EP1420432B1 - Kontaktsystem für einen Niederspannungsschalter - Google Patents

Kontaktsystem für einen Niederspannungsschalter Download PDF

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Publication number
EP1420432B1
EP1420432B1 EP03023418A EP03023418A EP1420432B1 EP 1420432 B1 EP1420432 B1 EP 1420432B1 EP 03023418 A EP03023418 A EP 03023418A EP 03023418 A EP03023418 A EP 03023418A EP 1420432 B1 EP1420432 B1 EP 1420432B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stop
contact
switch piece
switch
contact system
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03023418A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1420432A3 (de
EP1420432A2 (de
Inventor
Volker Heins
Axel Britz
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
Publication of EP1420432A2 publication Critical patent/EP1420432A2/de
Publication of EP1420432A3 publication Critical patent/EP1420432A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1420432B1 publication Critical patent/EP1420432B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • 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
    • H01H77/104—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 with a stable blow-off position
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/60—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock
    • 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
    • H01H1/22—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with rigid pivoted member carrying the moving contact
    • H01H1/221—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with rigid pivoted member carrying the moving contact and a contact pressure spring acting between the pivoted member and a supporting member
    • H01H1/225—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with rigid pivoted member carrying the moving contact and a contact pressure spring acting between the pivoted member and a supporting member the supporting member being pivotable
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position

Definitions

  • the invention relates to a contact system for a low-voltage switch, in particular for a circuit breaker.
  • a contact system in which three single-arm contact arm are acted upon by contact force springs.
  • two limiting elements in the upper part of the housing and for the middle contact a limiting element is provided, which serve as stops of the contact arm at the end of the opening movement.
  • the housing is especially reinforced for absorbing and absorbing the kinetic energy when opening the contacts.
  • the limiting elements are formed of shock-absorbing material.
  • a generic contact system is from the DE 3411275 C2 known.
  • a second stop for the contact arm is available. This stop has a function in connection with an enlarged bearing opening for a provided as a rotation axis of the contact arm pivot pin.
  • the enlarged bearing opening allows, in particular in the last phase of the closing of the contact, a change in position of the contact arm such that the movable contact on the fixed contact performs a grinding movement, whereby the burning or welding of the contacts is prevented.
  • a second stop which is in a sense upstream of a single stop and during the movement of the contact piece by the electrodynamic opening force kinetic energy can be absorbed by the contact force spring after hitting the first stop.
  • the switching piece Since the switching piece is mounted floating, the excess energy still present causes the further rotation of the contact piece to the fulcrum of the previously met attack.
  • the contact piece performs a translational movement in the slot, connected to the compression of the compression spring. It then comes to the touch and the impact of the other arm portion on the other stop in the housing or in a housing part, with a final remainder of kinetic energy is consumed.
  • both stops are reached one after the other.
  • the additionally introduced stop lies with respect to the angular travel, preferably in front of an otherwise usually used single stop or as in the US 5,258,733 used double stop.
  • the selector shaft and its bearing also absorb a residual amount of deformation energy.
  • the length of the slot can be selected so that after touching the second stop and the then continuing rotation of the bearing pin abuts the end of the slot before the first stop is reached. When hitting the end of the slot, the shift shaft and its bearing is loaded and energy is dissipated in the stem and in their camp.
  • the two arm sections should preferably not be punctiform. However, the areas of the two arm sections can be chosen small.
  • the dimension of the contact piece (in particular its thickness) need not be particularly changed or adapted; it can be dispensed with in the invention to broadening and extensions of the surfaces of the two stops and the two arm portions.
  • the choice of material for the stop should preferably be directed specifically to impact-resistant plastics, with the person skilled in the art suitable marketable materials are available.
  • the housing may preferably be formed of a plurality of chambers, wherein an upper chamber containing the first stop and a lower chamber containing the second stop.
  • the chambers are designed to be modular with the remaining parts of the contact system and the housing, which aid in ease of manufacture and assembly and allow expansion to contact system with other performance areas in a simple manner.
