EP1334499A1 - Contact arrangement for current-limiting protective circuit breakers - Google Patents

Contact arrangement for current-limiting protective circuit breakers

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Publication number
EP1334499A1
EP1334499A1 EP01996905A EP01996905A EP1334499A1 EP 1334499 A1 EP1334499 A1 EP 1334499A1 EP 01996905 A EP01996905 A EP 01996905A EP 01996905 A EP01996905 A EP 01996905A EP 1334499 A1 EP1334499 A1 EP 1334499A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
springs
bridge
contact force
designed
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01996905A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Volker Heins
Franz Böder
Guido Dedenbach
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.)
Eaton Industries GmbH
Original Assignee
Moeller GmbH
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 Moeller GmbH filed Critical Moeller GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H01H1/205—Details concerning the elastic mounting of the rotating bridge in the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/32—Self-aligning contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/04—Contacts
    • H01H73/045—Bridging contacts

Definitions

  • the invention relates to a contact arrangement for current-limiting circuit breakers in the low-voltage range, in particular for current-limiting circuit breakers, according to the preamble of claim 1.
  • Each pole comprises two fixed contacts connected to connecting rails, a rotary contact bridge that extends along the longitudinal axis of the pole in a playful receptacle of the selector shaft and has opposing contact pieces that interact with the fixed contacts in the switched-on position, and two attached inside the selector shaft
  • Tension springs which act on the contact bridge and thus ensure a fixed contact pressure of the contact pieces on the fixed contacts, one of the ends of each tension spring interacting with a driver element of the selector shaft.
  • the two springs are mounted in the contact bridge receptacle with the other end of each spring attached to a contact bridge fastener.
  • the two fastening elements or driver elements of the two springs are diametrically opposed with respect to an imaginary axis of rotation of the contact bridge or the fixed transverse axis of the selector shaft.
  • This arrangement of the springs ensures free movement of the imaginary axis of rotation of the contact bridge in relation to the fixed transverse axis of the selector shaft and at the same time enables a moment of force for uniform distribution of the contact pressure and an elastic positioning of the contact bridge with two translational degrees of freedom, the contact bridge is held in an equilibrium position on the longitudinal axis by the self-centering action of the springs.
  • connection rails with the fixed contacts are loop-shaped, so that when a short-circuit current flows through them, the contact bridge generates repulsive electrodynamic forces against the force of the tension springs in the direction of a repulsion position.
  • This contact arrangement neither permits adaptation to a desired profile of the restoring force acting on the electrodynamically repelled contact bridge nor the possibility of allowing the electrodynamically repelled contact bridge to be tilted.
  • an opposite end of the springs mentioned is mounted on the ends of a slidingly arranged pin in the cutout of the selector shaft, designed as a transverse axis, and has the contact link symmetrical to its axis of rotation
  • Pair of control cams which are designed so that they cooperate with one of the pins in the end portion of the repulsion stroke of the contact bridge to brake the movement of the contact bridge.
  • the pins are slidably mounted in the recesses, the diametrically opposite recesses running approximately along the line of action of the associated springs.
  • the springs ensure elastic positioning of the contact bridge in the cutout of the selector shaft and thereby define a fictitious axis of rotation of the contact bridge in relation to the selector shaft.
  • the profile of the control cams arranged in relation to the movable contact pieces causes a displacement of the pins in the recess and a continuous tension of the springs corresponding to the pivoting movement of the contact bridge in the direction of the repulsion position, with a storage of the energy in the springs.
  • the profile of the control cams can be designed so that the contact bridge locks in the push-off position; wherein the rotatably mounted switching shaft is actuated by an actuating mechanism of the circuit breaker and the opening stroke of the contact bridge is limited such that the rotation of the switching shaft during the opening movement causes the pins to lift off the control cams causes.
  • the invention has for its object to obtain a more favorable course of the contact force via the so-called lifting of the contact bridge in the switch-on position, which compensates for the wear of the contacts and contact pieces that occurs over time.
  • An advantageous further development consists in the formation of a locking recess in the part of the control cams which can be assigned to the end of the repelling movement.
  • a further advantageous development consists in that the direction of the cutouts runs approximately parallel to the longitudinal axis of the contact bridge in order to set the optimal contact force curve via the through stroke.
  • An expedient embodiment of the invention consists in connecting pairs of contact force springs arranged on opposite sides of the contact bridge, designed as tension springs, via the sliding elements designed as transverse pins, the pins constantly contacting the control cams in a non-positive manner.
