EP4068322B1 - Schaltgerät mit sprungschaltwerk - Google Patents

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EP4068322B1
EP4068322B1 EP21166307.5A EP21166307A EP4068322B1 EP 4068322 B1 EP4068322 B1 EP 4068322B1 EP 21166307 A EP21166307 A EP 21166307A EP 4068322 B1 EP4068322 B1 EP 4068322B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching device
lever
contact
pivot lever
connecting means
Prior art date
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Active
Application number
EP21166307.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP4068322A1 (de
Inventor
Jürgen Mader
Nicolas Müller
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.)
Jean Mueller Elektrotechnische Fabrik GmbH
Original Assignee
Jean Mueller Elektrotechnische Fabrik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Jean Mueller Elektrotechnische Fabrik GmbH filed Critical Jean Mueller Elektrotechnische Fabrik GmbH
Priority to EP21166307.5A priority Critical patent/EP4068322B1/de
Priority to PL21166307.5T priority patent/PL4068322T3/pl
Publication of EP4068322A1 publication Critical patent/EP4068322A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4068322B1 publication Critical patent/EP4068322B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H5/00—Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
    • H01H5/04—Energy stored by deformation of elastic members
    • H01H5/06—Energy stored by deformation of elastic members by compression or extension of coil springs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/54—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand the operating part having at least five or an unspecified number of operative positions
    • H01H19/60—Angularly-movable actuating part carrying no contacts
    • H01H19/635—Contacts actuated by rectilinearly-movable member linked to operating part, e.g. by pin and slot
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/02—Details
    • H01H31/12—Adaptation for built-in fuse
    • H01H31/122—Fuses mounted on, or constituting the movable contact parts of, the switch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/10—Adaptation for built-in fuses
    • H01H9/104—Adaptation for built-in fuses with interlocking mechanism between switch and fuse

Definitions

  • Switching devices in particular electrical load switches, especially those with fuses, are used, for example, in the industrial and power plant sectors both as busbar feeder switches and as outgoing switches for switching highly inductive loads (e.g. motors), including overloads.
  • highly inductive loads e.g. motors
  • the switching device according to the invention is in particular a switching device for use on a busbar system, the switching device covering a current range in which cylindrical fuses are used, for example D0 fuses.
  • the invention Switching device can be used, for example, as a back-up fuse for modular devices, as a protective device for drives in production facilities and/or in photovoltaic installations.
  • the switching device In order to achieve a particularly high level of operational reliability of the switching device, it is advantageous to implement operator-independent switching on and/or off, in particular in order to make the switching device easy to use by laypeople.
  • the requirement is therefore to design the switching device in such a way that the switching device is switched on and/or off independently of the operator, meaning that the actual switching process, in which the switching contact is transferred from the interrupt position to the contact position and/or vice versa, is no longer carried out by the operator can be interrupted.
  • the switching device is designed in particular as a multi-pole switching device for use on busbar systems.
  • the switching device has a plurality of fuse holders, in particular for cylindrical fuses, with the fuse holders preferably being arranged in a row transverse to the busbar system and in the longitudinal direction of the switching device.
  • the switching device is in particular a switch disconnector for a busbar system.
  • the switching device has at least one switching contact, wherein the at least one switching contact can be moved from a contact position to an interruption position and vice versa.
  • the switching device has several Switching contacts, whereby the respective switching contact is assigned to one of the fuse receptacles, preferably the plurality of switching contacts can be actuated via a common slide which is slidably mounted in the housing.
  • the switching device has an actuable snap-action switching mechanism for transferring the at least one switching contact from the contact position to the interruption position and vice versa.
  • the jump switch mechanism has a joint arrangement with a first pivot lever pivotably mounted about a first, preferably housing-fixed, pivot axis and with a second pivot lever pivotably mounted about a second, preferably housing-fixed, pivot axis.
  • the first pivoting lever and the second pivoting lever are articulated to one another via a connecting means, the connecting means being displaceably mounted in the first pivoting lever while deforming a restoring means.