  • the switching piece can be designed with one arm or two arms. In each case one of these two embodiments, the point of attack and the direction of attack of the contact force spring can be set up for the specific case.
  • the contact force spring can act as a tension or compression spring.
  • each of the two switching piece sections should be arranged on the contact bearing bearing arm of the switching piece.
  • a one-armed contact piece is used.
  • the switching piece may also be formed with two arms, in which case a switching piece section is arranged on each arm of the switching piece.
  • the contact bearing bearing arm of the contact piece may be formed longer than the contact remote arm of the contact piece.
  • Fig. 1 the contact system of a low-voltage circuit breaker is shown with tilt-point-mounted, two-armed contact piece when hitting the second stop 34 during the opening movement.
  • Fig. 2 the impact on the first stop 24 and the remaining contact on the second stop 34 can be seen.
  • Fig. 3 shows three parallel contact systems, which are connected via the switching shaft. This is a preferred embodiment in which the bearing of the contact piece is eccentric in or on the shift shaft. As an alternative is claimed - but not shown in the figures, that the contact piece is mounted on a slot in the housing or in a housing part.
  • the dynamic ratios addressed in the invention are the same in both arrangements. The essential point is that during the opening movement of the contact piece, the slot remains stationary.
  • the current path of the contact is not shown.
  • the current path is opened and closed by the simply interrupting contact piece (as a rotary contact).
  • the contact piece 10 is rotatable about the axis of rotation between its closed and open position.
  • the contact piece has a longer 18 and a shorter arm 20.
  • the longer arm 18 carries a contact pad not shown in detail for contacting the fixed contact.
  • the rated current flows through the circuit path, wherein it passes through a bus bar, flows through the contact, the contact piece and the fixed contact and leaves the housing via a second bus bar with terminal lug.
  • the busbars are designed as a current loop to the electrodynamic effect to achieve a fast switch opening.
  • Reference numeral 70 indicates a quenching chamber.
  • the bearing of the contact piece 10 takes place in a slot 27 floating on a bearing pin 15 which has coaxially directed to the side of the contact piece pivot.
  • the bearing pin forms the axis of rotation during the opening movement.
  • Bearing pin and selector shaft are parallel to each other.
  • the contact piece according to FIG. 1 is tilt-point-mounted. Depending on the rotational position with respect to the dead center of the bearing, the switching piece jumps supported by the force of the contact force spring in the open or in the closed position. Holding and guiding the switching piece 10 is done by the contact force spring 40.
  • the contact force spring 40 is fixed at one end to a counter-bearing 52 in the housing 100.
  • the contact force spring loaded via a spring plunger 42, the contact piece 10 at a bearing point 17 in the direction of the bearing point in the housing.
  • the bearing 17 is formed as a semicircular groove.
  • the contact piece section 22 abuts the long lever arm 18 at the end of the opening movement to only one stop, which corresponds approximately to the stop with reference numeral 24 in the figures.
  • a second stop 34 and, on the short lever arm 20, an associated section 32 are formed in the lower part of the housing 100 - here in a housing partial chamber 104.
  • the section 32 suggests after opening the contact system before any other contact of the switching arm with housing parts on the second stop 34.
  • the contact of the first portion 22 with the first stop 24 takes place later.
  • Both sections are preferably flat and not punctiform.
  • the contact area of the first portion 22 and the associated surface of the stop 24 is greater than the contact surface and abutment surface 34 of the second portion 32nd
  • the floating bearing of the contact piece and the longitudinal extension of the slot 27 in the contact piece is such that the longitudinal extent of the slot parallel to the main component of the movement B2 of the contact piece, while the pivot point is in the first hit stop 34.
  • the switching piece can move translationally in the slot, wherein the contact force spring 40 undergoes further compression (and thus spring work).
  • Reference numeral 36 denotes a first contact surface, which represents a mechanical load zone of the contact piece, the switching shaft and its bearing.
  • the mechanical load occurs by the rotational movement B2 about the given by the second stop 34 pivot point.
