EP2898525B1

EP2898525B1 - Kontaktsystem eines leistungsschutzschalters

Info

Publication number: EP2898525B1
Application number: EP13771417.6A
Authority: EP
Inventors: Kurt Haendler
Original assignee: Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Current assignee: Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-09-19
Also published as: EP2898525A1; WO2014044739A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktsystem eines Leistungsschutzschalters, genauer gesagt auf einen Niederspannungs-Leistungsschalter oder einen Motorschutzschalter mit verbesserten Funktionen und Eigenschaften.

Hintergrund der Erfindung

Kontaktsysteme von Leistungsschutzschaltern für mindestens einen Pol sind mit einem als Kontaktarm ausgebildeten Bewegtkontakt ausgestattet, wobei der Kontaktarm mittels einer Kontaktkraftfeder zur Erzeugung eines Kontaktdrucks in Schließstellung beaufschlagt wird Der Kontaktarm ist um einen Kontaktarm-Drehpunkt in einem Schaltergehäuse drehbar gelagert, in dem der Niederspannungsschalter betätigt wird Es sind vielfältige Lösungen der Lagerung einer Kontaktkraftfeder in einem Kontaktsystem bekannt. Beispielsweise kann die Kontaktkraftfeder ortsfest im Schalter abgestützt sein und als Druckfeder ein Hebelende des Kontaktarms beaufschlagen ( DE 3818864A1 ).
Die DE 28 51 817 C3 beschreibt einen Niederspannungs-Schutzschalter, bei dem eine als Kontaktkraftfeder dienende Schraubendruckfeder zwischen einem Schaltstückträger und einem an dem Schaltstückträger schwenkbar mittels eines Gelenkbolzens gehaltenen beweglichen Schaltstück in Form eines Kontaktarms angeordnet ist. Die aus dem beweglichen Schaltstück und dem Schaltstückträger bestehende Anordnung ist wiederum auf einer Schaltwelle befestigt und kann über zwei über einen Kniegelenkbolzen gekoppelte Kniehebel betätigt werden. Einer der Kniehebel greift an dem Gelenkbolzen an, der andere stützt sich an einer Hauptklinke ab, die um einen Gelenkbolzen schwenkbar ist und sich mit ihrem anderen Ende im verklinkten Zustand des Schalters an einem Riegelorgan abstützt, das wiederum durch eine als im Wesentlichen ebener zweiarmiger, um ein Drehlager schwenkbarer Hebel ausgebildeten Zwischenklinke in einer Verklinkungsstellung gehalten wird. Durch eine besondere Ausbildung dieses komplexen, aus Hauptklinke, Zwischenklinke und Sperrglied bestehenden Verklinkungssystems können die beim Entklinken auftretenden Kräfte möglichst stoßarm aufgefangen werden.
Aus der US 3 523 261 A ist ein Kontaktsystem mit einem festen und einem beweglichen Kontakt bekannt. Der bewegliche Kontakt ist mehrteilig ausgebildet und umfasst ein Haupt-Kontaktteil und ein Lichtbogenbildungs-Kontaktteil.
Aus der DE 42 22 956 A1 ist ein Kontaktsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und von Anspruch 16 bekannt.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Konzept eines Niederspannungs-Leistungsschalters anzugeben, bei dem man im Kontaktsystem mit einer verminderten Federkraftstärke auskommt, was bessere Parameter für eine optimale Einstellung liefert, und bei dem eine bessere Abstimmung zwischen Kräften und Abmessungen möglich ist.
Die Lösung der Aufgabe wird in nebengeordneten Ansprüchen dargestellt. Weiterführende und vorteilhafte Ausbildungen sind in jeweiligen Unteransprüchen formuliert.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein wesentlicher Kern des erfindungsgemäßen Kontaktsystems in seiner ersten Ausbildung liegt darin, dass die Kontaktkraftfeder zwischen Kontaktarm und einem um einen Hebel-Drehpunkt drehbeweglichen Hebel angeordnet ist. Die Kontaktkraftfeder beaufschlagt beidendig den Kontaktarm und den Hebel und ist sonst nicht weiter abgestützt. Lage des
Kontaktarm-Drehpunkts und Lage des Hebel-Drehpunkts und Längen von Hebel und von Kontaktarm sind zueinander so bemessen, dass ein resultierendes die Kontaktkraft erzeugendes Drehmoment auf den Kontaktarm vorhanden ist, wobei der drehbewegliche Hebel und der Kontaktarm bei manueller Schalterbetätigung über eine Handhabe in jeder Stellung des Kontaktsystems zwischen EIN und AUS (manuelles Öffnen und Schließen) und zurück miteinander verklinkt sind. Der Zustand 'verklinkt' bedeutet, dass Hebel und Kontaktarm einen eng benachbarten Abstand zueinander haben und in einem vorgegebenen Bewegungsablauf drehbeweglich sind. Die Spannung der Kontaktkraftfeder ist in diesem Zustand definiert.
Hebel und Kontaktarm entklinken bei einer elektrodynamisch veranlassten Öffnungsbewegung (bei Kurzschluss oder Überstrom). Die Verklinkung kommt wieder zustande durch Spannen (Reset) des Kontaktsystems.
