EP2085988A2 - Drehkontaktsystem für ein Schaltgerät sowie Schaltgeräte mit einem derartigen Drehkontaktsystem - Google Patents

Drehkontaktsystem für ein Schaltgerät sowie Schaltgeräte mit einem derartigen Drehkontaktsystem Download PDF

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Publication number
EP2085988A2
EP2085988A2 EP20090150083 EP09150083A EP2085988A2 EP 2085988 A2 EP2085988 A2 EP 2085988A2 EP 20090150083 EP20090150083 EP 20090150083 EP 09150083 A EP09150083 A EP 09150083A EP 2085988 A2 EP2085988 A2 EP 2085988A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
switching
contact system
arm
rotary
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Withdrawn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
EP20090150083
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ludvik Godesa
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP2085988A2 publication Critical patent/EP2085988A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a rotary contact system for a switching device, in particular for a power switching device.
  • the rotary contact system has at least one contact arm mounted about a rotation axis in a switching shaft segment, each having a movable switching contact.
  • the respective movable switching contact cooperates with a fixed contact for interrupting a current path.
  • the rotary contact system has at least one spring element for applying a contact force between the switching contacts.
  • the invention further relates to a switching device, in particular a power switching device, which has such a simple interrupting rotary contact system or such a double-breaking rotary contact system.
  • Rotary contact systems or switching devices of the above type are well known.
  • the rotary contact systems can have one, two or more contact arms or one or more contact bridges, each with two contact arms.
  • Double interrupting rotary contact systems or switching devices are, for example, from the German patent DE 100 13 160 B4 or from the U.S. Patent US 5,030,804A known.
  • low voltage typically voltages of up to about 1000 volts.
  • switching devices can be designed for switching voltages over 1000 V, such as up to 6.3 kV.
  • Switching devices designed in particular for interrupting current paths in an overcurrent case or in a short circuit case. They can be single-pole or multi-pole, in particular three-pole.
  • the considered power switching devices can e.g. so-called MCCB switching devices (for Molded Case Circuit Breaker).
  • MCCB switching devices for Molded Case Circuit Breaker
  • the current to be interrupted is interrupted before it reaches its maximum value by the switching contacts of the MCCB are pulled apart by electromagnetic repulsion of adjacent conductors and so the power is interrupted.
  • the maximum current can be in the one to three-digit kA range.
  • the switching contacts may be e.g. be operated by means of a preferably electromagnetically actuated actuator.
  • the actuator may e.g. be controlled by an overcurrent detection unit.
  • a rotary contact system for a switching device having the features of patent claim 1.
  • Advantageous embodiments are specified in the dependent claims 2 to 12.
  • a switching device is called with a simply interrupting such rotary contact system.
  • a switching device with a double interrupting such rotary contact system specified.
  • advantageous embodiments of the switching devices according to the invention are mentioned.
  • the at least one contact arm has an arm extension facing away from the axis of rotation in approximately tangential direction.
  • tangential directions are designated around the axis of rotation of the rotary contact system.
  • It is mounted at least one pivot lever in the switching shaft segment about a pivot point, wherein the pivot point has a radial distance from the axis of rotation of the rotary contact system.
  • radial directions are referred to the axis of rotation of the rotary contact system toward or away from her.
  • the switching shaft segment is typically made of an insulating material, in particular of a plastic.
  • the respective pivot lever has at least one first and second leg, wherein the respective first leg is biased by means of the at least one spring element with a spring force radially to the axis of rotation.
  • the respective second leg is connected to the arm extension of the contact arm to initiate a deflected by the pivot lever spring force in the respective contact arm for applying the contact force.
  • the great advantage of the invention is that a particularly simple and compact radial installation of at least one spring element in the switching shaft segment is possible by the spring force deflection means of the pivot lever.
  • the spring element is a cylindrical spring with two semicircular brackets at their respective ends. The two ends are then hung on the pivot lever and on a bearing shaft of the switching shaft segment, through which runs the axis of rotation of the rotary contact system and the switching shaft segment.
  • the respective first leg has a first lever length.
  • the respective second leg has a comparatively smaller, second lever length. It can be introduced into the respective contact arm, which corresponds to the ratio of the limb lengths to a reduced, deflected spring force. Due to the power reduction, the use of spring elements, in particular cylinder springs, with a comparatively small spring constant is possible. Such spring elements can be easily mounted in the switching shaft segment in the production of such a rotary contact system.
  • the at least one pivoting lever has a contact plate and two first legs extending essentially parallel to one another and arranged laterally on the contact plate and axially encompassing the respective contact arm.
  • the respective free end of the first leg has a spring receptacle for each spring element.
  • the contact plate is substantially tangent to the respective contact arm for initiating the deflection force.
  • the switching shaft segment has two axially successively arranged segment parts, between which the at least one contact arm is arranged with the respective pivot lever. With “axial" directions are designated parallel to the axis of rotation of the rotary contact system.
  • the respective pivot lever is mounted in each case a pivot bearing of the segment parts.
  • one or two spring elements per contact arm for applying the contact force in Switching shaft segment are attached.
  • the rotary contact system has a rotary contact bridge with two contact arms
  • one, two, three or four spring elements can be mounted in the switching shaft segment.
  • the respective pivot lever can rest with a radially outer end piece on the arm extension of the respective contact arm in the switched-on state of the switching device.
  • the respective arm extension has a substantially tangentially extending and one of the rotation axis facing guide contour. This guide contour is matched to an outer contour of the tail such that the respective end piece when opening the switch contacts enters the guide contour and slides along this while reducing the contact force along.
  • the particular advantage here is that the switch-off process actually counteracting contact force is virtually switched off after reaching a predetermined angle of rotation of the contact or the contact arms. As a result, a particularly fast automatic shutdown of the switching device is possible, especially in an overcurrent or short circuit.
  • the sliding along the tail on the guide contour is particularly low friction.
  • the rounded shape of the tail allows an extremely compact unlocking and locking mechanism of the rotary contact system, especially in an overcurrent or short circuit case and when switching on the switching device.
  • the switching shaft segment has a substantially circular axial cross-sectional area.
  • the switching shaft segment is cylindrical or drum-shaped. Such a switching shaft segment is particularly easy to produce.
  • the switching shaft segment may have a longitudinal extent extending substantially in the radial longitudinal direction of the at least one contact arm. Furthermore, the switching shaft segment can have a transverse extension extending substantially in the radial transverse direction of the at least one contact arm and smaller than the longitudinal extent.
  • the cross-sectional profile of such a switching shaft segment is based essentially on a circular area, which is reduced by two opposite in transverse extension circle segments (see 9 and FIG. 10 ).
  • the ratio of the longitudinal extension to the transverse extent in a range of 1.3 to 2.
  • the particular advantage is that the fixed contact or the two fixed contacts can be arranged closer to the switching shaft segment in comparison to the previous embodiment. Such a rotary contact system is thus significantly more compact.
  • the respective, the respective movable switching contact opposite fixed contact is a bent-back current end.
  • the respective bent-back current end is arranged in the smallest possible radial distance to the switching shaft segment.
  • the respective bent-back current path end is arranged as close as possible to the respective segment-shaped recess of the switching shaft segment.
  • the rotary contact system is a simple interrupting rotary contact system which has a contact arm with a movable switching contact and a fixed contact cooperating with the movable switching contact.