  • the restoring means thus supports pivoting of the first pivoting lever and thus switching of the switching device once the tipping point is exceeded.
  • the reset means serves as a kind of energy storage device and thereby ensures reliable switching when the tipping point is exceeded.
  • the force acting on the switching contact which is transmitted by the second pivoting lever, must also be particularly large in order to ensure safe switching of the switching contact. Due to the inventive design of the jump switch mechanism with a connecting means mounted displaceably in the first pivot lever and displaceably in the second pivot lever for the articulated connection of the two pivot levers, particularly large pivot angle ranges for the first and/or the second pivot lever can still be achieved with a small space requirement for the jump switch mechanism. so that the process of shifting the rear derailleur can be tuned particularly finely and precisely.
  • the connecting means is displaceably mounted both in the first pivoting lever and in the second pivoting lever, the angular position of the two pivoting levers relative to one another can be varied over large ranges during the process of switching the switching device, in particular also the length of the respective lever arm of the first pivoting lever and / or the second pivot lever, thus the distance of the connecting means from the first pivot axis or from the second pivot axis can be adjusted within wide ranges.
  • the displacement of the connecting means in the first pivoting lever and in the second pivoting lever can be influenced in order to adapt the switching behavior of the jump switch, since the position of the connecting means in the first pivoting lever and in the second pivoting lever is determined by means of the guide structure during the process of pivoting the first Pivoting lever can be adjusted.
  • This allows the forces to be applied during the switching process or the force applied by the rear derailleur to be adjusted particularly easily and precisely.
  • the concept can be transferred to a wide variety of jump switches and can be used very universally. In particular, complex designs can be used or redesigning the swivel levers can be avoided because the switching behavior can be adjusted using the guide structure. This saves development costs and costs for producing prototypes.
  • Such bouncing can therefore be described as mechanically caused.
  • an energized switching device i.e. a switching device to which electrical current is applied
  • the electromagnetic fields that then occur can contribute to the fact that an electromagnetic force that drives the contact elements apart or together acts on the contact elements. This can then also lead to bouncing of the switching contact, in particular the contact elements of the switching contact, and/or increase mechanically caused bouncing.
  • Such bouncing caused by electromagnetic forces can therefore be described as electromagnetically caused.
  • the guide structure can also serve to slow down the movement of the jump switch by interacting with the connecting means after the tipping point has been exceeded, in order in this way to brake the movement of the jump switch and thus of the switching contact, in particular one of the contact elements, which is advantageous affects the service life of the snap-action switch and/or the switching contact and the safety when switching.
  • the use of such a snap-action switch in a switching device which is designed as a switch disconnector for a 60 mm busbar system, has proven to be particularly advantageous, since the available installation space for a snap-action switch is particularly small in such a switching device. It has been shown that by using a switching device designed according to the invention as a switching device for a 60 mm busbar system, the angle gain for the pivoting angle of the second pivoting lever is between 10° and 20° compared to a switching device with a snap-action switch, in which the connecting means is stationary in the second pivot lever is mounted.
  • the connecting means moves along a trajectory.
  • the trajectory along which the connecting means moves when transferring from the interruption position to the contact position does not necessarily have to be identical to the trajectory when transferring from the contact position to the interruption position.
  • the trajectory preferably has a first trajectory section and a second trajectory section following the first trajectory section, the connecting means interacting with the guide structure in the first trajectory section and not interacting with the guide structure in the second trajectory section.
  • the movement of the connecting means in the area of the second trajectory section is therefore not influenced by the guide structure.
  • the trajectory preferably has a third trajectory section following the second trajectory section, the connecting means in the third trajectory section interacting with the guide structure.
  • trajectory consists of the first, the second and the third trajectory sections.
  • the connecting means lies against the guide structure in the contact position and/or the interruption position.
  • the connecting means is located in the tipping point position in the second trajectory section, so that the connecting means does not interact with the guide structure in the tipping point position. This avoids unwanted braking or inhibiting the movement of the jump switch in the area of the tipping point position, so that the guide structure does not have a negative effect on the desired sudden switching of the jump switch.