Einer der Vorteile der Erfindung liegt darin, dass nach elektrodynamisch veranlasster Öffnungsbewegung ein Wiederzufallen des Kontakts nicht auftreten kann, weil die Kontaktkraftfeder hierbei mit dem Kontaktarm außer Eingriff kommt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Kontaktkraftfedern in den Ausführungsformen mit einer geringeren Federkraft ausgebildet sein können, als es bei herkömmlichen Schaltsystemen der Fall ist. Der Vorteil beruht auf der Tatsache, dass die Hebelarme größer ausgebildet sind, wodurch das die Kontaktkraft erzeugende Drehmoment von einer entsprechend verminderten Federkraft geliefert werden kann. Die Federkräfte können etwa auf ein Fünftel oder ein Viertel gesenkt werden, wodurch die - bisher sehr hohen - Anforderungen an die mechanische Qualität der Kontaktkraftfedern gesenkt werden kann.
Die Erfindung ist in mehreren Ausführungen ausgeformt, wobei die Merkmale der Ausführungsformen einzeln oder - soweit zutreffend - gemeinsam beansprucht sein können.
Das Kontaktsystem kann als Einfachkontakt oder als Doppelunterbrecher ausgebildet sein. Die Kontaktgabe und Kontakttrennung kann zwischen Bewegtkontakten und Festkontakten in Luft, Vakuum oder Schutzgas stattfinden.
Die erfindungsgemäße Konstruktion bei allen Ausführungsformen ist so gestaltet, dass der oder die drehbewegliche(n) Hebel und der oder die Kontaktarm(e) bei manueller Schalterbetätigung über die Handhabe in jeder Stellung des Kontaktsystems miteinander verklinkt bleiben. Hebel und Kontaktkraftarm(e) entklinken bei einer elektrodynamisch oder bei Beaufschlagung durch ein mit Auslösern wirkverbundenen Auslöseelement veranlassten Öffnung. Während einer Überführung des Kontaktsystems in die Normalstellung nach elektrodynamisch veranlasster oder durch das Auslöseelement bewirkter Öffnung verklinken Hebel und Kontaktarm(e) wieder.
Das Kontaktsystem hat in der Ausführung "Doppelunterbrecher" einen um die Kontaktarmmitte symmetrischen Aufbau. Hierbei ist der Kontaktarm als ein in seiner Mitte drehgelagerter zweiarmiger, symmetrischer Bewegtkontakt ausgebildet, und je ein drehbeweglicher Hebel ist auf jeder Seite des Kontaktarms angeordnet. Weiter ist je eine Kontaktkraftfeder zwischen einer Seite des Kontaktarms und einem der drehbeweglichen Hebel angeordnet. Wiederum beaufschlagen die Kontaktkraftfedern beidendig Kontaktarm und Hebel
Im Folgenden sollen weitere wesentliche Merkmale der Ausführungsformen kurz angesprochen werden.
Kontaktarm und Hebel sind mit ihren Drehachsen achsparallel in einer Schaltwelle oder in einem Schaltwellensegment angeordnet.
Der drehbewegliche Hebel kann in der Ausführungsform "Einfachkontakt" einarmig oder zweiarmig ausgebildet sein. Der Hebel weist an seinem freien Ende eine zur Verklinkung mit dem Kontaktarm bestimmte Nase auf. Wie der Hebel kann auch der Kontaktarm einarmig oder zweiarmig ausgebildet sein.
Bei einer einarmigen Ausbildung von Hebel und Kontaktarm sind Hebel und Kontaktarm jeweils so installiert, dass deren eine Arm in Richtung auf den Kontakt gelagert ist.
Bei einer zweiarmig Ausbildung von Hebel und Kontaktarm sind der zweiarmige Hebel und der zweiarmige Kontaktarm jeweils so installiert, dass deren erster Arm in Richtung auf den Kontakt und deren zweiter Arm in Gegenrichtung gelagert sind. Die in Gegenrichtung ausgebildeten zweiten Arme können gegenüber der Lage der ersten Arme abgewinkelt ausgebildet sein. Hebel und Kontaktarm sind also nicht in gestreckter Form vorhanden.
Der Kontaktarm kann ein Fenster aufweisen, durch welches der Hebel hindurch greift. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass Kontaktarm und Hebel in einer Ebene, senkrecht zu ihren Drehpunkten angeordnet sein können. In einer anderen Ausbildung sind Kontaktarm und Hebel benachbart angeordnet. Hier sind zumindest Teile von Kontaktarm und Hebel außerhalb der genannten Symmetrieebene anzuordnen.
Die Kontaktkraftfeder kann als Zugfeder, als Druckfeder, als Blattfeder oder als Spiralfeder ausgebildet sein.
Kontaktarm und/oder Hebel können je ein Halteelement aufweisen, an dem die Kontaktkraftfeder unverlierbar zwischen Kontaktarm und Hebel angelagert ist.
In einer der Ausführungsformen befindet sich die Kontaktkraftfeder zwischen Kontaktarm und drehbeweglichem Hebel in Form einer Zug- oder einer Druckfeder. In einer weiteren Ausführungsformen wird beansprucht, dass die Kontaktkraftfeder einerends um einen Feder-Drehpunkt drehbeweglich angeordnet ist, und die Kontaktkraftfeder andernends (mit ihrem freien Ende) den Kontaktarm mit einem die Kontaktkraft erzeugenden Drehmoment beaufschlagt.
In einer solchen Ausführungsform ist die Kontaktkraftfeder vorzugsweise als einschenklige Blattfeder ausgebildet. Eine solche Blattfeder weist etwa auf der Hälfte ihrer Länge eine Auswölbung auf, mit welcher eine Abstützung gegen den Kontaktarm eingerichtet ist. Das freie Ende der Blattfeder kann als Zunge ausgebildet sein, welche dem Kontaktarm (im verklinkten Zustand) anliegt.
Der Kontaktarm weist ein Halteelement auf, gegen welches sich die, insbesondere als Blattfeder ausgebildete Kontaktkraftfeder mindestens in der Verklinktstellung abstützt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben erwähnten Aspekte, Leistungsmerkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen veranschaulicht, die zusammen mit folgenden Bildern zu lesen sind.