  • the contact arm has a contact arm connection for connecting a power cable.
  • the contact arm is typically pivotable about the axis of rotation of the rotary contact system.
  • the rotary contact system may be a double-breaking rotary contact system having a rotary contact bridge with two contact arms and two fixed contacts. In each case, a movable switching contact of the contact arm cooperates with a corresponding fixed contact.
  • the rotary contact system is constructed point-symmetrical to its axis of rotation, that is, the two contact arms and the two fixed contacts are arranged point-symmetrical to the axis of rotation of the rotary contact system.
  • the object of the invention is further achieved by a switching device which has an input and output electrical connection, an inventive simple interrupting rotary contact system and an associated with the rotary contact system operating switch for switching on and off of the switching device.
  • the object is achieved by a switching device with an input and output electrical connection, with a double interrupting rotary contact system according to the invention and with an associated with the rotary contact system operating switch for switching on and off of the switching device.
  • the switching devices according to the invention are typically power switching devices and in particular the MCCB switching devices described in the introduction.
  • Such switching devices can be single-pole, multi-pole, in particular three-pole, executed.
  • the respective rotary contact systems of the switching device are connected together to effect an all-pole tripping of the switching device in a single-pole tripping of the switching device.
  • the switching devices per pole can have two or more pairs of parallel-connected contact bridges, each with two contact arms or two or more pairs of parallel-connected contact arms.
  • FIG. 1 shows the basic operation of a rotary contact system 1 according to the invention. It is exemplified only a contact arm 31, 32 shown.
  • the contact arm 31, 32 may be part of a contact bridge 3 with two contact arms 31, 32.
  • the rotary contact system 1 according to the invention may also have only a single contact arm 31, 32.
  • the contact arm 31, 32 has a movable switching contact 21 with a switching piece 11 at its respective radial end.
  • the movable switching contact 21 cooperates with a not shown, tangentially opposite fixed contact 22 for possible interruption of a current path together.
  • FK acting at closed switch contacts 21, 22 Contact force referred to, which is typically applied by means of spring force FZ.
  • the reference symbol S designates a rotation axis of the rotary contact system 1 according to the invention, about which the contact arm or arms 31, 32 are pivotably or rotatably arranged.
  • the or the contact arms 31, 32 are mounted for switching on and off of the switching device in a bearing shaft 50 of a switching shaft segment 5.
  • the contact arm 31, 32 shown has an arm extension 33 pointing away in relation to the axis of rotation S approximately in the tangential direction. It is also stored in the switching shaft segment 5, a pivot lever 6 with a radial distance R to the rotation axis S about a pivot point 60.
  • the reference symbol A denotes a corresponding pivot axis.
  • the pivot lever 6 has a first leg 61 and a second leg 62.
  • the former is biased by means of example only a single spring element 7 in the form of a cylindrical spring with a spring force FZ radially to the axis of rotation S out.
  • the cylinder spring 7 is preferably suspended with its two longitudinal ends in the bearing shaft 60 and in a spring seat 66 of the pivot lever 6.
  • the second leg 62 is connected to the arm extension 33 of the contact arm 31, 32.
  • the pivot lever 6 is located only in a contact point 30 or in a contact line on the contact arm 31, 32 at. It is further inventively a deflected by means of the pivot lever 6 spring force FU for applying the contact force FK in the contact arm 31, 32 introduced.
  • the first leg 61 has a first lever length h1 and the second leg 62 has a second lever length h2 which is smaller in comparison thereto.
  • This is a the Ratio h1: h2 of the leg lengths h1, h2 corresponding squat deflected spring force FU in the contact arm 31, 32 can be introduced.
  • this deflecting force FU is introduced into the contact arm 31, 32 in accordance with a further lever ratio h4: h3 as the contact force FK.
  • the first contact arm lever h3 corresponds to the radial distance from the rotation axis S to the contact point 30 which effectively acts in the contact arm 31, 32.
  • the second contact arm lever h4 corresponds to the radial distance from the rotation axis S to the contact piece 11.
  • FIG. 2 shows the basic structure of a switching device 10 according to the invention with an exemplary double interrupting rotary contact system 1 in a structural design.
  • the switching device 10 has a housing 12 made of an insulating material, in which the rotary contact system 1 according to the invention is accommodated.
  • An actuating element 13 in the form of a toggle switch is used for manual switching on and off of the switching device 10.
  • the actuating element 13 acts via a not shown turning mechanism on the switching shaft segment 5 a.
  • FIG. 2 In the example of FIG. 2 are two point-symmetrical to the axis of rotation S arranged fixed contacts 22 to see, which are opposite to the respective movable switching contact 21.
  • the two fixed contacts 22 are each a bent-back end 43 of a current path 4.
  • the two bent-back current ends 43 are arranged in the smallest possible radial distance from the switching shaft segment 5.
  • the reference numerals 41, 42, the two electrical connections of the switching device 10 according to the invention are designated.
  • the switching device 10 may alternatively, figuratively, however, not shown, also have a simple interrupting rotary contact system 1.
  • Such has only one (single) contact arm 31, 32 with a movable switching contact 21 and a cooperating with the movable switching contact 21 fixed contact 22.
  • the contact arm 31, 32 in this case has a contact arm connection for connecting a power cable. The latter can then be connected to one of the electrical connections 41, 41.
  • FIG. 3 shows an enlarged view of the rotary contact system 1 according to FIG. 2 with closed switch contacts 21, 22.
  • the two structurally configured pivot lever 6 are received in a pivot bearing 60 of the switching shaft segment 5.
  • D1 is the maximum outer diameter of the switching shaft segment 5, which has a circular cross-section by way of example.
  • KW denotes the associated radial outer contour.
  • FIG. 4 shows an enlarged view of the rotary contact system 1 according to FIG. 2 with lifted movable switching contacts 21, 22.
  • This is the case, for example, in the event of an overcurrent occurring or in the event of a short-circuit current i.
  • the rotation of the contact bridge 3 is caused by corresponding electromagnetic repulsion forces or torques.
  • With the opening of the switching contacts 21, 22 is a current limit to form two arcs between the switching contacts 21, 22 causes. If the overcurrent or the short-circuit current i is present only for a short time, then the contact bridge 3 rotates again into the switching position in accordance with the restoring contact force FK FIG. 3 back.
  • the two designed as tension springs cylinder springs 7, during the deflection in the sense of a toggle lever further tensioned.
  • FIG. 5 shows a section of a switching shaft segment 5 of the switching device 10 according to FIG. 3 in detail.
  • the two levers h1, h2 are compared with the basic principle according to FIG FIG. 1 entered.
  • the pivot point 60 in the switching shaft segment 5 is moved further radially inwards, so that this can now have a structurally more compact embodiment.
  • the spring force FZ does not engage perpendicular to the first leg 61, that is, at an angle ⁇ of 90 °, but at an angle of approximately 35 °.
  • FZ' FZ ⁇ cos ⁇ .
  • the reference character L denotes the length of the spring element 7.
  • the pivot lever 6 has a contact plate 63 and two, substantially parallel to each other, laterally arranged on the contact plate 63 and the contact arm 31, 32 axially (non-contact) embracing, first leg 61.
  • the free end of the first leg 61 has a spring receptacle 66 for each spring element 7.
