Strom aufgeschleuderte, in einem fliegenden Drehpunkt gelagerte Kontakt durch eine Verklinkungsmechanik in der geöffneten Stellung festgehalten und über einen Hebelmechanismus die normale Kraftspeicher-Auslösewelle betätigt, wodurch der Schalter in seine endgültige Ausschaltlage gebracht wird.
Die DE 15 13 341 A1 beschreibt einen weiteren derartigen Leistungsschalter, bei dem bei einem hohen Kurzschlußstrom infolge der elektrodynamischen Kräfte eine abstoßende Wirkung zwischen den beiden Kontaktelementen zustande kommt. Dabei löst sich beim Schwenken des Kontaktträgers mit dem bewegbaren Kontakt in einer Verriegelungseinrichtung die Verriegelung des Kontaktträgers mit dem Schaltmechanismus und ein Traghebel wird gedreht. Über zwei weitere, als Doppelhebel wirkende Hebel, wird die Auslösewelle gedreht, die eine Entklinkung des Schaltschlosses bewirkt.
Eine andere Lösung zur strombegrenzenden Abschaltung zeigt die DE 1 463 311 A1 . Bei dieser Bauart ist das bewegliche Kontaktstück auf einem schwenkbaren Hebel gelenkig gelagert. Im Kurzschlußfall wird durch die Bewegung des beweglichen Kontaktstücks infolge elektromechanischer Kräfte eine Kontaktstücksperre gelöst, so dass die Kontaktfeder entspannt und das bewegliche Kontaktstück in die Aus-Stellung geschleudert wird.
Die DE 25 11 948 A1 beschreibt einen Schalter, bei dem durch eine elektrodynamische Öffnungsbewegung des beweglichen Kontaktstücks sofort nach der Kontaktöffnung und bei ansteigender Kontaktfederkraft eine Hebelanordnung zur direkten Entklinkung des Schaltschlosses betätigt wird. Dazu ist das bewegliche Kontaktstück auf einem Träger drehbar gelagert und in der Einschaltstellung von einer sich am Träger abstützenden Kontaktkraftfeder gegen das Festkontaktstück gepreßt. Der Träger ist an einem ortsfesten Drehpunkt gelagert und im Einschaltzustand vom Schaltschloß starr verriegelt. Die Öffnungsbewegung des beweglichen Kontaktstücks zur Entriegelung des Trägers wird über eine Hebelanordnung auf das Schaltschloß und auf die Verriegelung des Trägers geleitet.
In der EP 0 398 461 A2 ist ein Leistungsschalter mit einer Antriebsvorrichtung und einer Verklinkungseinrichtung für einen bewegbaren Schaltkontakt gezeigt bei welchem in der Antriebsvorrichtung ein mechanisch nichtlineares Element eingefügt ist. Dieses wird bezüglich seiner Wirkungsweise im wesentlichen aus teleskopartig ineinanderschiebbaren Teilen gebildet. Beide weisen miteinander zusammenwirkende Schrägflächen mit einer Federbeaufschlagung auf. Wenn die auf die Verbindung wirkenden Kräfte die normale Kontaktandruckkraft um ein bestimmtes Maß überschreiten, gleiten die Schrägflächen schlagartig aneinander ab und der beaufschlagte Kontaktträger wird schlagartig in die Ausschaltstellung bewegt, um den strombegrenzenden Schaltlichtbogen zu erzeugen.
In der DE 197 40 422 A1 wird vorgeschlagen, dass als Verbindung zwischen dem bewegbaren Kontakthebelträger und der Schaltwelle eine Knickhebelverbindung vorgesehen ist, die durch miteinander gelenkig verbundene Teillaschen gebildet ist, welche durch eine Feder derart beaufschlagt sind, dass sie eine gestreckte Lage einnehmen. Der bewegbare Kontakthebelträger ist dabei nicht, wie bisher üblich, starr, sondern durch ein, vorzugsweise durch eine Welle gebildetes Schwenklager mit seinen Stützhebeln verbunden, so dass er eine Schwenkbewegung ausführen kann. Er besitzt eine Tasche, die zur Aufnahme und Verbindung der am bewegbaren Kontakthebelträger angelenkten Teillasche der Knickhebelverbindung mit dem bewegbaren Kontakthebelträger mittels eines Koppelbolzens dient und eine, durch eine Kante der Tasche gebildete Anschlagfläche, zur Einwirkung des Kontakthebelträgers durch seine Schwenkbewegung auf eine der Teillaschen. Dadurch werden die Teillaschen aus ihrer Strecklage ausgelenkt und die zunächst starre Knickhebelverbindung eingeknickt. Der bewegbare Kontakthebelträger ist weiterhin im Bereich der bei normalen Schaltern durch ihn hindurchtretenden Kontakthebelwelle mit Aussparungen versehen, die so ausgebildet sind, dass seine Schwenkbewegung nicht durch diese Kontakthebelwelle behindert wird.
Alle vorgenannten Schalter haben gemeinsam den Nachteil, dass für die Realisierung der Strombegrenzung eine Vielzahl zu bewegender Teile, teilweise auch nur für die Strombegrenzung zusätzlich erforderliche Bauelemente, vorhanden sind. Das ist mit hohem mechanischen und fertigungstechnischen Aufwand verbunden.
Darüber hinaus muss berücksichtigt werden, dass Kunden nicht nur einen derartigen Schaltertyp benötigen, sondern auch einen, der konventionell, also selektiv öffnet, also nur dann, wenn bei Auftreten eines hohen Stromes eine bestimmte Zeit verstrichen ist. Es ist aber sehr aufwendig, dem Kunden zwei ganz unterschiedlich aufgebaute Typen von Leistungsschaltern anzubieten, denn es müssen zwei unterschiedliche Schalterkonstruktionen vorgehalten werden. Es kann also von beiden Typen jeweils nur die halbe Losgröße gefertigt werden. Die Kunden rüsten heute die Anlagen häufig um und benötigen deshalb preiswerte universell verwendbare Leistungsschalter.
Das Bestreben die unterschiedlichen Funktionen, klassischer, selektiv zeitabhängig staffelbarer Leistungsschalter oder strombegrenzender Schalter, alternativ zur Verfügung zu haben, soll deshalb möglichst kostengünstig verwirklicht werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, einen strombegrenzenden Niederspannungs-Leistungsschalter vorzuschlagen, der ohne wesentlichen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand aus einem normalen serienmäßigen Schalter abgeleitet werden kann, ohne dass an diesem wesentliche Veränderungen vorgenommen werden müssen. Herkömmliche Schalter haben einen beweglichen Schaltpol mit einem Schaltkontakt mit einem Schalterantrieb und dazwischen eine Hebelkette welche die Schaltwelle und den Kontaktträger verbindet, so dass es sich anbietet, in den Zug der Hebelkette ein Element einzubauen, das eine mechanisch nichtlineare Charakteristik aufweist, insofern, dass die Hebelkette unabhängig von der Schaltwelle nachgibt, ausknickt oder einknicken kann, wenn durch die stromabhebenden Kräfte der Kontaktträger gegen die Hebelkette drückt.
Davon ausgehend wird die vorgenannte Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass die bisher als Hebelkette ausgeführte Kraftübertragung vom Schalterantrieb zum Kontaktträger baulich völlig umgestaltet wird, insofern, dass sie als eine Art Knickglied aufgebaut wird.
Der erfindungsgemäße, strombegrenzende Leistungsschalter mit einem bewegbaren Schaltkontakt, mit einer Antriebsvorrichtung zur Überführung des Schaltkontaktes in eine Einschaltstellung und in eine Ausschaltstellung, einer im Zuge der Kraftübertragung von der Antriebsvorrichtung zum Schaltkontakt angeordneten Verklinkungseineinrichtung, die ausgehend von der Einschaltstellung des Schaltkontaktes durch eine vom Schaltkontakt ausgehende und in der Richtung der Ausschaltstellung wirkende Öffnungskraft lösbar ist, wenn die Öffnungskraft einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wobei die Verklinkungseinrichtung als mechanisches Verbindungsglied zwischen der Antriebsvorrichtung und dem bewegbaren Schaltkontakt ausgebildet ist und wenigstens zwei zusammenwirkende, winklig zur Richtung der Öffnungskraft angeordnete Arbeitsflächen und eine auf die Arbeitsflächen wirkende Andruckfeder aufweist, besitzt folgende Merkmale:

die Verklinkungseinrichtung weist zwei, mittels eines Gelenks miteinander verbundene und um das Gelenk relativ zueinander schwenkbare Hebel auf, wobei das Gelenk durch einen fluchtende Durchgangsbohrungen in konzentrischen Teilen der Hebel durchdringenden Gelenkbolzen gebildet ist, und die Hebel identisch ausgebildet sind,
die Hebel weisen an ihren Berührungsflächen an den konzentrischen Teilen im Bereich des Gelenks als Verzahnung wirkende Schrägflächen auf, die konzentrisch um die Durchgangsbohrungen für den Gelenkbolzen angeordnet sind,
die Hebel sind an den konzentrischen Teilen im Bereich des Gelenks durch eine Andruckfeder mit einer auf die durch die Schrägflächen gebildete Verzahnung an ihren Berührungsflächen wirkende Federkraft beaufschlagt,
die Hebel stehen im Ruhezustand der Verklinkungseinrichtung zur Erzeugung eines von der Öffnungskraft abhängigen relativen Drehmomentes in einem von der Strecklage verschiedenen Winkel zueinander,
die dem Gelenk abgewandten Enden der Hebel weisen mit Durchgangsbohrungen versehene Aufnahmen zur gelenkigen Verbindung mit dem Schaltkontakt bzw. mit der Antriebsvorrichtung auf.