  • a an alternative embodiment is to mount contact force springs, which are arranged on the end face of the contact bridge and are designed as compression springs, directly in the cutouts, wherein slide elements designed as plungers constantly bear non-positively on the control cams.
  • the contact arrangement is suitable for modular, multi-pole contact systems.
  • Figure 1 in longitudinal section a first embodiment of the contact arrangement according to the invention in the ON position
  • FIG. 2 the contact arrangement according to FIG. 1 during through-stroke as a result of noticeable contact wear
  • FIG. 3 the contact arrangement according to FIG. 1 in the push-off position
  • Figure 4 in longitudinal section, a second embodiment of the contact arrangement according to the invention in the switched-on position.
  • the contact arrangement 2 according to FIGS. 1 to 3 is provided for one pole of a multi-pole circuit breaker, not shown in any more detail.
  • the circuit breaker typically comprises an insulating housing, a switch lock that can be actuated by a drive, supply and output connection elements and tripping devices for overload and short circuit.
  • a switching shaft 6 made of insulating material is rotatably mounted in the housing about a fixed transverse axis 4, the transverse axis 4 running perpendicular to the longitudinal direction 8 of the pole.
  • the switching shaft 6 coupled to the switching lock is composed of switching shaft segments assigned in poles in the form of double disks, of which only the rear disk is shown.
  • a rotary contact bridge 10 extends along the Longitudinal direction 8 of the pole in a playful receptacle 12 of the control shaft 6 and has mutually opposite contact pieces 14 which cooperate with fixed contacts 16 in the switched-on position.
  • the two disks of the control shaft 6 are connected via two drivers 18.
  • each elongated recess 20 there are diametrically and rotationally symmetrical recesses 20 which, in the switched-on position (FIGS. 1 and 2), run approximately parallel to the longitudinal direction 8.
  • a sliding element 22 which is arranged parallel to the transverse axis 4, is displaceably mounted in the form of a pin made of steel.
  • two contact force tension springs 24 arranged on both sides of the contact bridge 10 are suspended at their ends 26.
  • fastening elements 28 are provided in the switching shaft 6, to which the second ends 30 of the contact pressure spring 24 are fastened.
  • the control cams 32 are aligned with respect to the line of action of the contact force springs 24 in such a way that the contact bridge 10 assumes a stable position about a fictitious axis of rotation with two translational degrees of freedom in certain areas.
  • the two fastening elements 28 are arranged diametrically with respect to the fixed transverse axis 4 and the sliding elements 22 are arranged diametrically with respect to the fictitious axis of rotation.
  • the geometrical design of the control cams 32 and the alignment of the cutouts 20 with respect to the lines of action of the contact force springs 24 and the longitudinal axis 8 produce a contact force which is as balanced and increasing as possible over the life of the contacts 14, 16.
  • a connecting rail 34 is connected to each of the two fixed contacts 16.
  • the contact arrangement 3 according to FIG. 4 acts in principle in the same way as that described above, which is why the following description is essentially limited to the differences.
  • the sliding elements 23 are designed here as plungers, which are attached to the first ends 26 of two contact force springs 25 designed as compression springs and also press against the control cams 32 of the contact bridge 10.
  • the contact force springs 25 are supported against the boundaries 38 of the partially cylindrical recesses 21, which are directed away from the transverse axis 4.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, but also encompasses all embodiments having the same effect in the sense of the invention.
  • the invention can be modified such that the control cams are designed in such a way that the contact bridge does not assume a tilted position in the event of electrodynamic repulsion. Circuit breakers equipped with such contact arrangements are advantageously suitable for selective switch arrangements.

Abstract

The invention relates to a contact arrangement for current-limiting protective circuit breakers for use in the low voltage range, especially for current-limiting power circuit breakers. The aim of the invention is to achieve a more favorable progression of the contact force over the overtravel, said overtravel occurring due to the wear of the contact, of a contact arrangement (2) in which a rotary contact bridge (10) is suspended with a fictitious rotational axis inside an actuating shaft (6) by means of contact force springs (24). The first ends of the contact force springs (24) are connected to sliding elements (22), which are mounted inside recesses (20) of the actuating shaft (6) and which press against control cams (32) of the contract bridge (10). The second ends (30) of the contact force springs (24) are mounted on the actuating shaft (6) in a non-displaceable manner, and the sliding elements (22) are in constant contact with the control cams (32).