  • the contact plate 63 is substantially tangent to the contact arm 31, 32 to initiate the deflected force FU.
  • only the first and second legs 61, 62 and a spring element 7 can be seen.
  • the axially "behind” another leg 61, 62 and a possible axially behind it further spring element 7 are hidden and therefore not visible.
  • the U-shaped structure of the pivot lever 6 is in the example of FIG. 8 to see.
  • the pivot lever 6 is when the switching device 10 with a radially outer End piece 64 on the arm extension 33 of the contact arm 31, 32 at.
  • the rotation of the contact bridge 3 of the Einin the off position up to four spring elements 7, of which in the present illustration, only one is recognizable, because of the radial offset of the pivot point 60 to the rotation axis S in the sense of a bell crank further tensioned.
  • the arm extension 33 has a substantially tangentially extending and one of the rotation axis S facing guide contour IK, which is tuned to an outer contour AK of the tail 64.
  • this guide contour IK is geometrically matched to the outer contour AK of the end piece 64 that the end piece 64 when opening the switch contacts 21, 22 retracts into the guide contour IK and slides on this while reducing the contact force FK along. This is the case in particular with an overcurrent or with a short circuit i.
  • the exemplary curved outer contour AK of the end piece 64 makes it possible for the pivot lever 6 to slide back over the switching shaft segment 5 along the guide contour IK of the arm extension 33 when the switching device 10 is switched on again and moves out of the guide contour IK again to apply the contact force FK.
  • the tail 64 snaps around the end of the arm extension 33, so to speak.
  • FIG. 7 shows a side view of a pivot lever 6 according to the invention.
  • a first and second leg 61, 62 are each covered, so that the U-shaped configuration of the pivot lever 6 is not directly visible.
  • the reference numeral 65 is a circular recess, in particular a circular punched, can be seen.
  • the switching shaft segment 5 preferably has two axially successively arranged segment parts, between which the contact arm 31, 32 is arranged with the pivot lever 6. The latter is then stored in each case a pivot bearing 60 of the segment parts.
  • FIG. 8 shows the pivot lever 6 according to FIG. 7 in a top view.
  • two spring receivers 66 for receiving a spring element or two spring elements are present. They are formed by folds or bends of the first leg 61 in the region of the respective free end. A not further designated notch serves to mount a bracket or hook of the respective spring element.
  • FIG. 9 shows an inventive rotary contact system 1 according to an embodiment with closed switching contacts 21, 22.
  • the switching shaft segment 5 now has a longitudinal extent D1 running substantially in the radial longitudinal direction of the at least one contact arm 31, 32.
  • the switching shaft segment 5 also has a substantially transverse in the transverse direction of the at least one contact arm 31, 32 extending, compared to the longitudinal extent D1 smaller transverse extent D2.
  • the ratio of the longitudinal extent D1 to the transverse extent D2 is approximately 1.75, that is to say in a preferred range of 1.3 to 2.
  • the two bent-back ends 43 of the flow path 4 are arranged closer to the axis of rotation S. be.
  • the switching shaft segment 5 is thus always as close as possible to the bent-back semicircular current path end 43 when the contact bridge 3 is rotated.
  • the switching wave segment 5 is preferably made of an electrically non-conductive insulating material, such as plastic.
  • the switching devices 10 shown can be single-pole, multi-pole and in particular three-pole. You may have two or more pairs of parallel contact bridges 3 each with two contact arms 31, 32 or two or more pairs of parallel-connected contact arms 31, 32 per pole.

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  • Breakers (AREA)
  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Abstract

Das Drehkontaktsystem (1) ist für ein Schaltgerät (10), insbesondere für ein Leistungsschaltgerät, vorgesehen. Es weist zumindest einen um eine Drehachse (S) in einem Schaltwellensegment (5) gelagerten Kontaktarm (31, 32) mit jeweils einem beweglichen Schaltkontakt (21) auf. Der jeweilige bewegliche Schaltkontakt (21) wirkt mit einem Festkontakt (22) zum Unterbrechen einer Strombahn (4) zusammen. Das Drehkontaktsystem (1) weist zumindest ein Federelement (7) zur Aufbringung einer Kontaktkraft (FK) zwischen den Schaltkontakten (21, 22) auf. Erfindungsgemäß weist der zumindest eine Kontaktarm (31, 32) einen in Bezug auf die Drehachse (S) in etwa in tangentialer Richtung wegweisenden Armfortsatz (33) auf. Es ist zumindest ein Schwenkhebel (6) im Schaltwellensegment (5) um einen Schwenkpunkt (60) gelagert, wobei der Schwenkpunkt (60) einen radialen Abstand (R) zur Drehachse (S) des Drehkontaktsystems aufweist. Der jeweilige Schwenkhebel (6) weist zumindest einen ersten und zweiten Schenkel (61, 62) auf, wobei der jeweilige erste Schenkel (61) mittels des zumindest einen Federelementes (7) mit einer Federkraft (FZ) radial zur Drehachse (S) hin vorgespannt ist und wobei der jeweilige zweite Schenkel (62) mit dem Armfortsatz (33) des Kontaktarms (31, 32) verbunden ist, um eine mittels des Schwenkhebels (6) umgelenkte Federkraft (FU) in den jeweiligen Kontaktarm (31, 32) zur Aufbringung der Kontaktkraft (FK) einzuleiten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Drehkontaktsystem für ein Schaltgerät, insbesondere für ein Leistungsschaltgerät. Das Drehkontaktsystem weist zumindest einen um eine Drehachse in einem Schaltwellensegment gelagerten Kontaktarm mit jeweils einem beweglichen Schaltkontakt auf. Der jeweilige bewegliche Schaltkontakt wirkt mit einem Festkontakt zum Unterbrechen einer Strombahn zusammen. Das Drehkontaktsystem weist zumindest ein Federelement zur Aufbringung einer Kontaktkraft zwischen den Schaltkontakten auf.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schaltgerät, insbesondere ein Leistungsschaltgerät, welches ein derartiges einfach unterbrechendes Drehkontaktsystem oder ein derartiges doppelt unterbrechendes Drehkontaktsystem aufweist.
  • Drehkontaktsysteme bzw. Schaltgeräte der obengenannten Art sind allgemein bekannt. Die Drehkontaktsysteme können einen, zwei oder mehrere Kontaktarme bzw. eine oder mehrere Kontaktbrücken mit jeweils zwei Kontaktarmen aufweisen. Doppelt unterbrechende Drehkontaktsysteme bzw. Schaltgeräte sind z.B. aus der deutschen Patentschrift DE 100 13 160 B4 oder aus dem US-Patent US 5,030,804 A bekannt.
  • Betrachtet werden insbesondere Leistungsschaltgeräte im Niederspannungsbereich. Mit "Niederspannung" sind typischerweise Spannungen von bis ca. 1000 Volt gemeint. Unter entsprechender konstruktiver Auslegung der Schalttrennstrecken können derartige Schaltgeräte auch für Schaltspannungen über 1000 V ausgelegt sein, wie z.B. bis 6,3 kV. Weiterhin sind derartige Schaltgeräte insbesondere zur Unterbrechung von Strombahnen in einem Überstromfall oder in einem Kurzschlussfall ausgebildet. Sie können einpolig oder mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt sein.