Der Gelenkbolzen weist zweckmäßig an seinem einen Ende einen Kopf als Widerlager für die Andruckfeder und an seinem anderen Ende ein Gewinde für eine Mutter auf. Die als Verzahnung dienenden, bei Belastung der Verklinkungseinrichtung in der Verdrehrichtung der Hebel aufeinander zu bewegten Schrägflächen sind mit steilen Flanken als Schnappflächen ausgebildet und die bei Belastung der Verklinkungseinrichtung in der Verdrehrichtung der Hebel voneinander weg bewegten Schrägflächen weisen flache Flanken als Gleitflächen auf.
Die Andruckfeder ist vorteilhaft als den Gelenkbolzen umschließende und am Kopf des Gelenkbolzens abgestützte Schraubendruckfeder ausgebildet.
Die Achse des die Hebel verbindenden Gelenkes ist zweckmäßig parallel zu einer Schwenkachse des bewegbaren Schaltkontaktes angeordnet.
Die von der Andruckfeder auf die Berührungsflächen der Hebel an den konzentrischen Teilen im Bereich des Gelenks mit den als Verzahnung wirkenden Schrägflächen ausgeübte Andruckkraft ist durch Veränderung der wirksamen Länge des Gelenkbolzens einstellbar.
Diese Veränderung der wirksamen Länge des Gelenkbolzens wird in einfacher Weise dadurch bewirkt, dass die Mutter weiter aufgeschraubt oder weniger weit aufgeschraubt wird. Durch die erfindungsgemäße Verklinkungseinrichtung wird eine neue Baugruppe zur kraftübertragenden Verbindung des Schaltwellenhebels mit dem Schaltkontakt, beziehungsweise dem Kontaktträger geschaffen. Sie ist als kraftabhängig ausknickendes Element ausgebildet, welches es ermöglicht, dass beim Auftreten eines Kurzschlußstromes jede Schalteinheit, unabhängig voneinander und unabhängig von der EIN-Position der Schaltwelle, öffnet. Die beiden Hebel der Verklinkungseinrichtung sind identisch ausgebildet. Es ist also fertigungsmäßig nur ein Teil herzustellen. Die als Verzahnung der konzentrischen Teile der Hebel ausgebildeten Schrägflächen stehen unter dem Federdruck einer Andruckfeder, welcher so bemessen ist, dass eine definierte Kraft zum Einschalten und zur Bereitstellung der Kontaktkräfte ohne Ausknickung übertragen werden kann. Die Federkraft der Andruckfeder ist dabei stufenlos einstellbar, so dass die gewünschte Ausknick-Kraft der Verklinkungseinrichtung ebenfalls stufenlos eingestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Verklinkungseinrichtung wird nicht, wie bei bekannten Ausführungen, teleskopartig zusammengeschoben, sondern es erfolgt eine Drehknickbewegung. Wenn im weiteren Verlauf des Abschaltvorganges der elektromagnetische Schnellauslöser den Schalter endgültig abschaltet, wird durch die sich drehende Schaltwelle und ihren Schaltwellenhebel die Verklinkungseinrichtung wieder in ihre Ruhestellung gebracht. Damit ist der Schalter wieder einschaltbereit.
Die Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis anhand eines bevorzugten, den Schutzumfang nicht einschränkenden, Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit der erfindungsgemäßen Verklinkungseinrichtung in einer Schnittdarstellung im ausgeschalteten Zustand.
Die Fig. 2 zeigt schematisch einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit der erfindungsgemäßen Verklinkungseinrichtung in einer Schnittdarstellung im eingeschalteten Zustand.
Die Fig. 3 zeigt schematisch einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit der erfindungsgemäßen Verklinkungseinrichtung in einer Schnittdarstellung im ausgelösten Zustand.
Die Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verklinkungseinrichtung in der Seitenansicht.
Die Fig. 5 zeigt einen einzelnen Hebel der erfindungsgemäßen Verklinkungseinrichtung gemäß der Fig. 4 in der Draufsicht.
Die Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße Verklinkungseinrichtung gemäß der Fig. 1 teilweise montiert.