FIG. 1A:: schematische Darstellung einer ersten Ausführung bei EIN geschaltetem Kontaktsystem;
FIG. 1B:: schematische Darstellung einer ersten Ausführung bei AUS geschaltetem Kontaktsystem;
FIG. 2:: ein Kontaktsystem während einer elektrodynamisch veranlassten Öffnungsbewegung;
FIG. 3:: ein weiteres Kontaktsystem mit Zugfeder zwischen Bewegtkontaktarm und Hebel;
FIG. 4:: ein (erstes) Kontaktsystem mit Blattfeder als Kontaktkraftfeder;
FIG. 5:: ein (zweites) Kontaktsystem mit Blattfeder als Kontaktkraftfeder;
FIG. 6:: ein Kontaktsystem als Doppelunterbrecher;
FIG. 7:: eine Variante der ersten Ausführungsform;
FIG. 8:: eine Variante des weiteren Kontaktsystems;
FIG. 9:: eine weitere Variante der ersten Ausführungsform bei EIN geschaltetem Kontaktsystem;
FIG. 10:: die weitere Variante der ersten Ausführungsform bei AUS geschaltetem Kontaktsystem;
FIG. 11:: eine Variante des Kontaktsystems als Doppelunterbrecher.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das Kontaktsystem für einen Niederspannungsschalter für mindestens einen Pol in einem Schaltergehäuse, in dem der Schalter betätigt werden kann, ist mit einem als Kontaktarm 10 ausgebildeten Bewegtkontakt ausgestattet. Dieser kann bei einem Einfachkontakt in einer ersten Ausführung einarmig und in einer zweiten Ausführung zweiarmig ausgebildet sein. Weiterhin wird ein Doppelunterbrecher (siehe FIG. 6) vorgelegt, dessen Kontaktarm ebenfalls zweiarmig ausgebildet ist. Der Kontaktarm ist um einen Drehpunkt 12 drehbar gelagert und wird mit einer Kontaktkraftfeder 18, 18" 19, 19', 19", 27, 27' zur Erzeugung des Kontaktdrucks beaufschlagt. Wie bei Niederspannungsschaltern üblich hat das Kontaktsystem einen Durchhubspalt 15. Der Kontaktdruck bleibt erhalten, auch wenn - bis zu einem gewissen Grad - ein Abbrand der Kontaktstücke eingetreten ist. Hebel 21 und Kontaktarm 10 sind achsparallel in der Schaltwelle 13 gelagert.
Ein drehbeweglicher Hebel 21 ist um einen Drehpunkt 23 gelagert und greift mit seinem freien (vorderen) Ende durch ein im Kontaktarm 10 ausgebildetes Fenster 16. An seinem Ende trägt der Hebel 21 eine Nase 24, welche in Richtung auf den Kontaktarm 10 ausgebildet ist. Hebel 21 und der Kontaktarm 10 sind über die Nase 24 miteinander verklinkt, solange sie nicht einer elektrodynamisch veranlassten Öffnungsbewegung unterworfen werden.
Die Verklinktstellung wird bei einer elektrodynamisch veranlassten Öffnungsbewegung gelöst. Bekanntermaßen üben elektrische Gleich- oder Wechselströme ein magnetisches Feld auf stromleitende Pfade aus (Lorentz-Kräfte). Solche Kräfte werden insbesondere bei höheren Strömen, wie Überlast- oder Kurzschlussströmen, beim Öffnen eines Kontaktsystems ausgenutzt, wo diese Kräfte zur beschleunigten Öffnungsbewegung des Bewegtkontakts 10 beitragen.
Nicht dargestellt ist, dass der Festkontaktträger (8) U-förmig - als Leiterschleife - ausgebildet sein kann und mit einem Anschlussleiter oder einer Anschlussklemme versehen sein kann.
Die Figuren 1A und 1B zeigen das Kontaktsystem in den beiden - durch manuelle Betätigung an der Handhabe 7 hergestellten - Endstellungen des Schalters in EIN (FIG. 1A) und in AUS (FIG. 1B). Der drehbewegliche Hebel 21 und der Kontaktarm 10 sind bei manueller Schalterbetätigung über die Handhabe 7 in jeder Stellung des Kontaktsystems zwischen EIN und AUS und zurück miteinander verklinkt, zuvor schon als ,Normalstellung' bezeichnet. In FIG. 1B ist eine Lage der Bauelemente gezeigt, wo über den Betätigungsgriff (Handhabe 7) die Schaltwelle 13 nach links gedreht ist und damit das Kontaktsystem geöffnet ist (AUS geschaltet).
Die Kontaktkraftfeder 19 - hier als Druckfeder ausgestaltet - ist allein zwischen dem Kontaktarm 10 und dem Hebel 21 angeordnet. Gegenüber sonst bekannten Kontaktsystemen stützt sich die Kontaktkraftfeder nicht in der Schaltwelle oder andernorts im Gehäuse ab.
Die Lage der Drehpunkte (23, 12) von Hebel 21 und Kontaktarm 10, diejenigen der Angriffspunkte der Kontaktkraftfeder 19 am Hebel 21 und am Kontaktarm 10 und die durch die Kontaktkraftfeder (Druckfeder) 19 vermittelten Kräfte liefern rechts- und linksdrehende Drehmomente. Die Resultante aller Drehmomente in der verklinkten Stellung, zum Beispiel in der Geschlossenstellung, des Kontaktsystems ist (bezüglich der Zeichnung) ein rechtsdrehendes Moment, welches als Kontaktkraft auftritt. Der Hebel 21 ist über die endseitig vorhandene Nase 24 mit dem Kontaktarm 10 verklinkt. Nach Öffnen des Kontakts durch Aufschleudern bei elektrodynamischer Kraftentwicklung bei einem Überstrom löst sich die Verklinkung.