Description

B e s c h r e i b u n g Description
Kontaktanordnung für strombegrenzende SchutzschalterContact arrangement for current-limiting circuit breakers
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für strombegrenzende Schutzschalter im Niederspannungsbereich, insbesondere für strombegrenzende Leistungsschalter, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a contact arrangement for current-limiting circuit breakers in the low-voltage range, in particular for current-limiting circuit breakers, according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Aus der Druckschrift EP-0314540-B1 ist eine Kontaktanordnung für einen Nie- derspannungs-Mehrpol-Leistungsschalter mit Isolierstoffgehäuse bekannt, die eine mittels im Gehäuse eingearbeiteter Gleitlager um eine feststehende Querachse drehbare Schaltwelle aufweist, wobei die Achse senkrecht zur Längsrichtung jedes Pols steht. Jeder Pol umfasst zwei mit Anschlussschienen verbundene feststehende Kontakte, eine Drehkontaktbrücke, die sich entlang der Längsachse des Pols in einer spielbehafteten Aufnahme der Schaltwelle erstreckt und einander gegenüber liegende 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, wo- bei die Kontaktbrücke durch die selbstzentrierende Wirkung der Federn auf der Längsachse in einer Gleichgewichtsposition gehalten wird. Die Anschlussschienen mit den feststehenden Kontakten sind schleifenförmig ausgebildet, so dass sie, wenn sie von einem Kurzschlussstrom durchflössen werden, die Kontaktbrücke entgegen der Kraftwirkung der Zugfedern in Richtung einer Abstoßstellung zurückstoßende, elektrodynamische Kräfte erzeugen. Diese Kontaktanordnung erlaubt weder eine Anpassung an einen gewünschten Verlauf der auf die elektrodynamisch abgestoßene Kontaktbrücke wirkenden Rückstellkraft noch die Möglichkeit, eine Kippstellung der elektrodynamisch abgestoßenen Kontaktbrücke zu ermöglichen.From document EP-0314540-B1 a contact arrangement for a low-voltage multi-pole circuit breaker with an insulating housing is known, which has a switching shaft that can be rotated about a fixed transverse axis by means of slide bearings incorporated in the housing, the axis being perpendicular to the longitudinal direction of each pole. Each pole comprises two fixed contacts connected to connecting rails, a rotary contact bridge that extends along the longitudinal axis of the pole in a playful receptacle of the selector shaft and has opposing contact pieces that interact with the fixed contacts in the switched-on position, and two attached inside the selector shaft Tension springs which act on the contact bridge and thus ensure a fixed contact pressure of the contact pieces on the fixed contacts, one of the ends of each tension spring interacting with a driver element of the selector shaft. The two springs are mounted in the contact bridge receptacle with the other end of each spring attached to a contact bridge fastener. The two fastening elements or driver elements of the two springs are diametrically opposed with respect to an imaginary axis of rotation of the contact bridge or the fixed transverse axis of the selector shaft. This arrangement of the springs ensures free movement of the imaginary axis of rotation of the contact bridge in relation to the fixed transverse axis of the selector shaft and at the same time enables a moment of force for uniform distribution of the contact pressure and an elastic positioning of the contact bridge with two translational degrees of freedom, the contact bridge is held in an equilibrium position on the longitudinal axis by the self-centering action of the springs. The connection rails with the fixed contacts are loop-shaped, so that when a short-circuit current flows through them, the contact bridge generates repulsive electrodynamic forces against the force of the tension springs in the direction of a repulsion position. This contact arrangement neither permits adaptation to a desired profile of the restoring force acting on the electrodynamically repelled contact bridge nor the possibility of allowing the electrodynamically repelled contact bridge to be tilted.