  • the rotation B2 is unhindered until the bearing pin 15 abuts the end of the slot when the length of the slot is selected to be correspondingly short.
  • the contact force spring 40 and its abutment 52 is loaded, whereby kinetic energy is consumed in the contact force spring and the bearing.
  • the shift shaft and its bearing After hitting the end of the slot, the shift shaft and its bearing is loaded; Energy is dissipated in the stem and in their bearings.
  • the resulting second contact surface (in this case a second mechanical stress zone) is labeled with the already mentioned reference numeral 36 '.
  • Fig. 3 shows three contact systems, with bearing housing 52 for the contact force spring 40 and the shift shaft 60. Above the contact piece 10, the bearing pin 15 can be seen, form the two ends of the pivot. The switching piece is mounted eccentrically to the switching shaft axis in the switching shaft 60 via the bearing pin.
  • the bearing in the middle bearing block 64 consists of a not visible in the figure slot.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem für einen Niederspannungsschalter, insbesondere für einen Leistungsschalter.
  • Aus der DE 39 01 852 A1 ist ein kipp-punkt-gelagertes Kontaktsystem für einen strombegrenzenden Leistungsschalter bekannt mit einem im Kurzschlussfall dynamisch öffnenden drehbeweglichen, ersten Kontaktarm. Dieser erste Kontaktarm wird von einer im Gehäuse abgestützten Druckfeder (Kontaktkraftfeder) über einen Druckbolzen beaufschlagt. Am Ende der Öffnungsbewegung läuft der Kontaktarm nach Überschreiten einer instabilen Stellung im oberen Teil des Gehäuses gegen ein Begrenzungselement, um in dieser zweiten Kipplage in eine sichere AUS-Lage zu gelangen. Die Bewegungsenergie wird vorrangig an dem als Anschlag wirkenden Begrenzungselement absorbiert, wodurch die Bewegung zum Stillstand kommt.
  • In der US 5 258 733 ist ein Kontaktsystem beschrieben, in dem drei einarmige Kontaktarm von Kontaktkraftfedern beaufschlagt werden. Für die beiden außenliegenden Kontakte sind im oberen Teil des Gehäuses zwei Begrenzungselemente und für den mittleren Kontakt ist ein Begrenzungselement vorhanden, die als Anschläge des Kontaktarms am Ende der Öffnungsbewegung dienen. Das Gehäuse ist besonders zur Aufnahme und Absorption der Bewegungsenergie beim Öffnen der Kontakte verstärkt. Die Begrenzungselemente sind aus stoßdämpfendem Material ausgebildet.
  • Der Nachteil solcher Anordnungen ist der besondere Aufwand in der Verstärkung des Gehäuses. Der Aufwand muss - auch in bezug auf die schlagbelasteten Teile des Kontaktsystems - noch erhöht werden, wenn leistungsstärkere Kontaktsysteme entwickelt werden sollen. Die Belastung der Schaltwelle und ihrer Lagerung bei Leistungsschaltern wird mit zunehmender Schaltleistung besonders kritisch.