Hierdurch zeigt sich ein wesentlicher Vorteil der Erfindung beim Lösen der Verklinkung, da die wesentliche Kraftentfaltung der Kontaktkraftfeder nur in der Geschlossenstellung des Kontakts und während der Öffnung beim Aufschleudern durch elektrodynamische Kraftentwicklung auftritt. Ein Wiederzufallen des Kontakts über die Wirkung der Kontaktkraftfeder kann nach dem Entklinken nicht auftreten.
Der Kontaktarm 10 weist ein Halteelement auf (siehe besonders die Bezugszeichen 11 und 20 in FIG. 3), gegen welches sich die Kontaktkraftfeder 18 (19) abstützt oder dort angelagert ist. Vorzugsweise ist die Kontaktkraftfeder unverlierbar zwischen Kontaktarm und Hebel angeordnet. Die Kontaktkraftfeder kann in geeigneter Weise nahezu als beliebiges Federelement ausgebildet sein; hierbei kommen Zugfeder, Druckfeder, Blattfeder oder Spiralfeder infrage. Halteelemente (11, 20) der jeweilig eingesetzten Kontaktkraftfeder als An- bzw. Auflagepunkte am Hebel 22 bzw. am Kontaktarm 10 können sein: Haken, Stifte, Ausbördelung oder ähnliches.
Die Verklinkung zwischen drehbeweglichem Hebel und Kontaktarm wird dadurch erreicht, dass der Hebel an seinem freien Ende eine zur Verklinkung mit dem Kontaktarm 10 bestimmte Nase 24 aufweist. Die Verklinkungsstelle im oder am Kontaktarm kann ein Widerlager, ein Zapfen oder eine Kante sein. Vorzugsweise und gemäß FIG. 1A, 1B und 2 ist im Kontaktarm ein Fenster 16 für den Durchgriff des freien Endes des Hebels 21 vorhanden. Die erwähnte Nase 24 greift in der Verklinktstellung im vorderen, sich zum Bewegtkontaktstück erstreckenden Bereich des Kontaktarms auf eine Kante des Fensters.
Neben Anordnungen, in denen das freie Ende des Hebels durch ein Fenster im Kontaktarm greift, können Konstruktionen vorgesehen sein, bei denen der Hebel am Kontaktarm vorbei beweglich angeordnet ist. Wesentlich an der Erfindung ist, dass im normalen Betrieb des Kontakts eine Verklinkung von Hebel 21 und Kontaktarm 10 vorhanden ist.
Beschrieben sind zuvor Ausführungsformen, bei denen der Hebel von unten durch das Fenster 16 im Kontaktarm auf den Kontaktarm 10 greift (vgl. FIG. 1A, 1B und 2). In weiteren Ausführungsformen greift der Hebel 22 von oben auf den Kontaktarm 10 (siehe FIG. 3). Die jeweiligen Ausführungsformen unterscheiden sich dadurch, dass in der Konstruktion "Hebel von unten" eine Druckfeder und in der Konstruktion "Hebel von oben" eine Zugfeder als Kontaktkraftfeder eingesetzt ist. Beiden Konstruktionen ist gemeinsam, dass das freie vordere Ende des Hebels auf der Seite des Kontaktarms angreift, welche dem Bewegtkontaktstück gegenüber liegt. Die Unterscheidung "Hebel von unten" und "Hebel von oben" ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Konstruktion "Hebel von unten" der Hebel nahezu auf seiner gesamten Länge sich auf der Seite des Kontaktarms erstreckt, an der das Bewegtkontaktstück angeordnet ist. Nur ein kurzes vorderes Ende, welches vorzugsweise eine Nase zu Beaufschlagung auf den Kontaktarm trägt, erstreckt sich zur anderen Seite des Kontaktarms, nämlich zur dem Bewegtkontaktstück gegenüberliegenden Seite. In der Konstruktion "Hebel von oben" erstreckt sich mindestens die halbe Länge des Hebels auf der Seite des Kontaktarms, die dem Bewegtkontaktstück gegenüber liegt.
Die FIG. 2 zeigt eine Zwischenstellung des Kontaktsystems während einer elektrodynamisch veranlassten Öffnungsbewegung mit Hebel 21, Kontaktarm 10 und Festkontakt 8 kurz nach dem Öffnen des Kontakts.
Die Schaltwelle 13 behält ihre Stellung bei der beschriebenen Öffnungsbewegung, sie wird nicht mitbewegt. Die Nase 24 am Hebel 21 verliert die Auflage am Kontaktarm und verlässt die Verklinktstellung. Die Kraftwirkung der Druckfeder 19 schleudert den Kontaktarm in seine volle Offenstellung. Mit Bezugszeichen 14' sind Anschläge eingezeichnet gegen die der Hebel zurückfällt, bzw. sich abstützt. Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass auf den Kontaktarm keine rückdrehenden Kräfte auftreten und das Kontaktsystem nicht wieder schließt. Viele Niederspannungsschalter mit Kontaktkraftfeder sind konstruktiv so ausgebildet, dass die kontaktschließende Wirkung der Kontaktkraftfeder nach Öffnung des Kontakts vorhanden ist und vorhanden bleibt. Federn oder Prellen des Systems würden durch die kontaktschließende Federkraft den Kontakt wieder schließen.