Aus der Druckschrift EP-0560697-B1 ist ein Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer gattungsgemäßen Kontaktanordnung pro Pol bekannt, die mit zwei symmetrisch zueinander zu beiden Seiten der Kontaktbrücke 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 gelagertesFrom document EP-0560697-B1 a low-voltage circuit breaker with a generic contact arrangement per pole is known, which is equipped with two pairs of tension springs arranged symmetrically to each other on both sides of the contact bridge. The springs are arranged symmetrically on both sides of the axis of rotation of the contact bridge and each have a bearing mounted on the contact bridge
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 eines gleitend verschiebbar in einer Aussparung der Schaltwelle angeordneten, als Querachse ausgebildeten Stiftes gelagert und weist die Kontaktbrücke symmetrisch zu ihrer Drehachse einEnd up. To brake and, if necessary, hold the contact bridge electrodynamically repelled by the fixed contacts, an opposite end of the springs mentioned is mounted on the ends of a slidingly arranged pin in the cutout of the selector shaft, designed as a transverse axis, and has the contact link symmetrical to its axis of rotation
Paar Steuerkurven auf, die so ausgelegt sind, dass sie im Endabschnitt des Abstoßungshubs der Kontaktbrücke mit jeweils einem der Stifte zusammenwirken, um die Bewegung der Kontaktbrücke abzubremsen. Die Stifte sind in den Aussparungen begrenzt verschiebbar gelagert, wobei die diametral gegenüber liegenden Aussparun- gen 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 Stifte in der Aussparung 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 Stifte 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-Kraftmo- ment verringert wird.Pair of control cams, which are designed so that they cooperate with one of the pins in the end portion of the repulsion stroke of the contact bridge to brake the movement of the contact bridge. The pins are slidably mounted in the recesses, the diametrically opposite recesses running approximately along the line of action of the associated springs. The springs ensure elastic positioning of the contact bridge in the cutout of the selector shaft and thereby define a fictitious axis of rotation of the contact bridge in relation to the selector shaft. The profile of the control cams arranged in relation to the movable contact pieces causes a displacement of the pins in the recess and a continuous tension of the springs corresponding to the pivoting movement of the contact bridge in the direction of the repulsion position, with a storage of the energy in the springs. The profile of the control cams can be designed so that the contact bridge locks in the push-off position; wherein the rotatably mounted switching shaft is actuated by an actuating mechanism of the circuit breaker and the opening stroke of the contact bridge is limited such that the rotation of the switching shaft during the opening movement causes the pins to lift off the control cams causes. During the pivoting movement of the contact bridge in the direction of the repulsion position, the line of action of each spring shifts and thereby shortens the lever arm, as a result of which the restoring force moment exerted by the springs on the contact bridge is reduced.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen günstigeren Verlauf der Kontaktkraft über den sogenannten Durchhub der Kontaktbrücke in der Einschaltstellung, der den im Laufe der Zeit entstehenden Verschleiß der Kontakte und Kontaktstücke ausgleicht, zu erhalten.The invention has for its object to obtain a more favorable course of the contact force via the so-called lifting of the contact bridge in the switch-on position, which compensates for the wear of the contacts and contact pieces that occurs over time.
Ausgehend von einer Kontaktanordnung der eingangs genannten Art wird die Aufga- be erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.Starting from a contact arrangement of the type mentioned in the introduction, the task is solved according to the invention by the characterizing features of the independent claim, while advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims.
Durch die Befestigung bzw. Führung der Kontaktkraftfeder-Enden in der Schaltwelle und die ständige Anlage der Gleitelemente unter der Kraftwirkung der Kontaktkraftfedern an den Steuerkurven der Kontaktbrücke ist es dem Fachmann durch entsprechende Ausgestaltung der Steuerkurven an die Hand gegeben, einen günstigen Kontaktkraftverlauf über den Durchhub der Kontaktbrücke und einen gewünschten Verlauf der bei der elektrodynamischen Abstoßung der Kontaktbrücke auf diese ein- wirkenden Gegenkraft zu bemessen.Due to the attachment or guidance of the contact force spring ends in the control shaft and the constant contact of the sliding elements under the force of the contact force springs on the control cams of the contact bridge, the person skilled in the art by appropriate design of the control cams is given a favorable course of contact force over the stroke of the Contact bridge and dimension a desired course of the counterforce acting on the contact bridge in the electrodynamic repulsion of this.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht in der Ausbildung einer Rastvertiefung in dem dem Ende der Abstoßbewegung zuordenbaren Teil der Steuerkurven. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass zur Einstellung des optimalen Kontakt- kraftverlaufs über den Durchhub die Richtung der Aussparungen annähernd parallel zur Längsachse der Kontaktbrücke verläuft.An advantageous further development consists in the formation of a locking recess in the part of the control cams which can be assigned to the end of the repelling movement. A further advantageous development consists in that the direction of the cutouts runs approximately parallel to the longitudinal axis of the contact bridge in order to set the optimal contact force curve via the through stroke.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, paarweise auf gegenüber liegenden Seiten der Kontaktbrücke angeordnete, als Zugfedern ausgebildete Kontaktkraftfedern über die als querliegende Stifte ausgebildeten Gleitelemente zu verbinden, wobei die Stifte ständig kraftschlüssig an den Steuerkurven anliegen. Eine alternative Ausgestaltung besteht darin, stirnseitig zu der Kontaktbrücke angeordnete, als Druckfedern ausgebildete Kontaktkraftfedern direkt in den Aussparungen zu lagern, wobei als Stößel ausgebildete Gleitelemente ständig kraftschlüssig an den Steuerkurven anliegen.An expedient embodiment of the invention consists in connecting pairs of contact force springs arranged on opposite sides of the contact bridge, designed as tension springs, via the sliding elements designed as transverse pins, the pins constantly contacting the control cams in a non-positive manner. A an alternative embodiment is to mount contact force springs, which are arranged on the end face of the contact bridge and are designed as compression springs, directly in the cutouts, wherein slide elements designed as plungers constantly bear non-positively on the control cams.
