EP1473754B1 - Schaltschloss zum Verklinken einer Schaltwelle und elektrischer Schalter mit einem derartigen Schaltschloss - Google Patents

Schaltschloss zum Verklinken einer Schaltwelle und elektrischer Schalter mit einem derartigen Schaltschloss Download PDF

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EP1473754B1
EP1473754B1 EP04090097A EP04090097A EP1473754B1 EP 1473754 B1 EP1473754 B1 EP 1473754B1 EP 04090097 A EP04090097 A EP 04090097A EP 04090097 A EP04090097 A EP 04090097A EP 1473754 B1 EP1473754 B1 EP 1473754B1
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lever
stop
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latching mechanism
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Jörg-Uwe DAHL
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
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Definitions

  • the invention is in the field of electrical switches, which are equipped with a drive shaft coupled to a drive for moving at least one movable contact, and is applicable to the structural design of a switching mechanism for latching the shift shaft.
  • a well-known such electrical switch in which the shift shaft via a drive train against the force of at least one spring from an OFF position can be converted into an ON position, has a switch latch, wherein a coupled to the drive train pivotable first lever on a in a Verklinkungswolf held stop is supported.
  • a switch latch for transferring the stop into a release position, in which the first lever loses its support on the stop, in this case two triggering operations are provided.
  • two triggering operations are provided for transferring the stop into a release position, in which the first lever loses its support on the stop.
  • the second lever is held by means of at least one second spring in a first stop position on the first lever.
  • the work surface acts on the stop so that the stop - in the course of a compared to the "normal” triggering process "accelerated” tripping process - transferred to its release position becomes ( US 6,018,284 ).
  • the invention is based on the object to make the caused by a pivoting of the second lever "accelerated" tripping faster.
  • this object is achieved in that the forces of the two springs act independently of each other on the first lever.
  • the second lever is pivotally mounted on the first lever and the movement path of the second lever is limited by two stop surfaces of the first lever.
  • the movement of the second lever is determined only by the structural design of the first lever and the initiating force but not by other parts of the drive train or the coupling of the drive train with the first lever.
  • the second lever can therefore be combined before the assembly of the switching mechanism to a structural unit with the first lever, which forms a closed-system power. Therefore, in the first stop position, the force of the second spring does not affect the force with which the first lever bears against the stop.
  • the second lever can serve, for example, the initiating force of a magnetic release or the force of a spring accumulator.
  • the FIG. 1 shows an electrical switch 1 in the form of a low-voltage circuit breaker with a switching contact system and an associated arc quenching chamber 2.
  • the switching contact system consists of a fixed switching contact arrangement 3 and a movable switching contact arrangement 4.
  • the movable switching contact arrangement 4 has a pivotable contact carrier 5 and a plurality of contact lever. 6 on, wherein the contact lever 6 are pivotable parallel to each other and resiliently supported by means of first springs 7 under bias to the contact carrier 5.
  • the movable switching contact arrangement 4 is in a known manner via a in the FIG. 1 only schematically indicated lever assembly 8 (see also FIG. 2 ) coupled to a switching shaft 9.
  • the shift shaft 9 serves to drive not further shown, arranged parallel to the switching contact system shown further switching contact systems. It is by means of a drive device 12 from an OFF position, in which the switch contact system is open, in an ON position, in which the switch contact system is closed to transfer.
  • the drive device 12 has a drive 19 provided with a spring accumulator 18, a drive train 15 which couples the drive 19 to the shift shaft 9, and a switching mechanism 17.
  • the dial lock 17 has in a known manner on two latching devices, of which a first for latching the tensioned spring memory 18 and the second for latching against the force of the first spring 7 converted into its ON position switching shaft 9 is used.
  • the second latching device of the switch lock has a first lever 21 coupled to the drive train 15, a second lever 22 and a stop 23 configured as a half shaft.
  • the first lever 21 consists of two parallel to each other at a distance from each other arranged partial levers and is pivotable about a first pivot bearing 25 which is held stationary on a support means 14 for the drive device 12.
  • the first lever is in latched ON position of the shift shaft 9 with a Verklinkungs constitutional 24 under the force of the first spring 7 on the stop 23 at.
  • the stopper 23 is actuated via a triggering strut (not shown), for example by hand, by means of a pushbutton 10 or arranged on the front of the switch by an electromagnet 11.