Nur in selten auftretenden Kurzschlussfällen schleudert der Kontakt auf und entklinkt. Der Hebel verklinkt wieder mit dem Kontaktarm während des Spannens (Reset) des Kontaktsystems nach elektrodynamisch veranlasster Öffnung. Beim Reset-Vorgang (Spannen) wird die Schaltwelle (über Mitnehmer und/oder Handhabe 7) des Kontaktsystems in Linksdrehung versetzt, was der AUS-Schaltbewegung entspricht. Dabei nimmt der Anschlag 14' den Hebel 21 in Linksdrehung mit, während der Kontaktarm am (äußeren) Anschlag 14 anliegt. Dabei verlagern sich die Drehpunkt-Orte (23, 12) von Hebel und Kontaktarm derart, dass bei dieser Bewegung das Vorderende des Hebels durch das Fenster 16 des Kontaktarms geschoben wird. Der Abstand der Drehpunkte 12 und 23 verkürzt sich, so dass die Nase 24 des Hebels 21 wieder zur Auflage von oben auf den Kontaktarm gelangt.
Nach diesem Reset-Vorgang kann das Kontaktsystem wieder in EIN-Stellung überführt werden. Am Ende der Reset-Bewegung kommt der Kontaktarm mit dem Bewegtkontaktstück auf dem Festkontakt (Festkontaktstück) zu liegen (wieder wie in FIG. 1B). Die Verklinkung ist wieder vorhanden.
Die FIG. 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Kontaktsystem mit Zugfeder zwischen Bewegtkontaktarm und Hebel. Der Hebel 22 greift in dieser Ausgestaltung von oben auf den Kontaktarm; im Gegensatz zur Ausführung gemäß FIG. 1, wo der drehbewegliche Hebel von unten kommend am Kontaktarm einklinkt. Zwischen Zugfeder 18 und Kontaktarm 10 sind Halteelemente 11 und 20 eingezeichnet, die sicherstellen, dass die Feder 18 unverlierbar am Kontaktarm 10 und am Hebel angeordnet bleiben.
Das Vorderende 24 des Hebels liegt auf dem Kontaktarm 10. Die hier als Zugfeder 18 ausgestaltete Kontaktkraftfeder erzeugt die Kontaktkraft. Wie in der zuvor beschriebenen Ausgestaltung liefern die Kräfte der Kontaktkraftfeder 18 mit den Drehpunkten (23, 12) am Hebel 22 und am Kontaktarm 10 ein rechtsdrehendes Drehmoment als Kontaktkraft in der Schließstellung.
FIG. 4 und FIG. 5 zeigen zwei weitere Kontaktsysteme, in denen vorzugsweise eine Blattfeder als Kontaktkraftfeder eingesetzt ist. In dieser Ausführungsform bilden Kontaktkraftfeder und Hebel ein einstückiges, einschenkliges um einen Drehpunkt (23) drehgelagertes Bauteil 27, 27'. In diesen besonderen Ausführungsformen sind Kontaktkraftfeder und Hebel in einem einzigen, einschenkligen und um einen Drehpunkt drehbaren Element verschmolzen.
In der FIG. 4 ist ein Kontaktsystem dargestellt, bei dem die Blattfeder 27 - ähnlich wie der Hebel 21 gemäß FIG. 1 - von unten an den Kontaktarm angreift. Vergleichbar sind auch das Vorhandensein einer Nase oder Zunge 24 am Vorderende der Blattfeder und der Durchgriff der Blattfeder 27 durch eine Öffnung 16 im Kontaktarm. Die Blattfeder 27 hat eine Auswölbung 28 in Richtung zum Kontaktarm, mit der ein unmittelbare Kraftübertragung zustande kommt. Es entfallen in dieser Ausführungsform Halteelemente zwischen Feder (27) und Kontaktarm, wie sie in dem Kontaktsystem gemäß FIG. 1 oder FIG. 3 (siehe dort Bezugszeichen 11 und 20) vorhanden sind.
In der FIG. 5 ist ein zweites Kontaktsystem mit Blattfeder 27' als Kontaktkraftfeder gezeigt, wo die Blattfeder 27' von oben auf den Kontaktarm greift, ähnlich wie in FIG. 3, wo ebenfalls ein Hebel 22 auf den Kontaktarm greift. Am Kontaktarm 10 ist ein Mitnehmer 30 vorhanden, an welchem sich die nach oben gewölbte Blattfeder 27' abstützt.
Schließlich wird in der FIG. 6 ein erfindungsgemäßes Kontaktsystem als Doppelunterbrecher 6 vorgelegt. Der Kontaktarm 10' ist als ein in seiner Mitte 12 drehgelagerter zweiarmiger symmetrischer Bewegtkontakt 10' ausgebildet. Zum Ausgleich von Änderungen der Dicke der Kontaktstücke, beispielsweise durch Kontaktabbrand, ist der Kontaktarm 10' in einem Langloch 41 gelagert. Je ein drehbeweglicher Hebel 21' ist auf jeder Armseite angeordnet, und je eine Kontaktkraftfeder 19' ist zwischen einer Seite des Kontaktarms 10' und einem der drehbeweglichen Hebeln 21' angeordnet. Die Kontaktkraftfedern 19' sind Druckfedern. Die Hebel 21' greifen durch je ein Fenster 16 auf je einer Armseite durch den Kontaktarm. Die Hebel 21' haben an ihrem Vorderende eine Nase 24. Diese Konstruktion ist eine Erweiterung des erfindungsgemäßen Prinzips gemäß FIG. 1 auf einen Doppelunterbrecher.