Durch die polweise Zusammensetzung der Schaltwellen aus polweise zugeordneten Schaltwellensegmenten ist die Kontaktanordnung für modular zusammensetzbare mehrpolige Kontaktsysteme geeignet.Due to the pole-wise composition of the switching shafts from pole-shifter-assigned switching shaft segments, the contact arrangement is suitable for modular, multi-pole contact systems.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigenFurther details and advantages of the invention result from the following exemplary embodiments explained with reference to figures. Show it
Figur 1: im Längsschnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung in Einschaltstellung;Figure 1: in longitudinal section a first embodiment of the contact arrangement according to the invention in the ON position;
Figur 2: die Kontaktanordnung nach Fig. 1 bei Durchhub infolge einer merklichen Kontaktverschleißes; Figur 3: die Kontaktanordnung nach Fig. 1 in Abstoßstellung;FIG. 2: the contact arrangement according to FIG. 1 during through-stroke as a result of noticeable contact wear; FIG. 3: the contact arrangement according to FIG. 1 in the push-off position;
Figur 4: im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung in Einschaltstellung.Figure 4: in longitudinal section, a second embodiment of the contact arrangement according to the invention in the switched-on position.
Bester Weg zur Ausführung der ErfindungBest way to carry out the invention
Die Kontaktanordnung 2 gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 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 4 eine aus Isolierstoff bestehende Schaltwelle 6 drehbar gelagert, wobei die Querachse 4 senkrecht zur Längsrichtung 8 des Pols verläuft. Die mit dem Schaltschloss gekoppelte Schaltwelle 6 ist aus polweise zugeordneten Schaltwellen- Segmenten in Form von Doppelscheiben zusammengesetzt, von denen nur die hintere Scheibe dargestellt ist. Eine Drehkontaktbrücke 10 erstreckt sich entlang der Längsrichtung 8 des Pols in einer spielbehafteten Aufnahme 12 der Schaltwelle 6 und weist einander gegenüber liegende Kontaktstücke 14 auf, die in Einschaltstellung mit feststehenden Kontakten 16 zusammenwirken. Die beiden Scheiben der Schaltwelle 6 sind über zwei Mitnehmer 18 verbunden.The contact arrangement 2 according to FIGS. 1 to 3 is provided for one pole of a multi-pole circuit breaker, not shown in any more detail. The circuit breaker typically comprises an insulating housing, a switch lock that can be actuated by a drive, supply and output connection elements and tripping devices for overload and short circuit. A switching shaft 6 made of insulating material is rotatably mounted in the housing about a fixed transverse axis 4, the transverse axis 4 running perpendicular to the longitudinal direction 8 of the pole. The switching shaft 6 coupled to the switching lock is composed of switching shaft segments assigned in poles in the form of double disks, of which only the rear disk is shown. A rotary contact bridge 10 extends along the Longitudinal direction 8 of the pole in a playful receptacle 12 of the control shaft 6 and has mutually opposite contact pieces 14 which cooperate with fixed contacts 16 in the switched-on position. The two disks of the control shaft 6 are connected via two drivers 18.