  • Ein gattungsgemäßes Kontaktsystem ist aus der DE 3411275 C2 bekannt. Ein zweiter Anschlag für den Kontaktarm ist vorhanden. Dieser Anschlag hat eine Funktion in Zusammenhang mit einer vergrößerten Lageröffnung für einen als Drehachse des Kontaktarms vorgesehenen Schwenkstift. Die vergrößerte Lageröffnung erlaubt insbesondere in der letzten Phase des Schließvorgangs des Kontakt eine Lageveränderung des Kontaktarms derart, dass der bewegliche Kontakt auf dem Festkontakt eine Schleifbewegung vollführt, wodurch dem Einbrennen oder Verschweißen der Kontakte vorgebeugt wird. Bei der in der DE 3411275 C2 vorgegebenen Anordnung ist es nicht möglich, kinetische Energie aus der Öffnungsbewegung zu absorbieren oder in das Gehäuse abzuleiten.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung anzugeben, bei der die Schlagbelastung durch die Aufschlagenergie an den Belastungsstellen im Kontaktsystem und in seinen Gehäuseteilen vermindert wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
  • Kurz gefasst besteht die Erfindung darin, dass im Schaltergehäuse des Kontaktsystems ein zweiter Anschlag ausgebildet ist, der einem zweiten Abschnitt des Schaltstücks für den Aufschlag des zweiten Abschnitts zugeordnet ist;
    • beide Anschläge haben in Bezug auf die Öffnungsbewegung eine solche Winkelstellung zueinander, dass der zweite Abschnitt nach kürzerem Winkelweg als der erste Abschnitt auf den zweiten Anschlag trifft;
    • die schwimmende Lagerung erfolgt derart, dass am Schaltstück ein Lagerstift angeordnet ist, der spielbehaftet und zumindest während des dynamischen Öffnens unverschieblich in einem Langloch gelagert ist;
    • die Längserstreckung des Langlochs liegt parallel oder nahezu parallel zur Wirkrichtung der Kontaktkraftfeder;
    • die Länge des Langlochs erlaubt eine Drehung des Schaltstücks um einen im zweiten Anschlag liegenden Drehpunkt und
    • während der Drehung leistet die Kontaktkraftfeder Federarbeit (Kompressions- oder Dilatationsarbeit, je nach Wirkprinzip der Kontaktkraftfeder).
  • Es ist also ein zweiter Anschlag vorgesehen, der einem einzigen Anschlag gewissermaßen vorgelagert ist und während der Bewegung des Schaltstücks durch die elektrodynamische Öffnungskraft kann nach dem Auftreffen auf den ersten Anschlag von der Kontaktkraftfeder kinetische Energie absorbiert werden.
  • Damit sind weitere Dissipations- und Absorptionsstellen im Schaltergehäuse vorhanden, die zu einer Verringerung der Schlagbelastung der Belastungsstellen, insbesondere zu einer Entlastung der Schaltwelle führen.
  • Da das Schaltstück schwimmend gelagert ist, bewirkt die noch vorhandene Überschussenergie die Weiterdrehung des Schaltstücks um den Drehpunkt des zeitlich zuvor getroffenen Anschlags. Das Schaltstück vollführt eine translatorische Bewegung im Langloch, verbunden mit der Kompression der Druckfeder. Es kommt dann zur Berührung und zum Auftreffen des anderen Armabschnitts auf den anderen Anschlag im Gehäuse oder in einem Gehäuseteil, wobei ein letzter Rest an Bewegungsenergie verbraucht wird.
  • Am Ende der Öffnungsbewegung werden beide Anschläge nacheinander erreicht. Der zusätzlich eingebrachte Anschlag liegt bezüglich des Winkelwegs vorzugsweise vor einem sonst üblicherweise eingesetzten einzigen Anschlag oder einem wie in der US 5 258 733 eingesetzten Doppelanschlag.
  • Es werden weitere Ausgestaltungen vorgeschlagen:
    • Kontaktsystem wirkverbunden mit einem Schaltschloss, womit ein Unterbrechen des Stromflusses erfolgt, so dass auch nach Wieder-Schließen des Kontakts infolge der sinkenden Stromstärke kein erneuter Öffnungsvorgang eingeleitet wird.
    • Kontaktsystem mit einem Kippsprungwerk, wobei das Schaltstück kipp-punkt-gelagert ist. Die Kontaktkraftfeder greift derart am Schaltstück an, dass sie infolge der durch hohe Überströme erzeugten elektrodynamischen Kraft den Kippsprung vermittelt; sie stellt beim Überschreiten des Kipp-Punkts die Öffnungsstellung sicher. Die vorzugsweise druckbeanspruchte Kontaktkraftfeder greift zwischen Gehäuse und Schaltstück an, wobei sich die Drehachse des Schaltstücks bei einer instabilen Zwischenstellung des Schaltstücks in gerader Linie mit der Wirkrichtung der Kontaktkraftfeder befindet.