Auch in dieser Ausführungsform befinden sich die drehbeweglichen Hebel 21' in Normalstellung mit dem Kontaktarm 10' in einer Verklinktstellung und verlassen veranlasst durch elektrodynamische Öffnung die Verklinktstellung. Nach einem Reset-Vorgang gelangen die drehbeweglichen Hebel 21' wiederum in die Verklinktstellung. Am Ende der Reset-Bewegung kommt der Kontaktarm mit dem Bewegtkontaktstück auf dem Festkontakt (Festkontaktstück) zu liegen (wieder wie in FIG. 1).
Die Funktion der Erfindung nach FIG. 6 ist unmittelbar als Übertragung der Beschreibung aus FIG. 1 für den Fachmann erkennbar.
Die Figuren 7 und 8 zeigen Varianten von Ausführungsformen eines Einfachkontakts. Einzelheiten, die schon beschrieben worden sind, und die identisch in FIG. 7 und FIG. 8 wieder erscheinen, werden nicht erneut erläutert. In diesen Ausführungsformen sind der Hebel 21", 22" und der Kontaktarm 10" jeweils zweiarmig ausgebildet. Deren eine Arm 10A, 21A, 22A ist in Richtung auf den Kontakt gelagert und deren zweiter Arm 10B, 21B, 22B ist in Gegenrichtung gelagert. Deren zweiter Arm 10B, 21B, 22B ist gemäß den in den diesen beiden Figuren gezeigten Ausbildung abgewinkelt. In FIG. 7 bilden die zweiten Arme 10B, 21B von Hebel 21" und Kontaktarm 10" zu den ersten Armen 10A, 21A einen stumpfen Winkel.
In der FIG. 7 ist die Kontaktkraftfeder 18" als Zugfeder ausgebildet. Die Ausführungsform nach FIG. 7 entspricht in der Funktion im wesentlichen der Ausführungsform nach Figuren 1A, 1B und 2. Weiterhin sind zwischen Zugfeder 18" und dem zweiten Arm 10B des Kontaktarms 10" Halteelemente eingezeichnet, wodurch die Zugfeder 18" unverlierbar angeordnet bleibt.
In der FIG. 8 liegt eine Variante des weiteren Kontaktsystems, entsprechend der FIG. 3, vor. Die Varianten von FIG. 3 und FIG. 8 zeigen eine Ausbildung mit einer Kontaktkraftfeder 19", die als Druckfeder ausgebildet ist.
Den vorgenannten Ausführungsformen ist gemeinsam, dass sich der oder die drehbeweglichen Hebel bei 'normalem' Kontakt öffnen oder schließen mit dem Kontaktarm in einer Verklinktstellung befinden. Hebel und Kontaktarm verlassen - durch elektrodynamische Öffnung veranlasst - die Verklinktstellung. Nach einem Reset-Vorgang gelangen der oder die Hebel wiederum in die Verklinktstellung.
FIG. 9 und FIG. 10 zeigen eine weitere Variante des ersten Kontaktsystems gemäß Figuren 1A, 1B und 2. Zusätzlich ist hier ein im Schaltergehäuse verschieblich gelagertes Auslöseelement 42 vorgesehen. Das Auslöseelement 42 steht in unmittelbarer oder mittelbarer Wirkverbindung mit üblichen Auslösern, die im Auslösefall, d.h. bei aufgetretenen fehlerhaften Strömen, das Auslöseelement in Auslöserichtung D beaufschlagen. Das Auslöseelement 42 wird durch nicht gezeigte übliche Federmittel in der in FIG. 9 gezeigten Ruheposition gehalten. Bei Beaufschlagung des Auslöseelements 42 trifft dieses gemäß FIG. 10 auf den Hebel 21 und löst diesen aus der Verklinkung mit dem Kontaktarm 10, der dann unter der Wirkung der Kontaktkraftfeder 19 in die Offenstellung bis zum Anschlag 14 schwenkt. Nach einer elektrodynamisch oder durch Auslösung bewirkten Entklinkung gelangt der Hebel 21 durch einen Reset-Vorgang wiederum in die Verklinktstellung. Bei mehrpoligen Schaltern sind polweise vorgesehene Auslöseelemente 42 über einen Quersteg 43 verbunden.
FIG. 11 zeigt eine Variante des als Doppelunterbrecher ausgelegten Kontaktsystems gemäß FIG. 6. Zusätzlich ist hier ein Auslöseelement 42' vorgesehen, das in einer im Schaltergehäuse oder an der Schaltwelle ausgebildeten Schwenkachse 47 drehbar gelagert ist. Das Auslöseelement 42' wird durch nicht gezeigte übliche Federmittel in der gezeigten Ruheposition gehalten. Das Auslöseelement 42' steht in unmittelbarer oder mittelbarer Wirkverbindung mit üblichen Auslösern, die im Auslösefall das Auslöseelement in Auslöserichtung D' beaufschlagen. Bei Beaufschlagung trifft das Auslöseelement 42' auf an den Hebeln 21' vorgesehenen Mitnehmern 45 und nimmt diese im Gegenuhrzeigersinn mit, was die Hebel 21' aus der Verklinkung mit den zugeordneten Armen des doppelarmigen Kontaktarms 10' löst. Der Kontaktarm 10' schwenkt darauf unter Wirkung der Kontaktkraftfedern 19' in die Offenstellung. Nach einer elektrodynamischen oder durch Auslösung bewirkten Entklinkung gelangen die Hebel 21' durch einen Reset-Vorgang wiederum in die Verklinktstellung. Bei mehrpoligen Schaltern sind polweise vorgesehene Auslöseelemente 42' über einen Quersteg 43' verbunden.
Mit Kontaktsystemen nach FIG. 9 bis 11 ausgestattete Schaltgeräte sind im Übrigen mit einfachen Kniehebelmechanismen ohne Auslösefunktion betreibbar