  • the second lever 22 is pivotable about a second pivot bearing 26, wherein the second pivot bearing 26 is formed by a bolt which is held at its ends by the two partial levers of the first lever 21.
  • the second pivot bearing 26 is formed by a bolt which is held at its ends by the two partial levers of the first lever 21.
  • a trained on the first lever 21 pin 29 engages in a formed in the second lever slot 30, wherein the two ends of the elongated hole each form a stop surface 31 and 32 for the pin 29.
  • the one end 35 of the second spring 28 engages over a lug 36 of the second lever 22.
  • the other end 37 of the second spring 28 is supported on projections 38 of the partial levers of the first lever 21.
  • FIG. 3 is located at the first stop position of the second lever 22 on the first lever 21, a first of the two stop surfaces 31 of the elongated hole 30 under the force of the second spring 28 on the pin 29 at.
  • a ramp-like work surface 40 of the second lever 22 below the designed as a half-wave stop 23 without affecting these forces.
  • an initiating means 41 which is designed as a fast magnetic release, acts with an initiating force F directly on an actuating surface of the second lever.
  • the initiating force F may also be provided by other initiating means or mechanisms, for example by a spring accumulator.
  • the second lever 22 under the initiating force F of the initiating means 41 against the force of the second spring 28 in such a counterclockwise direction pivoted that its ramp-like work surface 40 slides along the flat bottom 42 of the half-wave while rotating the half-wave clockwise and transferred to its release position.
  • the first lever 21, the drive train 15 and the shift shaft 9 lose their support to the half-wave and the shift shaft 9 is transferred under the force of the first spring 7 in its OFF position.
  • the first lever 21 After the first lever 21 has lost its support at the half-wave and begins to pivot under the half-wave, also contribute the initiating force F and the force of the second spring 28 to accelerate the first lever 21, so that the shift shaft 9 very quickly in get their OFF position.

Description

  • Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter, die mit einer an einen Antrieb gekoppelten Schaltwelle zum Bewegen zumindest eines bewegbaren Kontaktes ausgerüstet sind, und ist bei der konstruktiven Gestaltung eines Schaltschlosses zum Verklinken der Schaltwelle anwendbar.
  • Ein bekannter derartiger elektrischer Schalter, bei dem die Schaltwelle über einen Antriebsstrang entgegen der Kraft zumindest einer Feder aus einer AUS-Position in eine EIN-Position überführbar ist, weist ein Schaltschloss auf, bei dem ein an den Antriebsstrang gekoppelter schwenkbarer erster Hebel an einem in einer Verklinkungsstellung gehaltenen Anschlag abgestützt ist. Zum Überführen des Anschlages in eine Freigabestellung, bei der der erste Hebel seine Abstützung an dem Anschlag verliert, sind hierbei zwei Auslösevorgänge vorgesehen. So kann die Überführung des Anschlages in seine Freigabestellung zum einen durch einen "normalen" Auslösevorgang, bei dem der Anschlag direkt betätigt, wird erfolgen. Zum anderen ist bei dem Schaltschloss ein zweiter Hebel vorgesehen ist, der eine dem Anschlag zugeordnete Arbeitsfläche aufweist. Der zweite Hebel ist dabei mittels zumindest einer zweiten Feder in einer ersten Anschlagstellung an dem ersten Hebel gehalten. Beim Schwenken des zweiten Hebels unter der Einwirkung einer initiierenden Kraft, die der Kraft der zweiten Feder entgegenwirkt, wirkt die Arbeitsfläche derart auf den Anschlag, dass der Anschlag - im Zuge eines gegenüber dem "normalen" Auslösevorgang "beschleunigten" Auslösevorganges - in seine Freigabestellung überführt wird ( US 6,018,284 ).
  • Bei diesem bekannten Schaltschloss dienen der zweite Hebel und zwei der zweiten Federn nicht nur zum Schwenken des Anschlages sondern auch zur Kopplung des Antriebsstranges mit dem ersten Hebel. Die Kraft der ersten Feder wirkt daher mittelbar über den zweiten Hebel und die zweiten Federn auf den ersten Hebel. Die Kraft der ersten Feder wirkt sozusagen in Reihe zu der Kraft der zweiten Federn auf den ersten Hebel. Durch die Doppelfunktion des zweiten Hebels und der zweiten Feder ist einerseits das Schwenken des zweiten Hebels und damit der "beschleunigte" Auslösevorgang abhängig vom Bewegungsablauf des Antriebsstranges und andererseits ist der "normale" Auslösevorgang abhängig von der Ausgestaltung des zweiten Hebels und der zweiten Federn.