  • the connecting means is in the interruption position and in the contact position in the first end position.
  • the connecting means is in the tipping point position in the second end position. It is considered particularly advantageous if the connecting means is in the second end position in the second path curve section, preferably in the second end position over the entire second path curve section.
  • the joint arrangement preferably has a third pivot lever which is pivotally mounted about a third pivot axis, preferably fixed to the housing, the third pivot lever interacting positively with the second pivot lever when the second pivot lever is pivoted, with play in the pivot direction of the second pivot lever.
  • the second pivoting lever can be pivoted through a limited angular range without the third pivoting lever being pivoted.
  • the second pivoting lever is often also referred to as a freewheel lever or shift rod and/or the third pivoting lever is referred to as a rotor.
  • the third pivoting lever has stops spaced apart in the pivoting direction of the second pivoting lever in order to limit pivotability of the second pivoting lever relative to the third pivoting lever.
  • the third pivoting lever preferably has a sector-shaped recess, with the second pivoting lever being arranged in this sector-shaped recess.
  • the joint arrangement has a toggle lever joint arrangement, in particular the third pivot lever forms a lever of the toggle lever joint arrangement.
  • the toggle joint arrangement is in a dead center or over-center position in the contact position.
  • the toggle lever joint arrangement is formed by the third pivot lever, a fourth pivot lever which is articulated to the third pivot lever and a slide which is displaceably mounted in the switching device and to which the fourth pivot lever is articulated, with a contact element of the switching contact in is mounted on the slide. It is entirely conceivable that the one contact element is mounted in the slide in a stationary manner or in a displaceable manner against a restoring force of a restoring means mounted in the slide, with the jump switching mechanism interacting with the slide.
  • the switching contact has a contact element which is mounted in the switching device in a linearly displaceable manner, in particular one contact element is mounted in a slide and another contact element of the switching contact is mounted in a stationary manner in the switching device.
  • the restoring means of the jump switch mechanism has one or more mechanical springs.
  • the restoring means is formed by one or more mechanical springs.
  • the one or more mechanical springs are preferably mounted in the first pivot lever.
  • the first pivoting lever has two parallel legs, the respective leg receiving a mechanical spring, in particular the respective leg passing through the spring assigned to it.
  • the connecting means preferably passes through an elongated hole formed in the respective leg. It is entirely conceivable that the springs or the respective spring are arranged in a bearing pocket, with the two springs being supported on the connecting means via the bearing pocket.
  • the connecting means is preferably rod-shaped, in particular designed as a metal pin.
  • the switching device has a bearing structure, wherein the second pivot lever is mounted in a stationary manner and pivotable about the second pivot axis in the bearing structure and/or the third pivot lever is mounted in a stationary manner and pivotable about the third pivot axis in the bearing structure, wherein the bearing structure has the guide structure.
  • the switching device is particularly inexpensive and easy to produce, since the bearing structure takes on the task of supporting at least one of the pivot levers and at the same time implements the management structure.
  • This design can also be viewed as particularly advantageous with regard to assembly, since the bearing structure, the second pivoting lever and/or the third pivoting lever and possibly components interacting with the third pivoting lever can be pre-assembled and inserted as a unit into a housing of the switching device during the assembly process or can be used. It is entirely conceivable that the first pivot lever is also mounted in the bearing structure.
  • the guide structure is preferably formed by an outer edge of the bearing structure.
  • the bearing structure has two bearing plates, with the second pivoting lever and/or the third pivoting lever being arranged between the two bearing plates.
  • the bearing plates are preferably mounted in a stationary manner in a housing of the switching device, in particular mounted in a form-fitting manner in a receiving structure of the housing.
  • the bearing plates are preferably mounted in the housing in the manner of a press fit. It is entirely conceivable that a bearing axis forming the second pivot axis and/or a bearing axis forming the third pivot axis completely penetrates the two bearing plates and protrudes from the respective bearing plate on opposite sides of the bearing plates and is mounted in a stationary manner in a counter-structure formed in the housing.