Bezugszeichen

6: Doppelunterbrecher
7: Handhabe (Griffhebel, Betätigung Schaltwelle)
8: Festkontaktstück und Laufschiene
10: Kontaktarm mit Bewegtkontaktstück
10': Kontaktarm Doppelunterbrecher
10": doppelarmiger Kontaktarm zu Einfachkontakt
10A; 10B: erster und zweiter Arm von Kontaktarm 10"
11: Haken für Feder an Kontaktarm
12: Drehzapfen Kontaktarm
13: Schaltwelle
14: Anschlag für Kontaktarm
14': Anschlag für Hebel
15: Durchhubspalt
16: Fenster im Kontaktarm
18; 18": Kontaktkraftfeder auf Zug
19": Kontaktkraftfeder zu Hebel 22" und Kontaktarm 10"
19; 19': Kontaktkraftfeder auf Druck
20: Haken an Hebel für Feder
21; 21': Hebel drehbeweglich (Eingriff von unten)
22: Hebel drehbeweglich (Eingriff von oben)
21", 22": doppelarmiger Hebel
22A; 22B: erster und zweiter Arm von Hebel 22"
23: Drehpunkt (Drehachse) Hebel
24: Haken oder Nase (vorn) an Hebel/Blattfeder
27; 27': drehbeweglicher Hebel als einarmige Blattfeder
28: Auswölbung an Blattfeder
30: Mitnehmer für Blattfeder an Kontaktarm
40: Litze
41: Langlochführung des Drehzapfens von Kontaktarm
42; 42': Auslöseelement
43; 43': Quersteg
45: Mitnehmer
47: Schwenkachse
B: Bewegungsrichtung Handhabe/Schaltwelle
D; D': Auslöserichtung

Claims

Kontaktsystem für einen Niederspannungsschalter, ausgestattet mit einem als Kontaktarm (10) ausgebildeten Bewegtkontakt, welcher mittels Kontaktkraftfeder (18, 18", 19, 19") zur Erzeugung eines Kontaktdrucks in Schließstellung beaufschlagt und um einen Kontaktarm-Drehpunkt (12) drehbar gelagert ist, für mindestens einen Pol in einem Schaltergehäuse, in dem der Niederspannungsschalter betätigt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kontaktkraftfeder (18, 18", 19, 19") zwischen einem Kontaktarm (10, 10") und einem um einen Hebel-Drehpunkt (23) drehbeweglichen Hebel (21, 21", 22, 22") angeordnet ist,

- wobei Lage des Kontaktarm-Drehpunkts (12) und Lage des Hebel-Drehpunkts (23) und Längen von Hebel (21, 21", 22, 22") und von Kontaktarm (10, 10") zueinander so bemessen sind, dass der von der Kontaktkraftfeder (18, 18, 19) auf den Kontaktarm (10, 10") erzeugte Kontaktdruck in einem das Kontaktsystem schließenden Drehmoment resultiert, und