In der Schaltwelle 6 sind diametral und zueinander drehsymmetrisch Aussparungen 20 vorgesehen, die in Einschaltstellung (Fig. 1 und Fig. 2) annähernd parallel zur Längsrichtung 8 verlaufen. In jede längliche Aussparung 20 ist ein zur Querachse 4 parallel angeordnetes Gleitelement 22 in Form eines Stiftes aus Stahl verschieblich gelagert. Mit den Gleitelementen 22 sind jeweils zwei beidseitig der Kontaktbrücke 10 angeordnete Kontaktkraft-Zugfedern 24 mit ihrem Ende 26 eingehängt. Zur anderen Seite der Kontaktbrücke 10 sind in der Schaltwelle 6 Befestigungselemente 28 vorgesehen, an denen die zweiten Enden 30 der Kontaktdruckfeder 24 befestigt sind. Unter der Zugkraftwirkung der Kontaktkraftfedern 26 werden die Gleitelemente 22 gegen Steuerkurven 32 gedrückt, die als drehsymmetrisch gegenüberliegende Außenkonturen an der Kontaktbrücke 10 ausgebildet sind. Der Verlauf der Aussparungen 20 weicht erheblich von der Wirklinie der Kontaktkraftfedern 24 ab. In der Einschaltstellung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 wird durch die Kontaktkraftfedern 24 über die Gleitelemente 22 eine Druckkraft auf die Steuerkurven 28 der Kontaktbrücke 10 übertragen und damit die erforderliche Kontaktkraft zwischen den Kontaktpaaren 14, 16 erzeugt.In the control shaft 6 there are diametrically and rotationally symmetrical recesses 20 which, in the switched-on position (FIGS. 1 and 2), run approximately parallel to the longitudinal direction 8. In each elongated recess 20, a sliding element 22, which is arranged parallel to the transverse axis 4, is displaceably mounted in the form of a pin made of steel. With the sliding elements 22, two contact force tension springs 24 arranged on both sides of the contact bridge 10 are suspended at their ends 26. On the other side of the contact bridge 10, fastening elements 28 are provided in the switching shaft 6, to which the second ends 30 of the contact pressure spring 24 are fastened. Under the tensile force of the contact force springs 26, the sliding elements 22 are pressed against control cams 32, which are designed as rotationally symmetrically opposite outer contours on the contact bridge 10. The course of the cutouts 20 deviates significantly from the line of action of the contact force springs 24. In the switched-on position according to FIGS. 1 and 2, a pressure force is transmitted to the control cams 28 of the contact bridge 10 by the contact force springs 24 via the sliding elements 22 and thus the required contact force is generated between the contact pairs 14, 16.
Die Steuerkurven 32 sind in der Weise gegenüber der Wirklinie der Kontaktkraftfedern 24 ausgerichtet, dass die Kontaktbrücke 10 eine stabile Lage um eine fiktive Drehachse mit zwei translatorischen Freiheitsgraden in gewissen Bereichen ein- nimmt. Die beiden Befestigungselemente 28 sind diametral bezüglich der feststehenden Querachse 4 und die Gleitelemente 22 diametral bezüglich der fiktiven Drehachse angeordnet. Beim Öffnen der Kontaktanordnung 2 wird beim Verdrehen der Schaltwelle 6 die Kontaktbrücke 10 entgegen der Kraftwirkung der Kontaktkraftfedern 24 von den Mitnehmern 18 im Uhrzeigersinn beaufschlagt. Der im Laufe der Nutzung eintretende Verschleiß der Kontakte 14 und 16, der bei beiden Paarungen zumeist noch in unterschiedlichem Maße stattfindet, wird durch die mit zwei Freiheitsgraden ausgestattete fiktive Drehachse der Kontaktbrücke 10 in Form des so genannten Durchhubs ausgeglichen. Durch die geometrische Gestaltung der Steuerkurven 32 sowie der Ausrichtung der Aussparungen 20 gegenüber den Wirklinien der Kontakt- kraftfedern 24 und der Längsachse 8 wird über die Lebensdauer der Kontakte 14, 16 ein möglichst ausgeglichene und zunehmende Kontaktkraft hervorgerufen. Mit jedem der beiden feststehenden Kontakte 16 ist eine Anschlussschiene 34 verbunden. Beim Durchfluss eines Kurzschlussstromes durch die Kontaktanordnung 2 wird die Kontaktbrücke 10 entgegen der Kraftwirkung der Kontaktkraftfedern 24 von der Einschaltstellung (Fig. 1) in Richtung einer Abstoßstellung (Fig. 3) durch elektrodynamische Kräfte zurückgestoßen. Dabei gleiten die Gleitelemente 22 entgegen dem Uhrzeigersinn an den Steuerkurven 32 entlang, die in einer Rastvertiefung 36 enden. Durch das Einrasten der Gleitelemente 22 in den Rastvertiefungen 36 nimmt der elektrodynamisch abgestoßenen Kontaktarm 10 eine stabile Kippstellung ein. Dadurch wird ein Zurückfallen des Kontaktarms 10 verhindert, bis beim Zurücksetzen des ausgelösten Schaltschlosses durch Verdrehen der Schaltwelle 6 im Uhrzeigersinn die Verrastung zwischen den Gleitelementen 22 und den Rastvertiefungen 36 gelöst und damit wieder die Stellung gemäß Fig. 1 eingenommen wird.The control cams 32 are aligned with respect to the line of action of the contact force springs 24 in such a way that the contact bridge 10 assumes a stable position about a fictitious axis of rotation with two translational degrees of freedom in certain areas. The two fastening elements 28 are arranged diametrically with respect to the fixed transverse axis 4 and the sliding elements 22 are arranged diametrically with respect to the fictitious axis of rotation. When the contact arrangement 2 is opened, when the selector shaft 6 is rotated, the contact bridge 10 is acted upon by the catches 18 in a clockwise direction counter to the force effect of the contact force springs 24. The wear of the contacts 14 and 16 that occurs in the course