  • Die betrachteten Leistungsschaltgeräte können z.B. sogenannte MCCB-Schaltgeräte (für Molded Case Circuit Breaker) sein. Bei einem derartigen Schaltgerät wird der zu unterbrechende Strom unterbrochen, bevor dieser seinen Maximalwert erreicht, indem die Schaltkontakte des MCCB durch elektromagnetische Abstoßung benachbarter Leiter auseinandergezogen werden und so der Strom unterbrochen wird. Der maximale Strom kann im einbis dreistelligen kA-Bereich liegen.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Schaltkontakte z.B. mittels eines vorzugsweise elektromagnetisch betätigbaren Aktors betätigt werden. Der Aktor kann z.B. durch eine Überstromerfassungseinheit angesteuert werden.
  • Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein kompakteres Drehkontaktsystem anzugeben.
  • Es ist eine weitere Aufgabe, ein geeignetes Schaltgerät mit einem derartigen einfach unterbrechenden Drehkontaktsystem sowie ein geeignetes Schaltgerät mit einem derartigen doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem anzugeben.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Drehkontaktsystem für ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 12 angegeben. Im Anspruch 13 ist ein Schaltgerät mit einem einfach unterbrechenden derartigen Drehkontaktsystem genannt. Im Anspruch 14 ist ein Schaltgerät mit einem doppelt unterbrechenden derartigen Drehkontaktsystem angegeben. In den abhängigen Ansprüchen 15 und 16 sind vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltgeräte genannt.
  • Erfindungsgemäß weist der zumindest eine Kontaktarm einen in Bezug auf die Drehachse in etwa in tangentialer Richtung wegweisenden Armfortsatz auf. Mit "tangential" sind Richtungen um die Drehachse des Drehkontaktsystems herum bezeichnet. Es ist zumindest ein Schwenkhebel im Schaltwellensegment um einen Schwenkpunkt gelagert, wobei der Schwenkpunkt einen radialen Abstand zur Drehachse des Drehkontaktsystems aufweist. Mit "radial" sind Richtungen zur Drehachse des Drehkontaktsystems hin bzw. weg von ihr bezeichnet. Das Schaltwellensegment ist typischerweise aus einem Isolierstoff, insbesondere aus einem Kunststoff, gefertigt. Der jeweilige Schwenkhebel weist zumindest einen ersten und zweiten Schenkel auf, wobei der jeweilige erste Schenkel mittels des zumindest einen Federelementes mit einer Federkraft radial zur Drehachse hin vorgespannt ist. Der jeweilige zweite Schenkel ist mit dem Armfortsatz des Kontaktarms verbunden, um eine mittels des Schwenkhebels umgelenkte Federkraft in den jeweiligen Kontaktarm zur Aufbringung der Kontaktkraft einzuleiten.
  • Der große Vorteil der Erfindung ist, dass durch die Federkraftumlenkung mittels des Schwenkhebels ein besonders einfacher und kompakter radialer Einbau des zumindest einen Federelementes im Schaltwellensegment möglich ist. Im einfachsten Fall ist das Federelement eine Zylinderfeder mit jeweils zwei halbkreisförmigen Bügeln an ihrem jeweiligen Ende. Die beiden Enden werden dann am Schwenkhebel und an einer Lagerwelle des Schaltwellensegmentes eingehängt, durch welche auch die Drehachse des Drehkontaktsystems bzw. des Schaltwellensegmentes verläuft.
  • Nach einer Ausführungsform weist der jeweilige erste Schenkel eine erste Hebellänge auf. Der jeweilige zweite Schenkel weist eine im Vergleich dazu kleinere, zweite Hebellänge auf. Es ist die dem Verhältnis der Schenkellängen entsprechende untersetzte umgelenkte Federkraft in den jeweiligen Kontaktarm einleitbar. Durch die Kraftuntersetzung ist die Verwendung von Federelementen, insbesondere von Zylinderfedern, mit einer vergleichsweise kleinen Federkonstante möglich. Derartige Federelemente lassen sich im Rahmen der Fertigung eines solchen Drehkontaktsystems einfacher im Schaltwellensegment montieren.
  • Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist der zumindest eine Schwenkhebel eine Kontaktplatte sowie zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende, seitlich an der Kontaktplatte angeordnete und den jeweiligen Kontaktarm axial umgreifende erste Schenkel auf. Das jeweilige freie Ende der ersten Schenkel weist eine Federaufnahme für jeweils ein Federelement auf. Die Kontaktplatte liegt im Wesentlichen tangential am jeweiligen Kontaktarm zur Einleitung der Umlenkkraft an. Durch die Verwendung einer Kontaktplatte ist eine denkbar einfache mechanische Verbindung zwischen Schwenkhebel und Kontaktarm möglich.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Schaltwellensegment zwei axial hintereinander angeordnete Segmentteile auf, zwischen denen der zumindest eine Kontaktarm mit dem jeweiligen Schwenkhebel angeordnet ist. Mit "axial" sind Richtungen parallel zur Drehachse des Drehkontaktsystems bezeichnet. Der jeweilige Schwenkhebel ist in jeweils einem Schwenklager der Segmentteile gelagert. Bei dieser Ausführungsform können wahlweise ein oder zwei Federelemente je Kontaktarm zur Aufbringung der Kontaktkraft im Schaltwellensegment angebracht werden. Dadurch ist auf einfache Weise eine Anpassung der Federkraft an die geforderte Kontaktkraft möglich. Für den Fall, dass das Drehkontaktsystem eine Drehkontaktbrücke mit zwei Kontaktarmen aufweist, können wahlweise ein, zwei, drei oder vier Federelemente im Schaltwellensegment angebracht werden.
  • Unabhängig von der gemachten Erfindung kann insbesondere der jeweilige Schwenkhebel mit einem radial außenliegenden Endstück an dem Armfortsatz des jeweiligen Kontaktarms im eingeschalteten Zustand des Schaltgerätes anliegen. Der jeweilige Armfortsatz weist eine im Wesentlichen tangential verlaufende und eine der Drehachse zugewandte Führungskontur auf. Diese Führungskontur ist derart auf eine Außenkontur des Endstücks abgestimmt, dass das jeweilige Endstück beim Öffnen der Schaltkontakte in die Führungskontur einfährt und entlang dieser bei gleichzeitiger Herabsetzung der Kontaktkraft entlang gleitet.
  • Der besondere Vorteil dabei ist, dass die dem Ausschaltvorgang eigentlich entgegenwirkende Kontaktkraft nach Erreichen eines vorgegebenen Drehwinkels des Kontaktarms bzw. der Kontaktarme quasi abgeschaltet wird. Dadurch ist ein besonders schnelles selbsttätiges Abschalten des Schaltgerätes möglich, insbesondere in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall. Das Entlanggleiten des Endstücks an der Führungskontur erfolgt dabei besonders reibungsarm.
  • Nach einer Ausführungsform weist das Endstück eine derart gebogene Außenkontur auf, dass der Schwenkhebel entlang der Führungskontur des Armfortsatzes beim Wiedereinschalten des Schaltgerätes über das Schaltwellensegment zurückgleitet und zur Aufbringung der Kontaktkraft wieder aus der Führungskontur herausfährt. Die abgerundete Form des Endstücks erlaubt einen äußerst kompakten Ent- und Verriegelungsmechanismus des Drehkontaktsystems, insbesondere in einem Überstrom- oder Kurzschlussfall sowie beim Wiedereinschalten des Schaltgerätes.