- wobei der drehbewegliche Hebel (21, 21", 22, 22") und der Kontaktarm (10, 10") bei Schalterbetätigung in jeder Stellung des Kontaktsystems miteinander verklinkt sind
Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (21, 21", 22, 22") und der Kontaktarm (10, 10") bei einer elektrodynamisch veranlassten Öffnungsbewegung entklinken.
Kontaktsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (21, 21", 22, 22") und der Kontaktarm (10, 10") bei Beaufschlagung durch ein Auslöseelement (D) entklinken.
Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Entklinkung während einem Reset des Kontaktsystems Hebel (21, 21", 22, 22") und Kontaktarm (10, 10") wieder verklinken.
Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktarm (10, 10") und Hebel (21, 22, 22") mit ihren Drehachsen (12, 23) achsparallel in einer Schaltwelle (13) oder in einem Schaltwellensegment angeordnet sind
Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (21, 22) einarmig ausgebildet ist und an seinem freien Ende eine zur Verklinkung mit dem Kontaktarm (10) bestimmte Nase (24) aufweist.
Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (21, 22) und der Kontaktarm (10) jeweils einarmig ausgebildet sind und Hebel (21, 22) und Kontaktarm (10) jeweils so installiert sind, dass deren eine Arm in Richtung auf den Kontakt gelagert ist.
Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (21", 22") und der Kontaktarm (10") jeweils zweiarmig ausgebildet sind und der zweiarmige Hebel (21", 22") und der zweiarmige Kontaktarm (10") jeweils so installiert sind, dass deren erster Arm (21A, 22A, 10A) in Richtung auf den Kontakt und deren zweiter Arm (21B, 22B, 10B) in Gegenrichtung gelagert sind
Kontaktsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftfeder (18", 19") zwischen beiden zweiten Armen (20B, 21B, 10B) installiert ist.
Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktarm (10,10") ein Fenster (16) aufweist, durch welches der Hebel (21, 22, 22", 27) hindurch greift.
Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftfeder als Zugfeder (18, 18), als Druckfeder (18, 19), als Blattfeder (27, 27') oder als Spiralfeder ausgebildet ist.
Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktarm (10, 10") und/oder Hebel (21, 21", 22, 22") je ein Halteelement (11, 20) aufweisen, an denen die Kontaktkraftfeder (18, 18", 19) unverlierbar zwischen Kontaktarm (10, 10") und Hebel (21, 21", 22, 22") angelagert ist.
Kontaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktsystem als Doppelunterbrecher ausgebildet ist, wobei der Kontaktarm (10') als ein in seiner Mitte (12) drehgelagerter zweiarmiger, symmetrischer Bewegtkontakt (10') ausgebildet ist, und je ein drehbeweglicher Hebel (21') auf jeder Seite des Kontaktarms (10') angeordnet ist, und je eine Kontaktkraftfeder (19') zwischen einer Seite des Kontaktarms (10') und einem der drehbeweglichen Hebel (21') angeordnet ist, wobei die drehbeweglichen Hebel (21') und die Kontaktarme (10') bei Schalterbetätigung in jeder Stellung des Kontaktsystems miteinander verklinkt sind
Kontaktsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel (21') und die Kontaktarme (10') bei einer elektrodynamisch veranlassten Öffnungsbewegung entklinken und dass während einer Reset-Bewegung des Kontaktsystems Hebel (21') und Kontaktarm (10') wieder verklinken.
Kontaktsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel (21') und die Kontaktarme (10') bei Beaufschlagung durch ein Auslöseelement (42') entklinken und dass während einer Reset-Bewegung des Kontaktsystems Hebel (21') und Kontaktarm (10') wieder verklinken.
Kontaktsystem für einen Niederspannungsschalter, ausgestattet mit einem als Kontaktarm (10) ausgebildeten Bewegtkontakt, welcher mittels Kontaktkraftfeder (27, 27') zur Erzeugung eines Kontaktdrucks in Schließstellung beaufschlagt und um einen Kontaktarm-Drehpunkt (12) drehbar gelagert ist, für mindestens einen Pol in einem Schaltergehäuse, in dem der Schalter betätigt werden kann,
- wobei die Kontaktkraftfeder (27, 27') um einen Feder-Drehpunkt (23') drehbeweglich angeordnet ist, und die Kontaktkraftfeder (27, 27') den Kontaktarm (10) mit einem die Kontaktkraft erzeugenden Drehmoment beaufschlagt,

- wobei Lage des Kontaktarm-Drehpunkts (12) und Lage des Feder-Drehpunkts (23') und Längen von Kontaktarm (10) und Kontaktkraftfeder (27, 27') zueinander so bemessen sind, dass der von der Kontaktkraftfeder (27, 27') auf den Kontaktarm (10) erzeugte Kontaktdruck in einem das Kontaktsystem schließenden Drehmoment resultiert, und

- wobei die Kontaktkraftfeder (27, 27') und der Kontaktarm (10) bei Schalterbetätigung in jeder Stellung des Kontaktsystems miteinander verklinkt sind,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Kontaktkraftfeder (27, 27') und der Kontaktarm (10) bei einer elektrodynamisch veranlassten Öffnungsbewegung entklinken und

- dass der Kontaktarm (10) ein Fenster (16) aufweist, durch welches die Kontaktkraftfeder (27, 27') hindurch greift.
Kontaktsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftfeder (27, 27') und der Kontaktarm (10) während einer Reset-Bewegung des Kontaktsystems wieder verklinken.
Kontaktsystem nach den Ansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeiclanet, dass die Kontaktkraftfeder (27, 27') einschenklig und um den Feder-Drehpunkt (23') drehgelagert ausgebildet ist.
Kontaktsystem nach den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftfeder als Blattfeder (27, 27') ausgebildet ist.
Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktarm (10) ein Halteelement (30) aufweist, gegen welches sich die, insbesondere als Blattfeder ausgebildete Kontaktkraftfeder (27, 27') mindestens in einer Verklinktstellung abstützt.