  • the bearing structure is mounted in a particularly simple manner in a stationary manner in the switching device, in this case the housing of the switching device, and assembly is particularly simple, for example in the form of a plug-in assembly.
  • the two bearing plates are preferably implemented in one component, with two plate-shaped sections forming the two bearing plates.
  • Such a component is preferably U-shaped, with the two legs of the U-shaped component forming the two bearing plates.
  • the guide structure in particular the bearing structure, is made of a metal or a metal alloy, preferably stainless steel. Since the leadership structure in particular is exposed to high mechanical stress, a metal or a metal alloy is particularly suitable for the tasks of the leadership structure. It is entirely conceivable that a guide structure made of a metal and/or a bearing structure made of a metal is additionally coated, for example to avoid oxidation.
  • the first pivot lever is preferably made of a metal or a metal alloy.
  • the second pivot lever is preferably made of a metal or a metal alloy.
  • the connecting means for articulately connecting the first pivoting lever to the second pivoting lever is preferably made of metal or a metal alloy.
  • an axis forming the second pivot axis and/or the third pivot axis is made of metal or a metal alloy.
  • an angle included by the first pivoting lever and the second pivoting lever is 80° to 100°, preferably the included angle is 85° to 95°.
  • the included angle when the second end position of the connecting means in the second pivot lever is reached is 100 ° to 120 °.
  • the angle included by the first pivoting lever and the second pivoting lever is the angle that a connecting line from the first pivoting axis to the connecting means and a connecting line from the second pivoting axis to the connecting means include.
  • the switching device is preferably designed as a switching device for a busbar system, in particular designed as a switch disconnector for a busbar system, the switching device having a number of fuse receptacles corresponding to the number of busbars and a switching contact assigned to the respective fuse receptacle.
  • the fuse holders are designed in particular to accommodate a cylindrical fuse, in particular a D0 fuse.
  • the fuse holders are arranged along a longitudinal direction of the switching device.
  • the snap-action switching mechanism is formed at the end in the switching device with respect to the longitudinal direction.
  • the switching device is designed in particular as a safety strip.
  • this contact element is preferably mounted in the slide so as to be displaceable against a restoring force of a restoring means. This ensures particularly secure contacting of the other contact of the switching contact in the contact position, with the restoring means exerting a force on the switching contact in the contact position of the switching contact in the contact position.
  • the switching device has two stationary stops, with the third pivoting lever resting against one of the stops in the interruption position and in the contact position.
  • the switching device can be operated manually.
  • the switching device has cover flaps, the cover flaps being pivotably mounted in the actuating lever.
  • cover flaps serve to cover the inside of the housing in the different positions of the operating lever.
  • the cover flaps are preferably mounted in a stationary manner in the actuating lever and have a guide means which is displaceably mounted in a guide structure fixed to the housing.
  • the guide structure is designed in such a way that pivoting the actuating lever leads to pivoting of the cover flaps with respect to the actuating lever.
  • This design of the actuating lever with cover flaps can also be implemented independently of the jump switch mechanism according to the invention, thus generally on a switching device with an actuating lever.
  • the fourth pivot axis and the first pivot axis are identical. It is considered particularly advantageous if the actuating lever is made of plastic.
  • the Fig. 1 shows a perspective view of an exemplary embodiment of the switching device 1 according to the invention in a perspective view.
  • the switching device 1 is in a switched off state, thus in a state in which a switching contact 2 of the switching device 1 is in an interrupted position.
  • the switching contact 2 is in a contact position.
  • the switching device 1 is here designed as a multi-pole switching device 1 for use on a busbar system with three busbars. Panels 35 can be arranged on the switching device 1 in order to avoid unintentional intervention in the area of the busbars.
  • the switching device 1 has three fuse receptacles 20 arranged in a row transversely to the busbar system, the respective fuse receptacle 20 being designed to accommodate a cylindrical fuse, in this case a D02 fuse.