  • Nach einer Ausführungsform weist das Schaltwellensegment eine im Wesentlichen kreisförmige axiale Querschnittsfläche auf. Mit anderen Worten ist das Schaltwellensegment zylindrisch oder trommelförmig ausgebildet. Ein solches Schaltwellensegment ist besonders einfach herstellbar.
  • Unabhängig von der beanspruchten Erfindung kann das Schaltwellensegment eine im Wesentlichen in radialer Längsrichtung des zumindest einen Kontaktarms verlaufende Längserstreckung aufweisen. Weiterhin kann das Schaltwellensegment eine im Wesentlichen in radialer Querrichtung des zumindest einen Kontaktarms verlaufende, im Vergleich zur Längserstreckung kleinere Quererstreckung aufweisen. Das Querschnittsprofil eines solchen Schaltwellensegmentes basiert im Wesentlichen auf einer Kreisfläche, welche um zwei sich in Querstreckung gegenüberliegende Kreissegmente verkleinert ist (siehe dazu FIG 9 und FIG 10). Vorzugsweise liegt das Verhältnis von der Längserstreckung zu der Quererstreckung in einem Bereich von 1,3 bis 2. Der besondere Vorteil ist, dass der Festkontakt bzw. die beiden Festkontakte im Vergleich zur vorherigen Ausführungsform näher am Schaltwellensegment angeordnet sein können. Ein derartiges Drehkontaktsystem ist folglich deutlich kompakter.
  • Vorzugsweise ist der jeweilige, dem jeweiligen beweglichen Schaltkontakt gegenüberliegende Festkontakt ein zurückgebogenes Strombahnende. Dadurch ist eine selbsttätige Trennung der Schaltkontakte des Drehkontaktsystems durch die Wirkung elektromagnetischer Abstoßungskräfte im Falle eines Überstroms oder eines Kurzschlussstroms möglich. Das jeweilige zurückgebogene Strombahnende ist in einem möglichst geringen radialen Abstand zum Schaltwellensegment angeordnet. Im Falle des längs- und quererstreckten Schaltwellensegmentes ist das jeweilige zurückgebogene Strombahnende möglichst nahe in der jeweiligen segmentförmigen Aussparung des Schaltwellensegmentes angeordnet.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Drehkontaktsystem ein einfach unterbrechendes Drehkontaktsystem, welches einen Kontaktarm mit einem beweglichen Schaltkontakt und einen mit dem beweglichen Schaltkontakt zusammenwirkenden Festkontakt aufweist. Zudem weist der Kontaktarm einen Kontaktarmanschluss zum Anschließen eines Stromseils auf. Der Kontaktarm ist typischerweise um die Drehachse des Drehkontaktsystems schwenkbar.
  • Alternativ dazu kann das Drehkontaktsystem ein doppelt unterbrechendes Drehkontaktsystem sein, welches eine Drehkontaktbrücke mit zwei Kontaktarmen sowie zwei Festkontakte aufweist. Es wirkt jeweils ein beweglicher Schaltkontakt des Kontaktarms mit einem entsprechenden Festkontakt zusammen. Typischerweise ist das Drehkontaktsystem punktsymmetrisch zu dessen Drehachse aufgebaut, das heißt, dass die beiden Kontaktarme sowie die beiden Festkontakte punktsymmetrisch zur Drehachse des Drehkontaktsystems angeordnet sind.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Schaltgerät gelöst, welches einen eingangs- und ausgangsseitigen elektrischen Anschluss, ein erfindungsgemäßes einfach unterbrechendes Drehkontaktsystem und einen mit dem Drehkontaktsystem verbundenen Betätigungsschalter zum Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes aufweist.
  • Alternativ wird die Aufgabe durch ein Schaltgerät mit einem eingangs- und ausgangsseitigen elektrischen Anschluss, mit einem erfindungsgemäßen doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem und mit einem mit dem Drehkontaktsystem verbundenen Betätigungsschalter zum Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes gelöst.
  • Die erfindungsgemäßen Schaltgeräte sind typischerweise Leistungsschaltgeräte und insbesondere die eingangs beschriebenen MCCB-Schaltgeräte. Derartige Schaltgeräte können einpolig, mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt sein. Vorzugsweise sind die jeweiligen Drehkontaktsysteme des Schaltgerätes gemeinsam miteinander verbunden, um bei einer einpoligen Auslösung des Schaltgerätes eine allpolige Auslösung des Schaltgerätes zu bewirken. Weiterhin können die Schaltgeräte je Pol zwei oder mehrere Paare von parallelgeschalteten Kontaktbrücken mit jeweils zwei Kontaktarmen bzw. zwei oder mehrere Paare von parallelgeschalteten Kontaktarmen aufweisen.
  • Die Erfindung sowie vorteilhaft Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigen
    • FIG 1
    die prinzipielle Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Drehkontaktsystems,
    FIG 2
    den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes mit einem beispielhaft doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem in einer konstruktiven Ausgestaltung,
    FIG 3
    eine vergrößerte Darstellung des Drehkontaktsystems gemäß FIG 2 mit geschlossenen Schaltkontakten,
    FIG 4
    eine vergrößerte Darstellung des Drehkontaktsystems gemäß FIG 2 mit abgehobenen beweglichen Schaltkontakten,
    FIG 5
    einen Ausschnitt eines Schaltwellensegmentes des Schaltgerätes gemäß FIG 3 im Detail,
    FIG 6
    das Schaltwellensegment gemäß FIG 5 mit vollständig geöffneten Schaltkontakten,
    FIG 7
    eine Seitenansicht eines Schwenkhebels gemäß der Erfindung,
    FIG 8
    den Schwenkhebel gemäß FIG 7 in einer Draufsicht,
    FIG 9
    ein erfindungsgemäßes Drehkontaktsystem gemäß einer Ausführungsform mit geschlossenen Schaltkontakten und
    FIG 10
    das Drehkontaktsystem gemäß FIG 9 mit abgehobenen beweglichen Schaltkontakten.
  • FIG 1 zeigt die prinzipielle Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Drehkontaktsystems 1. Es ist beispielhaft nur ein Kontaktarm 31, 32 dargestellt. Der Kontaktarm 31, 32 kann Teil einer Kontaktbrücke 3 mit zwei Kontaktarmen 31, 32 sein. Das erfindungsgemäße Drehkontaktsystem 1 kann auch nur einen einzigen Kontaktarm 31, 32 aufweisen. Weiterhin weist der Kontaktarm 31, 32 einen beweglichen Schaltkontakt 21 mit einem Schaltstück 11 an seinem jeweiligen radialen Ende auf. Der bewegliche Schaltkontakt 21 wirkt mit einem nicht weiter dargestellten, tangential gegenüberliegenden Festkontakt 22 zum möglichen Unterbrechen einer Strombahn zusammen. Mit FK ist die bei geschlossenen Schaltkontakten 21, 22 wirkende Kontaktkraft bezeichnet, welche typischerweise mittels Federkraft FZ aufgebracht wird.