In den Fig. 1 bis 3 ist schematisch ein Niederspannungs-Leistungsschalter 1 im Schnitt dargestellt, um den Einbauort der erfindungsgemäßen Verklinkungseinrichtung 13 zu verdeutlichen. Durch die Rückwand 2 des Niederspannungs-Leistungsschalters 1 sind die obere Anschlußschiene 3 und die untere Anschlußschiene 4 hindurchgeführt. An der oberen Anschlußschiene 3 befindet sich der feststehende Schaltkontakt 5 und an der unteren Anschlußschiene 4 ist über flexible Verbindungen 6 der auf einem Kontaktträger 7 befindliche bewegbare Schaltkontakt 8 angeschlossen. Über dem festen Schaltkontakt 5 und dem bewegbaren Schaltkontakt 8 ist die Lichtbogenlöschkammer 9 angeordnet. Im Schalterantrieb 10 befindet sich die Schaltwelle 11 mit dem Schaltwellenhebel 12, an welchem die erfindungsgemäße Verklinkungseinrichtung 13 als Verbindungselement zum Kontaktträger 7 befestigt ist.
In der Fig. 1 stehen, im ausgeschalteten Zustand des Niederspannungs-Leistungsschalters 1, die Hebel 14;15 im Ruhezustand der Verklinkungseinrichtung 13 zur Erzeugung eines von der Öffnungskraft abhängigen relativen Drehmomentes in einem von der Strecklage verschiedenen Winkel zueinander, wobei die Achse des die Hebel 14;15 verbindenden Gelenkes 16 parallel zu einer nicht dargestellten Schwenkachse des bewegbaren Schaltkontaktes 8 angeordnet ist. Die gleiche Konstellation, nur im eingeschalteten Zustand des Niederspannungs-Leistungsschalters 1 zeigt die Fig.2, während in der Fig.3 der Niederspannungs-Leistungsschalter 1 mit der Verklinkungseinrichtung 13 im ausgelösten Zustand gezeigt ist, in welchem die Verklinkungseinrichtung 13 eingeknickt ist und eine Öffnung des bewegbaren Kontaktes 8 erfolgt ist.
Die Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verklinkungseinrichtung 13 in der Seitenansicht. Sie weist zwei identisch ausgebildete Hebel 14; 15 auf, die durch ein Gelenk 16 miteinander verbunden und um das Gelenk 16 relativ zueinander schwenkbar sind. Die Berührungsflächen der Hebel 14; 15 enthalten als Schrägflächen 17; 18 ausgebildete Arbeitsflächen, welche in der Form einer Verzahnung der konzentrischen Teile 19; 20 ausgebildet sind. Dabei ist die Schrägfläche 17 steil als Schnappfläche ausgebildet und die Schrägfläche 18 flach als Gleitfläche.
Das die Hebel 14; 15 verbindende Gelenk 16 ist durch einen fluchtende Durchgangsbohrungen 21; 22 der Hebel 14; 15 durchsetzenden Gelenkbolzen 23 gebildet, welcher gleichzeitig die Führung und die Halterung für die als Schraubendruckfeder ausgebildete Andruckfeder 24 bildet, die den Gelenkbolzen 23 umschließt und am Ende des Gelenkbolzens 23 durch einen scheibenförmigen Kopf 25 desselben abgestützt ist. Auf der dem Kopf 25 gegenüberliegenden Seite des Gelenkbolzens 23 ist ein Gewinde 26 zur Aufnahme einer Mutter 27 vorgesehen, mittels welcher die Spannung der auf dem Gelenkbolzen 23 sitzenden Andruckfeder 24 veränderbar ist. Die beiden Hebel 14; 15 stehen somit unter dem veränderbaren Federdruck der Andruckfeder 24. An den dem Gelenk 16 gegenüberliegenden Seiten weisen die Hebel 14;15 mit je einer Durchgangsbohrung 28;29 versehene Aufnahmen 30; 31 auf, die zur Verbindung mit dem Schaltwellenhebel 12 beziehungsweise dem Kontaktträger 7 dienen.
Die Fig. 5 zeigt einen einzelnen Hebel der erfindungsgemäßen Verklinkungseinrichtung gemäß der Fig. 4 in der Draufsicht. Die beiden Hebel 14; 15 sind identisch ausgebildet, weshalb nur ein Hebel 15 dargestellt ist. Die als Schrägflächen 17; 18 ausgebildeten Arbeitsflächen des Hebels 15 sind konzentrisch um die Durchgangsbohrung 22 für den Gelenkbolzen 23 im konzentrischen Teil 20 angeordnet. Am entgegengesetzten Ende des Hebels 15 ist die mit einer Durchgangsbohrung 29 versehene Aufnahme 31 angeordnet, die zur Verbindung mit dem Schaltwellenhebel 12 beziehungsweise dem Kontaktträger 7 dient.
Die Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße Verklinkungseinrichtung 13 gemäß der Fig. 1 teilweise montiert, wobei die Mutter 27 weggelassen wurde. In dieser Darstellung, in welcher gleiche Teile entsprechend der Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist deutlich die Ausbildung der Schrägflächen 17; 18 als Verzahnung der konzentrischen Teile 19; 20 zu erkennen, welche im montierten Zustand unter dem Federdruck der auf dem Gelenkbolzen 23 sitzenden Andruckfeder 24 steht.
Die erfindungsgemäße Verklinkungseinrichtung 13 wirkt wie folgt:

Überschreitet, beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses, die durch die elektrodynamischen Stromkräfte und Stromengekräfte auf das Kontaktsystem ausgeübte Öffnungskraft einen vorherbestimmten Wert, der die Knick-Kraft so groß werden läßt, dass die an den aneinanderliegenden, als Schnappflächen ausgebildeten Schrägflächen 17 auftretende Hubkraft die eingestellte Federkraft der Andruckfeder 24 überschreitet, gleiten diese Schrägflächen voneinander ab und schnappen über. Dadurch knickt die Verklinkungseinrichtung 13 ein und gibt den bewegbaren Schaltkontakt 8 frei. Sind die Schrägflächen 17 als Schnappflächen voneinander abgeglitten, setzen die Schrägflächen 18 als in der Bewegungsrichtung abfallende Gleitflächen dem Einknicken der Verklinkungseinrichtung 13 keinen Widerstand mehr entgegen.

Der in dieser nicht stabilen Phase des Abschaltvorganges beim Öffnen des bewegbaren Schaltkontaktes 8 zwischen diesem und dem feststehenden Schaltkontakt 5 entstehende Abschaltlichtbogen begrenzt durch seinen Widerstand den fließenden Kurzschlußstrom, bevor im weiteren Verlauf des Abschaltvorganges der elektromagnetische Schnellauslöser anspricht und den Schalter endgültig abschaltet.
Wenn im weiteren Verlauf des Abschaltvorganges der elektromagnetische Schnellauslöser den Schalter endgültig abschaltet, wird durch die sich drehende Schaltwelle 11 und ihren Schaltwellenhebel 12 die Verklinkungseinrichtung 13 wieder in ihre Ruhestellung gebracht. Damit ist der Schalter wieder einschaltbereit.
Die Federkraft der Andruckfeder 24 ist durch Veränderung der wirksamen Länge des Gelenkbolzens 23 durch mehr oder weniger weites Aufschrauben der Mutter 27 problemlos einstellbar und damit die Funktionskraft der Verklinkungseinrichtung 13 regulierbar.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist mechanisch sehr einfach aufgebaut und hat trotzdem den Vorzug, dass die Funktionskraft problemlos regulierbar ist. Die beiden Hebel 14;15 sind identisch ausgebildet, es ist also fertigungsmäßig nur ein Teil herzustellen.

Bezugszeichenliste

1: Niederspannungs-Leistungsschalter
2: Rückwand
3: Obere Anschlußschiene
4: Untere Anschlußschiene
5: Feststehender Schaltkontakt
6: Flexible Verbindung
7: Kontaktträger
8: Bewegbarer Schaltkontakt
9: Lichtbogenlöschkammer
10: Schalterantrieb
11: Schaltwelle
12: Schaltwellenhebel
13: Verklinkungseinrichtung
14: Hebel
15: Hebel
16: Gelenk
17: Schrägfläche
18: Schrägfläche
19: Konzentrisches Teil
20: Konzentrisches Teil
21: Durchgangsbohrung
22: Durchgangsbohrung
23: Gelenkbolzen
24: Andruckfeder
25: Kopf
26: Gewinde
27: Mutter
28: Durchgangsbohrung
29: Durchgangsbohrung
30: Aufnahme
31: Aufnahme