  • the respective fuse holder 20 of the switching device 1 is assigned a switching contact 2, an input current conductor 32 and an output current conductor 36.
  • the respective switching contact 2 has a first contact element 3 and a second contact element 4.
  • the switching contacts 2 are in turn arranged in series along a longitudinal direction X of the switching device 1.
  • the switching device 1 has a cover 27 which is pivotally connected to a housing 34 and which covers the fuse holders 20 on the front in the closed position.
  • the housing 34 of the switching device 1 is divided asymmetrically and has two housing parts, the two housing parts being pluggable into one another, so that the housing can be formed in this way.
  • the housing parts are screwed together using separate screws.
  • the housing parts are made of plastic and are designed as injection molded parts.
  • the housing parts each have three foot-like fastening hooks 28 for attaching to the three busbars of the busbar system with a rectangular cross section.
  • a slide 16 is inserted between the two housing parts. This serves to accommodate the first contact element 3 of the respective switching contact 2, which in the present case is designed as a bridge contact.
  • the second contact element 4 of the respective switching contact 2 is mounted in the housing 34 of the switching device 1 so that it is fixed to the housing.
  • the second contact element 4 serves to contact the respective busbar and is therefore also referred to as a busbar contact.
  • the respective first contact element 3 is mounted in the slide 16 so as to be displaceable in the direction of displacement of the slide 16 against a restoring force of a restoring means (not shown).
  • the restoring means is preferably a compression spring, this compression spring pressing the first contact element 3 in the direction of the second contact element 4 in the contact position of the switching contact 2, in order in this way to ensure secure contacting of the first contact element 3 and the second contact element 4 in the Ensure contact position.
  • the first contact elements 3 contact the input current conductor 32 assigned to the respective fuse holder 20.
  • cover flaps 30 are pivotally mounted in the actuating lever 22. These cover flaps 30 serve to cover the interior of the housing in the different positions of the actuating lever 22.
  • the cover flaps 30 have guide means at the ends, each of which is fixed to the housing Guide structure 33 is slidably mounted.
  • the guide structure 33 is designed in such a way that pivoting the actuating lever 22 leads to a pivoting of the cover flaps 30 with respect to the actuating lever 22.
  • the jump switch 5 has a joint arrangement with a first pivot lever 6 which is pivotally mounted about a first pivot axis 7 fixed to the housing, in which case the first pivot axis 7 and the fourth pivot axis 7 are identical.
  • the jump switch 5 also has a second pivot lever 8 which is pivotally mounted about a second pivot axis 9 fixed to the housing, the first pivot lever 6 and the second pivot lever 8 being connected to one another in an articulated manner via a connecting means 10, which in the present case is rod-shaped.
  • the connecting means 10 is slidably mounted in the first pivoting lever 6 and slidably mounted in the second pivoting lever 8, for this purpose the first pivoting lever 6 has an elongated hole 17 and the second pivoting lever 8 has an elongated hole 18, the connecting means 10 having the two elongated holes 17, 18 enforced.
  • the respective elongated hole 17, 18 is formed along a longitudinal direction of the respective pivot lever 6, 8.
  • the first pivoting lever 6 has two legs, the respective leg having an elongated hole, these two elongated holes forming the elongated hole 17 of the first pivoting lever 6.
  • the two legs each accommodate a mechanical spring, these springs forming a restoring means 11, with a displacement of the connecting means 10 in the elongated hole 17 leading to a deformation of the restoring means 11.
  • the two springs are stored in a bearing pocket 31, which are supported on the connecting means 10.
  • the first pivoting lever 6 When the first pivoting lever 6 is pivoted in order to transfer the switching contacts 2 from the contact position to the interruption position and vice versa, the first pivoting lever 6 is pivoted up to a tipping point position against a restoring force of the restoring means 11 and after the tipping point position is exceeded, the restoring means 11 supports further pivoting of the first pivoting lever 6. After the tipping point position has been exceeded thus the further transfer of the switching contact 2 into the other position using the energy stored in the spring.