  • Mit dem Bezugszeichen S ist eine Drehachse des erfindungsgemäßen Drehkontaktsystems 1 bezeichnet, um welche der bzw. die Kontaktarme 31, 32 schwenkbar bzw. drehbar angeordnet sind. Insbesondere sind der bzw. die Kontaktarme 31, 32 zum Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes in einer Lagerwelle 50 eines Schaltwellensegmentes 5 gelagert.
  • Erfindungsgemäß weist der gezeigte Kontaktarm 31, 32 einen in Bezug auf die Drehachse S in etwa in tangentialer Richtung wegweisenden Armfortsatz 33 auf. Es ist weiterhin im Schaltwellensegment 5 ein Schwenkhebel 6 mit einem radialen Abstand R zur Drehachse S um einen Schwenkpunkt 60 gelagert. Mit dem Bezugszeichen A ist eine entsprechende Schwenkachse bezeichnet. Der Schwenkhebel 6 weist einen ersten Schenkel 61 und einen zweiten Schenkel 62 auf. Ersterer ist mittels beispielhaft nur eines einzigen Federelementes 7 in Form einer Zylinderfeder mit einer Federkraft FZ radial zur Drehachse S hin vorgespannt. Die Zylinderfeder 7 ist vorzugsweise mit ihren beiden Längsenden in der Lagerwelle 60 und in einer Federaufnahme 66 des Schwenkhebels 6 eingehängt. Der zweite Schenkel 62 ist mit dem Armfortsatz 33 des Kontaktarms 31, 32 verbunden. Insbesondere liegt der Schwenkhebel 6 nur in einem Berührungspunkt 30 oder in einer Berührungslinie an dem Kontaktarm 31, 32 an. Es wird weiter erfindungsgemäß eine mittels des Schwenkhebels 6 umgelenkte Federkraft FU zur Aufbringung der Kontaktkraft FK in den Kontaktarm 31, 32 eingeleitet.
  • Im Beispiel der FIG 1 weist der erste Schenkel 61 eine erste Hebellänge h1 und der zweite Schenkel 62 eine im Vergleich dazu kleinere, zweite Hebellänge h2 auf. Dadurch ist eine dem Verhältnis h1:h2 der Schenkellängen h1, h2 entsprechende untersetzte umgelenkte Federkraft FU in den Kontaktarm 31, 32 einleitbar. Insbesondere wird diese Umlenkkraft FU entsprechend einem weiteren Hebelverhältnis h4:h3 als die Kontaktkraft FK in den Kontaktarm 31, 32 eingeleitet. Der erste Kontaktarmhebel h3 entspricht dem radialen Abstand von Drehachse S zu dem effektiv im Kontaktarm 31, 32 wirkenden Berührungspunkt 30. Der zweite Kontaktarmhebel h4 entspricht dem radialen Abstand von Drehachse S zum Kontaktstück 11.
  • FIG 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes 10 mit einem beispielhaft doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem 1 in einer konstruktiven Ausgestaltung. Das Schaltgerät 10 weist ein aus einem Isolierstoff hergestelltes Gehäuse 12 auf, in welchem das erfindungsgemäße Drehkontaktsystem 1 untergebracht ist. Ein Betätigungselement 13 in Form eines Kippschalters dient zum manuellen Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes 10. Das Betätigungselement 13 wirkt über eine nicht weiter gezeigte Drehmechanik auf das Schaltwellensegment 5 ein.
  • Im Beispiel der FIG 2 sind zwei punktsymmetrisch zur Drehachse S angeordnete Festkontakte 22 zu sehen, welche dem jeweiligen beweglichen Schaltkontakt 21 gegenüberliegen. Die beiden Festkontakte 22 sind jeweils ein zurückgebogenes Ende 43 einer Strombahn 4. Dadurch ist im Falle eines Überstroms oder eines Kurzschlussstroms i durch die Wirkung elektromagnetischer Abstoßungskräfte eine selbsttätige Trennung der Schaltkontakte 21, 22 des Drehkontaktsystems 1 möglich. Die beiden zurückgebogenen Strombahnenden 43 sind in einem möglichst geringen radialen Abstand zum Schaltwellensegment 5 angeordnet. Mit den Bezugszeichen 41, 42 sind die beiden elektrischen Anschlüsse des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 10 bezeichnet.
  • Das Schaltgerät 10 kann alternativ, figürlich allerdings nicht dargestellt, auch ein einfach unterbrechendes Drehkontaktsystem 1 aufweisen. Ein solches weist nur einen (einzigen) Kontaktarm 31, 32 mit einem beweglichen Schaltkontakt 21 und einen mit dem beweglichen Schaltkontakt 21 zusammenwirkenden Festkontakt 22 auf. Der Kontaktarm 31, 32 weist in diesem Falle einen Kontaktarmanschluss zum Anschließen eines Stromseils auf. Letzteres kann dann an einem der elektrischen Anschlüsse 41, 41 angeschlossen werden.
  • FIG 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Drehkontaktsystems 1 gemäß FIG 2 mit geschlossenen Schaltkontakten 21, 22. Die beiden konstruktiv ausgestalteten Schwenkhebel 6 sind in einem Schwenklager 60 des Schaltwellensegmentes 5 aufgenommen. Mit D1 ist der maximale Außendurchmesser des Schaltwellensegmentes 5 bezeichnet, welches beispielhaft einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Mit KW ist die zugehörige radiale Außenkontur bezeichnet.
  • FIG 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Drehkontaktsystems 1 gemäß FIG 2 mit abgehobenen beweglichen Schaltkontakten 21, 22. Dies ist z.B. bei einem auftretenden Überstrom oder bei einem Kurzschlussstrom i der Fall. Die Verdrehung der Kontaktbrücke 3 wird durch entsprechende elektromagnetische Abstoßungskräfte bzw. Drehmomente hervorgerufen. Mit dem Öffnen der Schaltkontakte 21, 22 wird eine Strombegrenzung unter Ausbildung zweier Lichtbögen zwischen den Schaltkontakten 21, 22 bewirkt. Liegt der Überstrom bzw. der Kurzschlussstrom i nur kurzzeitig an, so dreht sich die Kontaktbrücke 3 durch die rückstellende Kontaktkraft FK wieder in die Schaltposition gemäß FIG 3 zurück. Dabei werden die beiden, als Zugfedern ausgebildeten Zylinderfedern 7, während der Auslenkung im Sinne eines Kniehebels weiter gespannt.
  • FIG 5 zeigt einen Ausschnitt eines Schaltwellensegmentes 5 des Schaltgerätes 10 gemäß FIG 3 im Detail. Es sind bei dem gezeigten Schwenkhebel 6 wiederum die beiden Hebel h1, h2 zum Vergleich mit dem grundlegenden Prinzip gemäß FIG 1 eingetragen. Darüber hinaus ist der Schwenkpunkt 60 im Schaltwellensegment 5 weiter radial nach innen verlegt, so dass dieses nun eine konstruktiv kompaktere Ausführungsform aufweisen kann. Allerdings greift in diesem Falle die Federkraft FZ nicht senkrecht an dem ersten Schenkel 61 an, das heißt in einem Winkel α von 90°, sondern in einem Winkel von ca. 35°. Mit anderen Worten wirkt nur eine vektoriell anteilige, reduzierte Federkraft FZ' am ersten Schenkel 61 gemäß der trigonometrischen Beziehung FZ' = FZ ·cos α. Mit dem Bezugszeichen L ist die Länge des Federelementes 7 bezeichnet.