  • In einer besonderen Ausgestaltung bezüglich der Länge des Langlochs, kann jedoch auch erreicht werden, dass auch die Schaltwelle und ihr Lager ein Rest an Verformungsenergie aufnehmen. Die Länge des Langlochs läßt sich so wählen, dass nach Berührung des zweiten Anschlags und der dann sich fortsetzenden Drehung der Lagerstift am Ende des Langlochs anschlägt, bevor der erste Anschlag erreicht wird. Beim Auftreffen am Ende des Langlochs wird die Schaltwelle und ihr Lager belastet und Energie wird in der Schaltwelle und in ihrem Lager dissipiert.
  • Die Vernichtung der kinetischen Energie des Schaltstücks erfolgt somit in einer Vielzahl von Teilen (Schaltstück selbst; Kontaktkraftfeder, beide Anschläge, Schaltwelle und Lager der Schaltwelle), wobei auch Lagertoleranzen eine Rolle spielen, weil diese von Natur aus und im Zuge der Lebensdauer des Schalters einen Rest von Unbestimmtheit mitsichbringen, die von vornherein konstruktiv nicht vollständig berücksichtigt werden können.
  • Die beiden Armabschnitte sollten möglichst nicht punktförmig ausgebildet sein. Die Flächen der beiden Armabschnitte können jedoch klein gewählt werden. Die Dimension des Schaltstücks (insbesondere seine Dicke) muss nicht besonders verändert oder angepasst sein; es können bei der Erfindung auf Verbreiterungen und Verlängerungen der Flächen der beiden Anschläge und der beiden Armabschnitte verzichtet werden.
  • Die Materialauswahl für den Anschlag sollte vorzugsweise gezielt auf schlagfeste Kunststoffe gerichtet werden, wobei dem Fachmann geeignete marktgängige Materialien zur Verfügung stehen. Das Gehäuse kann vorzugsweise aus mehreren Kammern ausgebildet sein, wobei eine obere Kammer den ersten Anschlag und eine untere Kammer den zweiten Anschlag enthält. Die Kammern sind so ausgebildet, dass sie mit den übrigen Teilen des Kontaktssystems und des Gehäuses eine Modularität bilden, die zur Vereinfachung der Herstellung und des Zusammenbaus beitragen und Erweiterungen zu Kontaktsystem mit anderen Leistungsbereichen in einfacher Weise zulassen.
  • Das Schaltstück kann einarmig oder zweiarmig ausgebildet sein. Bei jeweils einer dieser beiden Ausbildungen kann der Angriffspunkt und die Angriffsrichtung der Kontaktkraftfeder für den speziellen Fall eingerichtet sein. Die Kontaktkraftfeder kann als Zug- oder als Druckfeder wirken.
  • Vorzugsweise sollte jedes der beiden Schaltstückabschnitte am die Kontaktauflage tragenden Arm des Schaltstücks angeordnet sein. In diesem Fall wird ein einarmiges Schaltstück eingesetzt.
  • Das Schaltstück kann auch zweiarmig ausgebildet sein, wobei dann an jedem Arm des Schaltstücks ein Schaltstückabschnitt angeordnet ist. Hierbei kann vorzugsweise der die Kontaktauflage tragende Arm des Schaltstücks länger ausgebildet sein, als der kontaktferne Arm des Schaltstücks.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen im Einzelnen:
    • Fig. 1: die Stellung des Kontaktsystems (im Schnitt) beim Auftreffen auf den zweiten Anschlag während der Öffnungsbewegung,
    • Fig. 2: die Stellung des Kontaktsystems beim Auftreffen auf den ersten Anschlag und
    • Fig. 3: eine Explosionsdarstellung der Kontaktanordnung.
  • In Fig. 1 ist das Kontaktsystem eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit kipppunkt-gelagertem, zweiarmigen Schaltstück beim Auftreffen auf den zweiten Anschlag 34 während der Öffnungsbewegung dargestellt. In Fig. 2 ist das Auftreffen auf den ersten Anschlag 24 und die noch vorhandene Berührung am zweiten Anschlag 34 zu erkennen.