  • the first pivoting lever 6 is connected in an articulated manner to the actuating lever 22 via a connecting means 23.
  • the connecting means 23 is displaceably mounted in an elongated hole 24 of the actuating lever 22, whereby a certain freewheeling of the connecting means 23 in the actuating lever 22 is realized, so that the operator of the actuating lever 22, after exceeding the tipping point position, further pivots the first pivoting lever 6 and thus switches the switching contacts 2 can no longer be prevented using the actuating lever 22.
  • the installation space available for the snap-action switching device 5 in the switching device 1 is extremely small.
  • the particular problem with such a small installation space is to ensure that the lever forces and the energy stored in the spring and the force applied by the spring at the tipping point are sufficiently large to ensure reliable switching of the switching contacts 2 and still have a sufficiently large pivoting range of the second pivoting lever 8 in order to define functional areas as accurately as possible when switching the switching device 1, in particular when pivoting the second pivoting lever 8.
  • functional areas mean that during the switching process of the switching device 2, there should be no movement of the slide 16 and thus of the first contacts 3 in certain areas in order to ensure the safest possible operation of the switching device 1.
  • the second pivot lever 8 has the largest possible pivot range. Furthermore, it must be ensured that the leverage of the second pivot lever 8 is sufficiently large after the tipping point position has been exceeded in order to actuate a toggle lever joint arrangement 15 that interacts with the second pivot lever 8.
  • the first pivoting lever 6 and the second pivoting lever 8 enclose an angle ⁇ of approximately 90° both in the contact position and in the interruption position.
  • the switching device 1 has a guide structure 12 fixed to the housing, whereby when the switching contact 2 is transferred from the contact position to the interruption position and vice versa, the connecting means 10 is connected to the guide structure 12 interacts.
  • the guide structure 12 influences the displacement of the connecting means 10 in the first pivoting lever 6 and in the second pivoting lever 8 when switching the switching device 1, whereby the switching behavior of the switching device 1 is influenced and optimized in a particularly simple manner by the design of the guide structure 12 can.
  • the connecting means 10 moves along a trajectory 13.
  • This trajectory 13 is in the Fig. 5 indicated by the dashed line.
  • the trajectory 13 has a first trajectory section and a second trajectory section following the first trajectory section, the connecting means 10 interacting with the guide structure 12 in the first trajectory section and not interacting with the guide structure 12 over the entire second trajectory section.
  • the second trajectory section is followed by a third trajectory section, with the connecting means 10 interacting with the guide structure 12 in the third trajectory section.
  • the connecting means 10 In the tipping point position, the connecting means 10 is located in the area of the second trajectory section and therefore does not interact with the guide structure 12, whereby the jump switch 5 can be turned over as unhindered as possible.
  • the connecting means 10 contacts the guide structure 12 again, whereby the guide structure 12 brakes the movement of the jump switch 5 and in this way prevents unwanted bouncing of the jump switch 5 and the slider 16 interacting with it.
  • the connecting means 10 is displaced in the first pivoting lever 6 and in the second pivoting lever 8 from a first end position to a second end position due to the interaction with the guide structure 12 against the restoring force of the restoring means 11 delay.
  • a distance of the connecting means 10 from the second pivot axis 9 is greater in the first end position than in the second end position, the guide structure 12 being designed such that when the switching contact 2 is transferred from the interruption position to the contact position and vice versa, a distance of the connecting means 10 from the first pivot axis 7 when the second end position is reached is less than would be the case without the guide structure 12.
  • the Fig. 11 a) shows the jump switch 5 in a position at the beginning of the first curve section and the Fig.
  • FIG. 11 b) shows the jump switch 5 in a position at the end of the first trajectory section.
  • the connecting means 10 is in the first end position and in the Fig. 11 b) in the second end position.
  • the included angle ⁇ is approximately 110°.
  • the second pivoting lever 8 takes over the further guidance of the connecting means 10 and the connecting means 10 initially no longer interacts with the guide structure 12 when the first pivoting lever 6 is pivoted further, but only again when the connecting means 10 is in the third trajectory section entry.