  • Weiterhin weist der Schwenkhebel 6 eine Kontaktplatte 63 sowie zwei, im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende, seitlich an der Kontaktplatte 63 angeordnete und den Kontaktarm 31, 32 axial (berührungslos) umgreifende, erste Schenkel 61 auf. Das freie Ende des ersten Schenkels 61 weist eine Federaufnahme 66 für jeweils ein Federelement 7 auf. Zudem liegt die Kontaktplatte 63 im Wesentlichen tangential am Kontaktarm 31, 32 zur Einleitung der umgelenkten Kraft FU an. In der gezeigten Darstellung sind nur der erste und zweite Schenkel 61, 62 sowie ein Federelement 7 zu sehen. Die axial "dahinterliegenden" weiteren Schenkel 61, 62 sowie ein mögliches axial dahinter liegendes weiteres Federelement 7 sind verdeckt und daher nicht sichtbar. Der U-förmige Aufbau des Schwenkhebels 6 ist im Beispiel der FIG 8 zu sehen.
  • Wie die FIG 5 weiter zeigt, liegt der Schwenkhebel 6 bei eingeschaltetem Schaltgerät 10 mit einem radial außenliegenden Endstück 64 an dem Armfortsatz 33 des Kontaktarms 31, 32 an. Dabei werden mit Verdrehen der Kontaktbrücke 3 von der Einin die Ausschaltstellung bis zu vier Federelemente 7, von denen in der vorliegenden Darstellung nur eine erkennbar ist, wegen des radialen Versatzes des Schwenkpunktes 60 zur Drehachse S im Sinne eines Kniehebels weiter gespannt.
  • Weiterhin weist der Armfortsatz 33 eine im Wesentlichen tangential verlaufende und eine der Drehachse S zugewandte Führungskontur IK auf, die auf eine Außenkontur AK des Endstücks 64 abgestimmt ist.
  • Wie die nachfolgende FIG 6 zeigt, ist diese Führungskontur IK in geometrischer Hinsicht derart auf die Außenkontur AK des Endstücks 64 abgestimmt, dass das Endstück 64 beim Öffnen der Schaltkontakte 21, 22 in die Führungskontur IK einfährt und an dieser bei gleichzeitiger Herabsetzung der Kontaktkraft FK entlang gleitet. Dies ist insbesondere bei einem Überstrom oder bei einem Kurzschluss i der Fall.
  • Weiterhin ermöglicht es die beispielhaft gebogene Außenkontur AK des Endstücks 64, dass der Schwenkhebel 6 beim Wiedereinschalten des Schaltgerätes 10 über das Schaltwellensegment 5 entlang der Führungskontur IK des Armfortsatzes 33 zurückgleitet und zur Aufbringung der Kontaktkraft FK wieder aus der Führungskontur IK herausfährt. Das Endstück 64 schnappt sozusagen wieder um das Ende des Armfortsatzes 33 herum.
  • FIG 7 zeigt eine Seitenansicht eines Schwenkhebels 6 gemäß der Erfindung. Bei dieser Darstellung sind jeweils ein erster und zweiter Schenkel 61, 62 verdeckt, so dass die U-förmige Ausgestaltung des Schwenkhebels 6 nicht direkt ersichtlich ist. Mit dem Bezugszeichen 65 ist eine kreisförmige Aussparung, insbesondere eine kreisförmige Ausstanzung, zu sehen.
  • Sie ist zur Lagerung des Schwenkhebels 6 in einem Lagerstift oder Bolzen des Schaltwellensegmentes 5 vorgesehen.
  • Das Schaltwellensegment 5 weist vorzugsweise zwei axial hintereinander angeordnete Segmentteile auf, zwischen denen der Kontaktarm 31, 32 mit dem Schwenkhebel 6 angeordnet ist. Letzterer ist dann in jeweils einem Schwenklager 60 der Segmentteile gelagert.
  • FIG 8 zeigt den Schwenkhebel 6 gemäß FIG 7 in einer Draufsicht. An den Enden der beiden ersten Schenkel 61 sind zwei Federaufnahmen 66 zur Aufnahme eines Federelementes oder auch von zwei Federelementen vorhanden. Sie sind durch Abkantungen bzw. Umbiegungen der ersten Schenkel 61 im Bereich des jeweiligen freien Endes gebildet. Eine nicht weiter bezeichnete Auskerbung dient zum Einhängen eines Bügels oder Hakens des jeweiligen Federelementes.
  • FIG 9 zeigt ein erfindungsgemäßes Drehkontaktsystem 1 gemäß einer Ausführungsform mit geschlossenen Schaltkontakten 21, 22. Im Vergleich zum Drehkontaktsystem 1 gemäß FIG 3 weist das Schaltwellensegment 5 nun eine im Wesentlichen in radialer Längsrichtung des zumindest einen Kontaktarms 31, 32 verlaufende Längserstreckung D1 auf. Das Schaltwellensegment 5 weist zudem eine im Wesentlichen in radialer Querrichtung des zumindest einen Kontaktarms 31, 32 verlaufende, im Vergleich zur Längserstreckung D1 kleinere Quererstreckung D2 auf. Im vorliegenden Beispiel liegt das Verhältnis von der Längserstreckung D1 zu der Quererstreckung D2 bei ca. 1,75, das heißt in einem bevorzugten Bereich von 1,3 bis 2. Dadurch können die beiden zurückgebogenen Enden 43 der Strombahn 4 näher zur Drehachse S hin angeordnet sein. Dadurch ergeben sich bei einem Überstrom oder bei einem Kurzschluss i vergleichsweise deutlich höhere elektromagnetische Abstoßungskräfte. Dadurch verdreht sich die in FIG 10 gezeigte Kontaktbrücke 3 mit den beiden Kontaktarmen 31, 32 im Gegenuhrzeigersinn, mit der Folge, dass der Überstrom oder Kurzschlussstrom i unter Ausbildung jeweils eines Lichtbogens erheblich schneller begrenzt wird.
  • Weiterhin zeigen die FIG 9 und FIG 10 eine auf eine Strombahnkontur KS geometrisch abgestimmte radiale Außenkontur KW'. Das Schaltwellensegment 5 liegt somit beim Verdrehen der Kontaktbrücke 3 immer möglichst nahe am zurückgebogenen halbkreisförmigen Strombahnende 43. Vorzugsweise ist das Schaltwellensegment 5 aus einem elektrisch nicht leitenden Isolierstoff, wie z.B. aus Kunststoff, gefertigt.
  • Die gezeigten Schaltgeräte 10 können einpolig, mehrpolig und insbesondere dreipolig ausgeführt sein. Sie können je Pol zwei oder auch mehrere Paare von parallelgeschalteten Kontaktbrücken 3 mit jeweils zwei Kontaktarmen 31, 32 bzw. zwei oder mehrere Paare von parallelgeschalteten Kontaktarmen 31, 32 aufweisen.