  • Ausgehend von einem Schaltschloss mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 ( US 6,018,284 ) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den durch ein Schwenken des zweiten Hebels bewirkten "beschleunigten" Auslösevorgang noch schneller zu gestalten.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kräfte der beiden Federn unabhängig voneinander auf den ersten Hebel wirken.
  • Aufgrund einer derartigen Gestaltung kann sichergestellt werden, dass die zweite Feder nicht zur Kopplung des ersten Hebels mit dem Antriebsstrang dient. Die Kraft der zweiten Feder wirkt dabei sozusagen nicht in Reihe sondern parallel zu der Kraft der ersten Feder auf den ersten Hebel. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass zum Bereitstellen der initiierenden Kraft zum Schwenken des ersten Hebels ein initiierendes Mittel oder ein initiierender Mechanismus gewählt werden kann, der Übertragungsglieder des Antriebsstranges bzw. der Kopplung des Antriebsstranges mit dem ersten Hebel derart "überspringt" dass der zweite Hebel schneller als bei dem aus der Druckschrift US- 6,018,284 bekannten Schaltschloss schwenkt. Diese Ausgestaltung hat weiterhin den Vorteil, dass der durch Betätigen des Anschlages mittels eines Auslösestranges bewirkte "normale" Auslösevorgang im Wesentlichen nicht von der Ausgestaltung des zweiten Hebels und der Ausgestaltung der zweiten Feder abhängt.
  • Mit Vorteil ist bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der zweite Hebel an dem ersten Hebel schwenkbar gelagert ist und die Bewegungsbahn des zweiten Hebels durch zwei Anschlagflächen des ersten Hebels begrenzt ist. - Bei einer derartigen Ausgestaltung wird der Bewegungsablauf des zweiten Hebels nur durch die konstruktive Gestaltung des ersten Hebels und durch die initiierende Kraft nicht jedoch durch weitere Teile des Antriebsstranges oder der Kopplung des Antriebsstranges mit dem ersten Hebel bestimmt. Der zweite Hebel kann daher bereits vor dem Zusammenbau des Schaltschlosses zu einer baulichen Einheit mit dem ersten Hebel vereinigt werden, die ein kräftemäßig geschlossenes System bildet. In der ersten Anschlagstellung beeinflußt die Kraft der zweiten Feder daher nicht die Kraft, mit der der erste Hebel an dem Anschlag anliegt. Dadurch kann eine geringere Toleranzweite der Kraft, unter der der erste Hebel an dem Anschlag anliegt, als auch eine geringere Toleranzweite der Auslösekraft des "normalen" Auslösevorganges vorgesehen werden. - Bekannte gattungsgemäße Schaltschlösser können konstruktiv auf einfache Weise gemäß der Erfindung umgestaltet werden.
  • Zum Schwenken des zweiten Hebels kann beispielsweise die initiierende Kraft eines Magnetauslösers oder die Kraft eines Federspeichers dienen.
  • Um den zweiten Hebel möglichst schnell schwenken zu können ist es vorteilhaft, wenn die Schwenkachsen der beiden Hebel zueinander beabstandet angeordnet sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel des neuen Schaltschlosses ist in den Figuren 1 bis 4 dargestellt. Dabei zeigen:
    • Figur 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Schalters mit einem Schaltschloss,
    • Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Schaltschlosses, in einer ersten Anschlagstellung,
    • Figur 3 die Ansicht gemäß der Figur 2 in Schnittdarstellung und
    • Figur 4 eine Schnittdarstellung des Schaltschlosses in einer zweiten Anschlagstellung.