of use, which usually still takes place to different degrees in the two pairings, is compensated for by the fictitious axis of rotation of the contact bridge 10, which is provided with two degrees of freedom, in the form of the so-called through-stroke. The geometrical design of the control cams 32 and the alignment of the cutouts 20 with respect to the lines of action of the contact force springs 24 and the longitudinal axis 8 produce a contact force which is as balanced and increasing as possible over the life of the contacts 14, 16. A connecting rail 34 is connected to each of the two fixed contacts 16. When a short-circuit current flows through the contact arrangement 2, the contact bridge 10 is pushed back against the force action of the contact force springs 24 from the switch-on position (FIG. 1) in the direction of a repulsion position (FIG. 3) by electrodynamic forces. The sliding elements 22 slide counter-clockwise along the control cams 32, which end in a locking recess 36. By engaging the sliding elements 22 in the locking recesses 36, the electrodynamically repelled contact arm 10 assumes a stable tilt position. This prevents the contact arm 10 from falling back until the latching between the sliding elements 22 and the latching recesses 36 is released and the position according to FIG. 1 is taken up again when the actuated lock is reset by rotating the selector shaft 6 clockwise.
Die Kontaktanordnung 3 gemäß Fig. 4 wirkt prinzipiell in gleicher Weise wie die vorstehend beschriebene, weshalb die folgende Beschreibung sich im wesentliche auf die Unterschiede beschränkt. Die Gleitelemente 23 sind hier als Stößel ausgebildet, die an den ersten Enden 26 zweier als Druckfedern ausgebildeten Kontaktkraftfedern 25 befestigt sind und ebenfalls gegen die Steuerkurven 32 der Kontaktbrücke 10 drü- cken. Dabei stützen sich die Kontaktkraftfedern 25 gegen die von der Querachse 4 weg gerichteten Begrenzungen 38 der zum Teil zylinderförmigen Aussparungen 21.The contact arrangement 3 according to FIG. 4 acts in principle in the same way as that described above, which is why the following description is essentially limited to the differences. The sliding elements 23 are designed here as plungers, which are attached to the first ends 26 of two contact force springs 25 designed as compression springs and also press against the control cams 32 of the contact bridge 10. The contact force springs 25 are supported against the boundaries 38 of the partially cylindrical recesses 21, which are directed away from the transverse axis 4.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Aus- führungsformen. So lässt sich die Erfindung beispielsweise dahingehend abwandeln, dass die Steuerkurven in der Weise ausgebildet sind, dass die Kontaktbrücke bei elektrodynamischer Abstoßung keine Kippstellung einnimmt. Mit derartigen Kontaktanordnungen ausgestattete Schutzschalter sind vorteilhaft für selektive Schalteranordnungen geeignet. The present invention is not limited to the embodiment described above, but also encompasses all embodiments having the same effect in the sense of the invention. For example, the invention can be modified such that the control cams are designed in such a way that the contact bridge does not assume a tilted position in the event of electrodynamic repulsion. Circuit breakers equipped with such contact arrangements are advantageously suitable for selective switch arrangements.

Claims

A n s p r ü c h e Expectations
1. Kontaktanordnung für mindestens einpolige, strombegrenzende Schutzschalter im Niederspannungsbereich mit einem Isolierstoffgehäuse, mit folgenden1. Contact arrangement for at least single-pole, current-limiting circuit breakers in the low-voltage range with an insulating housing, with the following
Merkmalen:features:
- eine im Gehäuse um eine feststehende Querachse (4) drehbar gelagerte Schaltwelle (6), wobei die Querachse (6) senkrecht zur Längsrichtung (8) jedes Pols verläuft, - eine Drehkontaktbrücke (10), die sich entlang der Längsrichtung (8) des Pols in einer spielbehafteten Aufnahme (12) der Schaltwelle (10) erstreckt und diametral gegenüber liegend Kontaktstücke (14), die in Einschaltstellung mit feststehenden Kontakten (16) zusammenwirken, sowie drehsymmetrisch zu ihrer Drehachse ausgebildete Steuerkurven (32) aufweist, - im Inneren der Schaltwelle (6) angeordnete Kontaktkraftfedern (24; 25), deren erste Enden (26) sich im wesentlichen in Bezug auf die Drehachse der Kontaktbrücke (10) und deren zweite Enden (30) sich in Bezug auf die Querachse (4) diametral gegenüber stehen,- A switching shaft (6) rotatably mounted in the housing about a fixed transverse axis (4), the transverse axis (6) running perpendicular to the longitudinal direction (8) of each pole, - A rotary contact bridge (10) which extends along the longitudinal direction (8) of the Poles in a playful receptacle (12) of the control shaft (10) and diametrically opposed contact pieces (14), which cooperate in the switched-on position with fixed contacts (16), and have control cams (32) designed to be rotationally symmetrical to their axis of rotation, - inside the Switching shaft (6) arranged contact force springs (24; 25), the first ends (26) of which are essentially diametrically opposed with respect to the axis of rotation of the contact bridge (10) and the second ends (30) of which are diametrically opposite with respect to the transverse axis (4) .