Claims (16)

  1. Drehkontaktsystem für ein Schaltgerät (10), wobei das Drehkontaktsystem zumindest einen um eine Drehachse (S) in einem Schaltwellensegment (5) gelagerten Kontaktarm (31, 32) mit jeweils einem beweglichen Schaltkontakt (21) aufweist, wobei der jeweilige bewegliche Schaltkontakt (21) mit einem Festkontakt (22) zum Unterbrechen einer Strombahn (4) zusammenwirkt und wobei das Drehkontaktsystem zumindest ein Federelement (7) zur Aufbringung einer Kontaktkraft (FK) zwischen den Schaltkontakten (21, 22) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der zumindest eine Kontaktarm (31, 32) einen in Bezug auf die Drehachse (S) in etwa in tangentialer Richtung wegweisenden Armfortsatz (33) aufweist und
    - dass zumindest ein Schwenkhebel (6) im Schaltwellensegment (5) um einen Schwenkpunkt (60) gelagert ist, wobei der Schwenkpunkt (60) einen radialen Abstand (R) zur Drehachse (S) des Drehkontaktsystems aufweist, wobei der jeweilige Schwenkhebel (6) zumindest einen ersten und zweiten Schenkel (61, 62) aufweist, wobei der jeweilige erste Schenkel (61) mittels des zumindest einen Federelementes (7) mit einer Federkraft (FZ) radial zur Drehachse (S) hin vorgespannt ist und wobei der jeweilige zweite Schenkel (62) mit dem Armfortsatz (33) des Kontaktarms (31, 32) verbunden ist, um eine mittels des Schwenkhebels (6) umgelenkte Federkraft (FU) in den jeweiligen Kontaktarm (31, 32) zur Aufbringung der Kontaktkraft (FK) einzuleiten.
  2. Drehkontaktsystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige erste Schenkel (61) eine erste Hebellänge (h1) aufweist, dass der jeweilige zweite Schenkel (62) eine im Vergleich dazu kleinere zweite Hebellänge (h2) aufweist und dass die dem Verhältnis der Schenkellängen (h1, h2) entsprechende untersetzte umgelenkte Federkraft (FU) in den jeweiligen Kontaktarm (31, 32) einleitbar ist.
  3. Drehkontaktsystem nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schwenkhebel (6) eine Kontaktplatte (63) sowie zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende, seitlich an der Kontaktplatte (63) angeordnete und den jeweiligen Kontaktarm (31, 32) axial umgreifende erste Schenkel (61) aufweist, dass das jeweilige freie Ende der ersten Schenkel (61) eine Federaufnahme (66) für jeweils ein Federelement (7) aufweist und dass die Kontaktplatte (63) im Wesentlichen tangential am jeweiligen Kontaktarm (31, 32) zur Einleitung der Umlenkkraft (FU) anliegt.
  4. Drehkontaktsystem nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltwellensegment (5) zwei axial hintereinander angeordnete Segmentteile aufweist, zwischen denen der zumindest eine Kontaktarm (31, 32) mit dem jeweiligen Schwenkhebel (6) angeordnet ist, und dass der jeweilige Schwenkhebel (6) in jeweils einem Schwenklager (60) der Segmentteile gelagert ist.
  5. Drehkontaktsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Schwenkhebel (6) mit einem radial außenliegenden Endstück (64) an dem Armfortsatz (33) des jeweiligen Kontaktarms (31, 32) bei eingeschaltetem Schaltgerät (10) anliegt, dass der jeweilige Armfortsatz (33) eine im Wesentlichen tangential verlaufende und eine der Drehachse (S) zugewandte Führungskontur (IK) aufweist, welche derart auf eine Außenkontur (AK) des Endstücks (64) abgestimmt ist, dass das jeweilige Endstück (64) beim Öffnen der Schaltkontakte (21, 22) in die Führungskontur (IK) einfährt und an dieser bei gleichzeitiger Herabsetzung der Kontaktkraft (FK) entlang gleitet.
  6. Drehkontaktsystem nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Endstück (64) eine derart gebogene Außenkontur (AK) aufweist, dass der Schwenkhebel (6) entlang der Führungskontur (IK) des Armfortsatzes (33) beim Wiedereinschalten des Schaltgerätes (10) über das Schaltwellensegment (5) zurückgleitet und zur Aufbringung der Kontaktkraft (FK) wieder aus der Führungskontur (IK) herausfährt.
  7. Drehkontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltwellensegment (5) eine im Wesentlichen kreisförmige axiale Querschnittsfläche aufweist.
  8. Drehkontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltwellensegment (5) eine im Wesentlichen in radialer Längsrichtung des zumindest einen Kontaktarms (31, 32) verlaufende Längserstreckung (D1) aufweist und dass das Schaltwellensegment (5) eine im Wesentlichen in radialer Querrichtung des zumindest einen Kontaktarms (31, 32) verlaufende, im Vergleich zur Längserstreckung (D1) kleinere Quererstreckung (D2) aufweist.
  9. Drehkontaktsystem nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von der Längserstreckung (D1) zu der Quererstreckung (D2) in einem Bereich von 1,3 bis 2 liegt.
  10. Drehkontaktsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige, dem jeweiligen beweglichen Schaltkontakt (21) gegenüberliegende Festkontakt (22) ein zurückgebogenes Strombahnende (43) ist, sodass eine selbsttätige Trennung der Schaltkontakte (21, 22) des Drehkontaktsystems durch die Wirkung elektromagnetischer Abstoßungskräfte im Falle eines Überstroms oder eines Kurzschlussstroms (i) möglich ist, und dass das jeweilige zurückgebogene Strombahnende (43) in einem möglichst geringen radialen Abstand zum Schaltwellensegment (5) angeordnet ist.
  11. Drehkontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Drehkontaktsystem ein einfach unterbrechendes Drehkontaktsystem ist, welches einen Kontaktarm (31, 32) mit einem beweglichen Schaltkontakt (21) und einen mit dem beweglichen Schaltkontakt (21) zusammenwirkenden Festkontakt (22) aufweist, und dass der Kontaktarm (31, 32) einen Kontaktarmanschluss zum Anschließen eines Stromseils aufweist.
  12. Drehkontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Drehkontaktsystem ein doppelt unterbrechendes Drehkontaktsystem ist, welches eine Drehkontaktbrücke mit zwei Kontaktarmen (31, 32) sowie zwei Festkontakte (22) aufweist, und dass jeweils ein beweglicher Schaltkontakt (21) des Kontaktarms (31, 32) mit einem entsprechenden Festkontakt (22) zusammenwirkt.
  13. Schaltgerät, insbesondere Leistungsschaltgerät, mit einem eingangs- und ausgangsseitigen elektrischen Anschluss (41, 42), mit einem einfach unterbrechenden Drehkontaktsystem (1) nach Anspruch 11 und mit einem mit dem Drehkontaktsystem (1) verbundenen Betätigungsschalter (13) zum Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes.
  14. Schaltgerät, insbesondere Leistungsschaltgerät, mit einem eingangs- und ausgangsseitigen elektrischen Anschluss (41, 42), mit einem doppelt unterbrechenden Drehkontaktsystem (1) nach Anspruch 12 und mit einem mit dem Drehkontaktsystem (1) verbundenen Betätigungsschalter (13) zum Ein- und Ausschalten des Schaltgerätes.
  15. Schaltgerät nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt ist.
  16. Schaltgerät nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät je Pol zwei oder mehrere Paare von parallelgeschalteten Kontaktbrücken mit jeweils zwei Kontaktarmen (31, 32) bzw. zwei oder mehrere Paare von parallelgeschalteten Kontaktarmen (31, 32) aufweist.
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