  • Die Figur 1 zeigt einen elektrischen Schalter 1 in Form eines Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Schaltkontaktsystem und einer zugeordneten Lichtbogen-Löschkammer 2. Das Schaltkontaktsystem besteht aus einer feststehenden Schaltkontaktanordnung 3 und einer beweglichen Schaltkontaktanordnung 4. Die bewegliche Schaltkontaktanordnung 4 weist dabei einen schwenkbaren Kontaktträger 5 und mehrere Kontakthebel 6 auf, wobei die Kontakthebel 6 parallel zueinander schwenkbar und mittels erster Federn 7 unter Vorspannung federnd an dem Kontaktträger 5 abgestützt sind. Die bewegliche Schaltkontaktanordnung 4 ist in bekannter Weise über eine in der Figur 1 nur schematisch angedeutete Hebelanordnung 8 (vgl. auch Figur 2) mit einer Schaltwelle 9 gekoppelt. Die Schaltwelle 9 dient gleichzeitig zum Antrieb nicht weiter dargestellter, parallel zu dem gezeigten Schaltkontaktsystem angeordneter weiterer Schaltkontaktsysteme. Sie ist mittels einer Antriebsvorrichtung 12 aus einer AUS-Postion, bei der das Schaltkontaktsystem offen ist, in eine EIN-Position, bei der das Schaltkontaktsystem geschlossen ist, zu überführen. Beim Überführen der Schaltwelle 9 in ihre EIN-Position werden die ersten Federn 7 weiter gespannt, so dass die Kraft der ersten Federn 7 in die zur AUS-Position weisende Schwenkrichtung 13 der Schaltwelle 9 wirkt. Die Antriebsvorrichtung 12 weist einen mit einem Federspeicher 18 versehenen Antrieb 19, einen den Antrieb 19 mit der Schaltwelle 9 koppelnden Antriebsstrang 15 und ein Schaltschloss 17 auf. Das Schatschloss 17 weist in bekannter Weise zwei Verklinkungseinrichtungen auf, von denen eine erste zum Verklinken des gespannten Federspeichers 18 und die zweite zum Verklinken der entgegen der Kraft der ersten Federn 7 in ihre EIN-Position überführte Schaltwelle 9 dient.
  • Gemäß der Figur 2 weist die zweite Verklinkungseinrichtung des Schaltschlosses einen an den Antriebsstrang 15 gekoppelten ersten Hebel 21, einen zweiten Hebel 22 sowie einen als Halbwelle ausgebildeten Anschlag 23 auf. Der erste Hebel 21 besteht aus zwei parallel zueinander in einem Abstand zueinander angeordneten Teilhebeln und ist um ein erstes Schwenklager 25 schwenkbar, das an einer Trageinrichtung 14 für die Antriebsvorrichtung 12 ortsfest gehaltenen ist. Der erste Hebel liegt bei verklinkter EIN-Position der Schaltwelle 9 mit einer Verklinkungsfläche 24 unter der Kraft der ersten Federn 7 an dem Anschlag 23 an. Bei einem "normalen" Auslösevorgang erfolgt eine Betätigung des Anschlages 23 über einen nicht dargestellten Auslösestrang beispielsweise von Hand mittels einer frontseitig am Schalter angeordneten Drucktaste 10 oder durch einen Elektromagnet 11. Der zweite Hebel 22 ist um ein zweites Schwenklager 26 schwenkbar, wobei das zweite Schwenklager 26 von einem Bolzen gebildet ist, der an seinen Enden von den beiden Teilhebeln des ersten Hebels 21 gehalten ist. Um den zweiten Hebel 22 in einer Anschlagstellung an dem ersten Hebel 21 zu halten ist zum einen eine als Relativ-Feder zwischen den beiden Hebeln 21 und 22 angeordnete zweite Feder 28 und zum anderen eine Stift-Langloch-Verbindung vorgesehen. Dabei greift ein an dem ersten Hebel 21 ausgebildeter Stift 29 in ein in dem zweiten Hebel ausgebildetes Langloch 30 ein, wobei die beiden Enden des Langloches jeweils eine Anschlagfläche 31 und 32 für den Stift 29 bilden. Das eine Ende 35 der zweiten Feder 28 übergreift eine Nase 36 des zweiten Hebels 22. Das andere Ende 37 der zweiten Feder 28 ist an Vorsprüngen 38 der Teilhebel des ersten Hebels 21 abgestützt.
  • Gemäß der Figur 3 liegt bei der ersten Anschlagstellung des zweiten Hebels 22 an dem ersten Hebel 21 eine erste der beiden Anschlagflächen 31 des Langloches 30 unter der Kraft der zweiten Feder 28 an dem Stift 29 an. Dabei befindet sich eine rampenartige Arbeitsfläche 40 des zweiten Hebels 22 unterhalb des als Halbwelle ausgebildeten Anschlages 23 ohne diesen kräftemäßig zu beeinflussen. Im Falle eines Kurzschlusses wirkt ein als schneller Magnetauslöser ausgebildetes initierendes Mittel 41 mit einer initiierenden Kraft F direkt auf eine Betätigungsfläche des zweiten Hebels. Die initiierende Kraft F kann jedoch auch durch andere initiierende Mittel oder Mechanismen, beispielsweise durch einen Federspeicher bereitgestellt werden.