  • Die Fig. 3 zeigt drei parallel angeordnete Kontaktsysteme, die über die Schaltwelle verbunden sind. Hier handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform, in der die Lagerung des Schaltstücks exzentrisch in oder an der Schaltwelle erfolgt. Als Alternative wird beansprucht - jedoch in den Figuren nicht dargestellt, dass das Schaltstück über ein Langloch im Gehäuse oder in einem Gehäuseteil gelagert ist. Die in der Erfindung angesprochenen dynamischen Verhältnisse sind in beiden Anordnungen dieselben. Der wesentliche Punkt ist, dass während der Öffnungsbewegung des Schaltstücks das Langloch ortsfest bleibt.
  • Die Stromlaufbahn des Kontakts ist nicht dargestellt. Die Stromlaufbahn wird durch das einfach unterbrechende Schaltstück (als Drehkontakt) geöffnet und geschlossen. Das Schaltstück 10 ist um die Rotationsachse zwischen seiner Schließ- und Öffnungsposition drehbeweglich. Das Schaltstück hat einen längeren 18 und einen kürzeren Arm 20. Der längere Arm 18 trägt eine nicht näher gezeigte Kontaktauflage zur Kontaktierung des Festkontakts. Am kürzeren Arm 20 ist ein Abschnitt 32 (eine Anschlagnase) ausgebildet, der mit einem Anschlag 34 im Gehäuse korrespondiert.
  • In der Einschaltstellung des Schalters fließt der Nennstrom durch die Stromlaufbahn, wobei er durch eine Stromschiene eintritt, durch den Kontakt, das Schaltstück und den festen Kontakt fließt und über eine zweite Stromschiene mit Anschlussfahne das Gehäuse verlässt. Durch Drehung B1 des Schaltstücks 10 im Uhrzeigersinn wird das Kontaktpaar getrennt. Die Stromschienen sind als Stromschleife ausgebildet, um mit dem elektrodynamischen Effekt eine schnelle Schalteröffnung zu erreichen. Mit Bezugszeichen 70 ist eine Löschkammer angedeutet.
  • Die Betätigung und das Auslösen des Schaltantriebs sind wie üblich ausgeführt. Beide sind jedoch hier nicht dargestellt.
  • Die Lagerung des Schaltstücks 10 erfolgt in einem Langloch 27 schwimmend über einen Lagerstift 15, der koaxial zur Seite des Schaltstücks gerichtete Drehzapfen hat. Der Lagerstift bildet die Rotationsachse während der Öffnungsbewegung. Lagerstift und Schaltwelle liegen parallel zueinander. Das Schaltstück gemäß der Fig. 1 ist kipp-punkt-gelagert. Je nach Drehlage bezüglich des Totpunkts der Lagerung springt das Schaltstück unterstützt durch die Kraft der Kontaktkraftfeder in die Offen- oder in die Geschlossen-Stellung. Halten und Führen des Schaltstücks 10 geschieht durch die Kontaktkraftfeder 40. Die Kontaktkraftfeder 40 ist mit einem Ende an einem Gegenlager 52 im Gehäuse 100 fixiert. Die Kontaktkraftfeder belastet über einen Federstößel 42 das Schaltstück 10 an einer Lagerstelle 17 in Richtung auf den Lagerpunkt im Gehäuse. Die Lagerstelle 17 ist als halbrunde Auskehlung ausgebildet.
  • In bekannten Anordnungen mit einer üblichen Ausgestaltung an solchen Leistungsschaltern schlägt der Schaltstückabschnitt 22 am langen Hebelarm 18 am Ende der Öffnungsbewegung auf nur einen Anschlag auf, der in den Figuren etwa dem Anschlag mit Bezugszeichen 24 entspricht. Mit dem Auftreffen ist eine besonders starke dynamische Belastung der Schalterelemente (insbesondere der Lager- und Gehäuseteile) verbunden.