  • the trajectory 13 is essentially determined by the pivoting movement of the second pivot lever 8 and is therefore essentially circular arc-shaped.
  • the joint arrangement has a third pivot lever 14 which is pivotally mounted about a third pivot axis 9 and which is also referred to as a rotor in connection with jump switches of an electrical switching device.
  • the third pivoting lever 14 interacts in a form-fitting manner with the second pivoting lever 8 with play in the pivoting direction of the second pivoting lever 8. There is therefore a certain amount of freewheeling between the third pivoting lever 14 and the second pivoting lever 8.
  • the third pivot axis 9 is identical to the second pivot axis 9.
  • the third pivoting lever 14 has a sector-shaped recess in which the second pivoting lever 8 is arranged.
  • the sector-shaped recess has a freewheel angle of approximately 70° on. In the contact position and in the interruption position, the third pivot lever 14 rests against stops 21 formed in the housing 34.
  • the Fig. 10 and 12 show a sequence of movements when transferring the switching device 1 from an off position to an on position, thus when transferring the switching contacts 2 from the interruption position to the contact position.
  • the individual images of the Fig. 10 and 12 are to be viewed in alphabetical order.
  • the same applies to the Fig. 11 which shows a sequence of movements when the switching device 1 is transferred from the off position to the on position.

Landscapes

  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät. Die Erfindung betrifft insbesondere ein mehrpoliges Schaltgerät für den Einsatz auf Sammelschienensystemen. Sammelschienensysteme sind weit verbreitet und ermöglichen es, Schaltgeräte bei deren Installation direkt auf die Schiene zu montieren. Die Dimensionierung der Stromschienen des Sammelschienensystems ist in erster Linie von der Strombelastung abhängig. In Schaltanlagen können mehrere Stromschienen bzw. Sammelschienen parallel verlegt werden. Die Sammelschienen werden in der Regel aus Aluminium oder Kupfer gefertigt und sind in der Regel unisoliert, wodurch die Montage von Anschluss- und Schaltelementen vereinfacht wird.
  • Schaltgeräte, insbesondere elektrische Lastschalter, insbesondere solche mit Sicherungen, finden beispielsweise im Industrie- und Kraftwerksbereich sowohl als Sammelschienen-Einspeiseschalter als auch als Abgangsschalter für das Schalten von hochinduktiven Lasten (z. B. Motoren) einschließlich Überlast Verwendung.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät handelt es sich insbesondere um ein Schaltgerät für die Verwendung auf einem Sammelschienensystem, wobei das Schaltgerät einen Strombereich abdeckt, in dem zylindrische Sicherungen zum Einsatz kommen, beispielsweise D0-Sicherungen. Das erfindungsgemäße Schaltgerät kann beispielsweise als Vorsicherung für Reiheneinbaugeräte, als Schutzorgan für Antriebe in Produktionsstätten und/oder in Photovoltaik-Installationen zum Einsatz kommen.
  • Ein Schaltgerät, das für den Einsatz auf Sammelschienensystemen ausgebildet ist, ist beispielsweise aus der EP 1 246 212 A2 bekannt. Ferner offenbaren die EP 1 271 583 A2 und die EP 2 747 104 B1 Schaltgeräte, die für den Einsatz auf Sammelschienensystemen ausgebildet sind. Die Druckschrift EP 0 802 548 A2 offenbart ein Schaltgerät, das dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht.
  • Bei einem Schalten eines derartigen Schaltgeräts wird ein Schaltkontakt von einer Unterbrechungsstellung in eine Kontaktstellung überführt und umgekehrt.