  • Gemäß der Figur 4 wird der zweite Hebel 22 unter der initiierenden Kraft F des initiierenden Mittels 41 entgegen der Kraft der zweiten Feder 28 derart entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, dass seine rampenartige Arbeitsfläche 40 an der flachen Unterseite 42 der Halbwelle entlang gleitet und dabei die Halbwelle im Uhrzeigersinn dreht und in ihre Freigabestellung überführt. In der Freigabestellung der Halbwelle verlieren der erste Hebel 21, der Antriebsstrang 15 und die Schaltwelle 9 ihre Abstützung an der Halbwelle und die Schaltwelle 9 wird unter der Kraft der ersten Federn 7 in ihre AUS-Position überführt. Nachdem der erste Hebel 21 seine Abstützung an der Halbwelle verloren hat und beginnt unter der Halbwelle hindurch zu schwenken , tragen auch die initiierende Kraft F und die Kraft der zweiten Feder 28 zur Beschleunigung des ersten Hebels 21 bei, so dass die Schaltwelle 9 sehr schnell in ihre AUS-Position gelangt.
  • Abhängig von den Wirkrichtungen der Kraft der zweiten Feder 28 und der initiierenden Kraft F in Bezug auf das Schwenklager 25 des ersten Hebels 21 und abhängig von dem Wert der Kraft der zweiten Feder 28 und der Lage der zweiten Anschlagfläche 32 ist das den ersten Hebel 21 beschleunigende Moment steuerbar.

Claims (6)

  1. Schaltschloss (17) zum Verklinken einer Schaltwelle (9) eines elektrischen Schalters (1), die über einen Antriebsstrang (15) entgegen der Kraft zumindest einer ersten Feder (7) aus einer AUS-Position in eine EIN-Position überführbar ist, in ihrer EIN-Position,
    bei dem ein an den Antriebsstrang (15) gekoppelter schwenkbarer erster Hebel (21) an einem in einer Verklinkungsstellung gehaltenen Anschlag (23) abgestützt ist, und
    bei dem ein zweiter Hebel (22) vorgesehen ist, der eine dem Anschlag (23) zugeordnete Arbeitsfläche (40) aufweist,
    wobei der zweite Hebel (22) mittels zumindest einer zweiten Feder (28) in einer Anschlagstellung an dem ersten Hebel (21) gehalten ist und
    wobei beim Schwenken des zweiten Hebels (22) unter der Einwirkung einer initiierenden Kraft (F), die der Kraft
    der zweiten Feder (28) entgegenwirkt, die Arbeitsfläche (40) derart auf den Anschlag (23) wirkt, dass der Anschlag (23) in eine Freigabestellung überführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass,
    die Kräfte der beiden Federn (7, 28) unabhängig voneinander auf den ersten Hebel (21) wirken.
  2. Schaltschloss nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass,
    der zweite Hebel (22) an dem ersten Hebel (21) schwenkbar gelagert ist und die Bewegungsbahn des zweiten Hebels (22) durch zwei Anschlagflächen (31, 32) des ersten Hebels (21) begrenzt ist.
  3. Schaltschloss nach einem der Anspruche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass,
    zum Schwenken des zweiten Hebels (22) die Kraft (F) eines Magnetauslösers dient.
  4. Schaltschloss nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass,
    zum Schwenken des zweiten Hebels (47) die Kraft (F) eines Federspeichers dient.
  5. Schaltschloss nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass,
    die Schwenkachsen (25, 26) der beiden Hebel (21, 22) zueinander beabstandet angeordnet sind.
  6. Elektrischer Schalter (1), insbesondere Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Schaltwelle (9) zum Bewegen zumindest einer beweglichen Schaltkontaktanordnung (4), mit einem Antrieb (19) und mit einem den Antrieb mit der Schaltwelle koppelden Antriebsstrang (15),
    dadurch gekennzeichnet, dass,
    zum Verklinken der Schaltwelle (9) ein Schaltschloss (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 vorgesehen ist.
EP04090097A 2003-04-30 2004-03-10 Schaltschloss zum Verklinken einer Schaltwelle und elektrischer Schalter mit einem derartigen Schaltschloss Expired - Lifetime EP1473754B1 (de)

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