  • Erfindungsgemäß sind im Unterteil des Gehäuses 100 - hier in einer Gehäuse-Teilkammer 104 - ein zweiter Anschlag 34 und am kurzen Hebelarm 20 ein zugeordneter Abschnitt 32 ausgebildet. Der Abschnitt 32 schlägt nach dem Öffnen des Kontaktsystems vor jeder anderen Berührung des Schaltarms mit Gehäuseteilen am zweiten Anschlag 34 an. Die Berührung des ersten Abschnitts 22 mit dem ersten Anschlag 24 erfolgt später. Beide Abschnitte sind vorzugsweise flächig und nicht punktförmig ausgebildet. In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist die Berührungsfläche des ersten Abschnitts 22 und die zugehörige Fläche des Anschlags 24 größer als die Berührungsfläche und Anschlagfläche 34 des zweiten Abschnitts 32.
  • In der Stellung des Schaltstücks gemäß Fig. 2 herrscht die stärkste Belastung für die Teile des Gehäuses und des Kontaktsystems. Am Ende des Öffnungsvorgangs - also in seiner Ruhestellung - hat das Kontaktsystem etwa wieder die Stellung wie in Fig. 1. Das Schaltstück ist von der Druckfeder einen kurzen Weg zurückbewegt worden. In dieser nicht gezeigten Endstellung liegt der zweite Armabschnitt am zweiten Anschlag, jedoch der erste Armabschnitt nicht mehr am ersten Anschlag an.
  • Die schwimmende Lagerung des Schaltstücks und die Längserstreckung des Langlochs 27 im Schaltstück ist dergestalt, dass die Längserstreckung des Langlochs parallel der Hauptkomponente der Bewegung B2 des Schaltstücks liegt, während sich der Drehpunkt im zeitlich zuerst getroffenen Anschlag 34 befindet. Das Schaltstück kann sich translatorisch im Langloch bewegen, wobei die Kontaktkraftfeder 40 eine weitere Kompression (und damit Federarbeit) erfährt.
  • Mit Bezugszeichen 36 ist eine erste Anlagefläche gekennzeichnet, die eine mechanische Belastungszone des Schaltstücks, der Schaltwelle und ihres Lagers darstellt. Die mechanische Belastung tritt durch die Dreh-Bewegung B2 um den durch den zweiten Anschlag 34 gegebenen Drehpunkt auf. Die Drehung B2 ist solange unbehindert, bis der Lagerstift 15 am Ende des Langlochs anschlägt, wenn die Länge des Langlochs entsprechend kurz gewählt ist. Während der Drehung wird die Kontaktkraftfeder 40 und ihr Gegenlager 52 belastet, wodurch kinetische Energie in der Kontaktkraftfeder und im Lager verbraucht wird.
  • Nach Auftreffen am Ende des Langlochs wird die Schaltwelle und ihr Lager belastet; Energie wird in der Schaltwelle und in ihrem Lager dissipiert. Die hierbei entstehende zweite Anlagefläche (hier also eine zweite mechanische Belastungszone) ist mit dem schon geannten Bezugszeichen 36' gekennzeichnet.
  • Die Fig. 3 zeigt drei Kontaktsysteme, mit Lagergehäuse 52 für die Kontaktkraftfeder 40 und die Schaltwelle 60. Oberhalb des Schaltstücks 10 ist der Lagerstift 15 zu erkennen, dessen beide Enden die Drehzapfen bilden. Das Schaltstück ist über den Lagerstift exzentrisch zur Schaltwellenachse in der Schaltwelle 60 gelagert. Das Lager im mittleren Lagerblock 64 besteht aus einem in der Figur nicht erkennbarem Langloch.