- zwei mit je einem der feststehenden Kontakte (16) verbundene Anschluss- schienen (34), wobei beim Durchfluss eines Kurzschlussstromes die Kontaktbrücke (10) entgegen der Kraftwirkung der Kontaktkraftfedern (24; 25) in Richtung einer Abstoßstellung zurückstoßende, elektrodynamische Kräfte auftreten,- Two connecting rails (34) connected to one of the fixed contacts (16), the contact bridge (10) occurring against a force effect of the contact force springs (24; 25) and repelling electrodynamic forces in the direction of a repulsion position when a short-circuit current flows,
- zwei in der Schaltwelle (6) in Bezug auf die Querachse (4) drehsymmetrisch angeordnete längliche Aussparungen (20; 21), in denen jeweils ein mit dem ersten Ende (26) der zugehörigen Kontaktkraftfeder (24; 25) verbundenes und mit jeweils einer der Steuerkurven (32) zusammenwirkendes Gleitelement (22; 23) gelagert ist,- Two in the control shaft (6) with respect to the transverse axis (4) arranged in a rotationally symmetrical elongated recesses (20; 21), in each of which one connected to the first end (26) of the associated contact force spring (24; 25) and each with one the control cam (32) cooperating sliding element (22; 23) is mounted,
- das zweite Ende (30) der Kontaktkraftfedern (24; 25) ist unverschieblich an der Schaltwelle (6) gelagert und- The second end (30) of the contact force springs (24; 25) is immovably mounted on the control shaft (6) and
- die Gleitelemente (22; 23) sind in ständiger Anlage mit den Steuerkurven (32). - The sliding elements (22; 23) are in constant contact with the control cams (32).
2. Kontaktanordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ende der Abstoßbewegung der Kontaktbrücke (10) das zugehörige Gleitelement (22; 23) mit jeweils einer an den Steuerkurven (32) ausgebildeten Rastvertiefung (36) zusammen wirkt.2. Contact arrangement according to the preceding claim, characterized in that at the end of the repelling movement of the contact bridge (10) the associated sliding element (22; 23) cooperates with a respective on the control cams (32) formed recess (36).
3. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Aussparungen (20; 21) in Einschaltstellung annähernd parallel zu der Verbindungslinie der Kontaktstücke (14) verläuft.3. Contact arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of the recesses (20; 21) in the switched-on position runs approximately parallel to the connecting line of the contact pieces (14).
4. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten der Kontaktbrücke (10) jeweils zwei als Zugfedern ausgebildete Kontaktkraftfedern (24) angeordnet sind, die mit ihre ersten Enden (26) paarweise an die als querliegende Stifte ausgebildeten Gleitelemente (22) eingehängt sind.4. Contact arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that two contact force springs (24) designed as tension springs are arranged on both sides of the contact bridge (10), which have their first ends (26) in pairs on the slide elements designed as transverse pins ( 22) are attached.
5. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftfedern (24) als in den Aussparungen (21) gelagerte Druckfedern ausgebildet sind, die mit ihren ersten Enden (26) mit den als Stößel ausgebildeten Gleitelementen (23) verbunden sind und mit ihren zweiten Enden (30) kraftschlüssig in ständiger Anlage mit den von der Querachse (4) weg gerichteten Begrenzungen (38) der Aussparungen (21) sind.5. Contact arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the contact force springs (24) are designed as in the recesses (21) mounted compression springs, which are connected with their first ends (26) to the slide elements (23) designed as plungers are and with their second ends (30) non-positively in constant contact with the boundaries (38) of the recesses (21) directed away from the transverse axis (4).
6. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (6) aus polweise zugeordneten Schaltwellenseg- menten besteht. 6. Contact arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the switching shaft (6) consists of switching shaft segments assigned in poles.
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