Claims

Leistungsschalter mit strombegrenzender Öffnung eines bewegbaren Schaltkontaktes mit folgenden Merkmalen:
- eine Antriebsvorrichtung zur Überführung des Schaltkontaktes in eine Einschaltstellung und in eine Ausschaltstellung,

- eine im Zuge der Kraftübertragung von der Antriebsvorrichtung zum Schaltkontakt angeordnete Verklinkungseineinrichtung,
die ausgehend von der Einschaltstellung des Schaltkontaktes durch eine vom Schaltkontakt ausgehende und in der Richtung der Ausschaltstellung wirkende Öffnungskraft lösbar ist, wenn die Öffnungskraft einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet,

- wobei die Verklinkungseinrichtung als mechanisches Verbindungsglied zwischen der Antriebsvorrichtung und dem bewegbaren Schaltkontakt ausgebildet ist und wenigstens zwei zusammenwirkende, winklig zur Richtung der Öffnungskraft angeordnete Arbeitsflächen und eine auf die Arbeitsflächen wirkende Andruckfeder aufweist,
gekennnzeichnet durch folgende weitere Merkmale:

- die Verklinkungseinrichtung (13) weist zwei mittels eines durch fluchtende Durchgangsbohrungen (21; 22) in konzentrischen Teilen (19; 20) der Hebel (14; 15) geführten Gelenkbolzens (23) gebildeten Gelenks (16) miteinander verbundene und um das Gelenk (16) relativ zueinander schwenkbare Hebel (14; 15)auf, welche identisch ausgebildet sind,

- die Hebel (14; 15) weisen an ihren Berührungsflächen an den konzentrischen Teilen(19; 20)im Bereich des Gelenks (16) als Verzahnung wirkende Schrägflächen (17; 18) auf, die konzentrisch um die Durchgangsbohrungen (21; 22) für den Gelenkbolzen (23) angeordnet sind,

- Die Hebel (14; 15) sind an den konzentrischen Teilen (19; 20) im Bereich des Gelenks (16) durch eine Andruckfeder (24) mit einer auf die durch die Schrägflächen (17; 18) gebildete Verzahnung an ihren Berührungsflächen wirkende Federkraft beaufschlagt,

- die Hebel (14; 15) stehen im Ruhezustand der Verklinkungseinrichtung (13) zur Erzeugung eines von der Öffnungskraft abhängigen relativen Drehmomentes in einem von der Strecklage verschiedenen Winkel zueinander,

- die dem Gelenk (16) abgewandten Enden der Hebel (14; 15) weisen mit Durchgangsbohrungen (28; 29) versehene Aufnahmen (30; 31) zur gelenkigen Verbindung mit dem Schaltkontakt bzw. mit der Antriebsvorrichtung auf.
Leistungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkbolzen (23) an seinem einen Ende einen Kopf (25) als Widerlager für die Andruckfeder und an seinem anderen Ende ein Gewinde (26) für eine Mutter (27) aufweist.
Leistungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die als Verzahnung dienenden, bei Belastung der Verklinkungseinrichtung (13) in der Verdrehrichtung der Hebel (14;15) aufeinander zu bewegten Schrägflächen (17) mit steilen Flanken als Schnappflächen ausgebildet sind.
Leistungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die als Verzahnung dienenden, bei Belastung der Verklinkungseinrichtung (13) in der Verdrehrichtung der Hebel (14; 15) voneinander weg bewegten Schrägflächen (18) mit flachen Flanken als Gleitflächen ausgebildet sind.
Leistungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckfeder (24) als den Gelenkbolzen (23) umschließende und am Kopf (25) des Gelenkbolzens abgestützte Schraubendruckfeder ausgebildet ist.
Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des die Hebel (14; 15) verbindenden Gelenkes (16) parallel zu einer Schwenkachse des bewegbaren Schaltkontaktes angeordnet ist.
Leistungsschalter nach 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
die von der Andruckfeder (24) auf die Berührungsflächen der Hebel (14; 15) an den konzentrischen Teilen(19; 20)im Bereich des Gelenks (16) mit den als Verzahnung wirkenden Schrägflächen (17; 18) ausgeübte Andruckkraft durch Veränderung der wirksamen Länge des Gelenkbolzens (23) einstellbar ist.