    • Bezugszeichenliste: (nicht mitschicken an das Patentamt)
    • 10
    Schaltstück
    15
    Lagerstift mit Drehzapfen
    17
    Ausnehmung
    18
    langer Hebelarm
    20
    kurzer Hebelarm
    22
    erster Abschnitt
    24
    erster Anschlag
    27
    Lagerstelle, Langloch
    32
    zweiter Abschnitt
    34
    zweiter Anschlag
    36
    Belastungszone
    40
    Kontaktkraftfeder
    42
    Federstößel
    52
    Federlager
    60
    Schaltwelle
    64
    Lagerblock
    70
    Löschkammer
    100
    Gehäuse
    102
    obere Kammer
    104
    untere Kammer
    B1
    Öffnungsbewegung
    B2
    Translation

Claims (10)

  1. Kontaktsystem für einen Niederspannungsschalter, insbesondere Leistungsschalter, mit elektrodynamisch veranlasster Öffnungskraft, mit einem für jeden Pol in einem Schaltergehäuse (100) schwimmend gelagerten Schaltstück (10) mit einer Kontaktauflage und einem Festkontakt mit zugehöriger festen Kontaktauflage,
    - mit einer am Schaltstück angreifenden Kontaktkraftfeder (40),
    - mit einem im Schaltergehäuse (100) angeordneten ersten Anschlag (24) für den Aufschlag eines ersten Schaltstückabschnitts (22) am Ende der Öffnungsbewegung (B1) des Schaltstücks (10),
    - wobei im Schaltergehäuse (100) des Kontaktsystems ein zweiter Anschlag (34) ausgebildet ist, der einem zweiten Abschnitt (32) des Schaltstücks (10) für den Aufschlag des zweiten Abschnitts (32) zugeordnet ist,
    - wobei der zweite Anschlag (34) gegenüber dem ersten Anschlag (24) eine solche Winkelstellung hat, dass der zweite Abschnitt (32) nach kürzerem Winkelweg in der Öffnungsbewegung auf den zweiten Anschlag (34) trifft als der erste Abschnitt (22) auf den ersten Anschlag (24);
    - dass die schwimmende Lagerung derart erfolgt, dass am Schaltstück (10) ein Lagerstift (15) angeordnet ist, der spielbehaftet und zumindest während des dynamischen Öffnens unverschieblich in einem Langloch (27) gelagert ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    • dass die Längserstreckung des Langlochs (27) parallel oder nahezu parallel zur Wirkrichtung der Kontaktkraftfeder (40) liegt, wobei die Längserstreckung des Langlochs (27) eine Drehung (B2) des Schaltstücks (10) nach Auftreffen auf den zweiten Anschlag (34) um einen im zweiten Anschlag (34) liegenden Drehpunkt erlaubt und
    • dass während der Drehung (B2) die Kontaktkraftfeder (40) Federarbeit leistet.
  2. Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Langlochs (27) so bemessen ist, dass während der Drehung (B2) des Schaltstücks (10) nach Auftreffen auf den zweiten Anschlag (34) der Lagerstift (15) noch vor Auftreffen des ersten Abschnitts (22) auf den ersten Anschlag (24) das Ende (36') des Langlochs (27) erreicht und in der Lagerwelle bzw. in derem Lager Verformungsarbeit geleistet wird.
  3. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerstift (15) zu beiden Seiten des Schaltstücks in ein Langloch (27) greift.
  4. Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Langloch-Lager (27) im Gehäuse oder in einem Gehäuseteil angeordnet ist.
  5. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Langloch-Lager (27) exzentrisch an der Schaltwelle des Kontaktsystems angeordnet ist.
  6. Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltstück (10) zweiarmig ausgebildet und dass an jedem Arm des Schaltstücks (10) ein Schaltstückabschnitt (22, 32) angeordnet ist.
  7. Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlag (24, 34) in je einer Gehäuse-Teilkammer (102, 104) aus schlagfestem Kunststoff ausgebildet ist.
  8. Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Angriffspunkt der Kontaktkraftfeder (40) als Ausnehmung (17) im Schaltstück (10) ausgebildet ist.
  9. Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktsystem mit einem Schaltschloss wirkverbunden ist.
  10. Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltstück (10) kipp-punkt-gelagert ist und die Kontaktkraftfeder (40) derart am Schaltstück (10) angreift, dass sie einen Kippsprung vermittelt
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