  • Um eine besonders hohe Bediensicherheit des Schaltgeräts zu erreichen, ist es vorteilhaft, ein bedienerunabhängiges Ein- und/oder Ausschalten zu verwirklichen, insbesondere um eine Laienbedienbarkeit des Schaltgeräts zu erreichen. Die Anforderung ist somit, das Schaltgerät derart auszubilden, dass ein Ein- und/oder Ausschalten des Schaltgeräts bedienerunabhängig erfolgt, somit der eigentliche Schaltvorgang, bei dem der Schaltkontakt von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung und/oder umgekehrt überführt wird, durch den Bediener nicht mehr unterbrochen werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Schaltgerät, das gemäß Patentanspruch 1 ausgebildet ist, gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Schaltgerät ist insbesondere als mehrpoliges Schaltgerät für den Einsatz auf Sammelschienensystemen ausgebildet. Vorzugsweise weist das Schaltgerät mehrere Sicherungsaufnahmen, insbesondere für zylindrische Sicherungen, auf, wobei die Sicherungsaufnahmen vorzugsweise in einer Reihe que zum Sammelschienensystem und in Längsrichtung des Schaltgeräts angeordnet sind. Bei dem Schaltgerät handelt es sich insbesondere um einen Lasttrennschalter für ein Sammelschienensystem. Das Schaltgerät weist zumindest einen Schaltkontakt auf, wobei der zumindest eine Schaltkontakt von einer Kontaktstellung in eine Unterbrechungsstellung überführbar ist und umgekehrt. Insbesondere weist das Schaltgerät bei einer Ausbildung mit mehreren Sicherungsaufnahmen mehrere Schaltkontakte auf, wobei der jeweilige Schaltkontakt einer der Sicherungsaufnahmen zugeordnet ist, vorzugsweise die mehreren Schaltkontakte über einen gemeinsamen, im Gehäuse verschiebbar gelagerten Schieber betätigbar sind.
  • Das Schaltgerät weist ein betätigbares Sprungschaltwerk auf, zum Überführen des zumindest einen Schaltkontakts von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung und umgekehrt. Das Sprungschaltwerk weist eine Gelenkanordnung mit einem um eine erste, vorzugsweise gehäusefeste, Schwenkachse schwenkbar gelagerten ersten Schwenkhebel und mit einem um eine, vorzugsweise gehäusefeste, zweite Schwenkachse schwenkbar gelagerten zweiten Schwenkhebel auf. Der erste Schwenkhebel und der zweite Schwenkhebel sind über ein Verbindungsmittel gelenkig miteinander verbunden, wobei das Verbindungsmittel unter Verformung eines Rückstellmittels verschiebbar in dem ersten Schwenkhebel gelagert ist. Beim Überführen des Schaltkontakts von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung und/oder umgekehrt, erfolgt ein Verschwenken des ersten Schwenkhebels bis zu einer Kipppunktstellung entgegen einer Rückstellkraft des Rückstellmittels und nach Überschreiten der Kipppunktstellung unterstützt das Rückstellmittel ein weiteres Verschwenken des ersten Schwenkhebels. Das Verbindungsmittel ist ferner verschiebbar in dem zweiten Schwenkhebel gelagert, wobei das Schaltgerät eine, vorzugsweise gehäusefeste, Führungsstruktur aufweist, wobei beim Überführen des Schaltkontakts von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung und umgekehrt das Verbindungsmittel mit der Führungsstruktur zusammenwirkt.
  • Das Rückstellmittel unterstützt somit ab Überschreitung des Kipppunkts ein Verschwenken des ersten Schwenkhebels und somit ein Schalten des Schaltgeräts. Das Rückstellmittel dient quasi als Kraftspeicher und gewährleistet dadurch ein zuverlässiges Schalten bei Überschreitung des Kipppunkts.
  • Aus sicherheitstechnischen Gründen ist es bei Schaltwerken zum Schalten von Schaltgeräten vorteilhaft oder sogar zwingend, bestimmte Schwenkbereiche zu verwirklichen, in denen ein Verschwenken der Schwenkhebel beim Schaltvorgang noch nicht zu einer Bewegung von einem oder mehreren der Kontakte des Schaltkontakts führt. Somit ist es besonders vorteilhaft hinsichtlich eines sicheren Schaltverhaltens, den Verschwenkbereich des ersten Schwenkhebels und/oder des zweiten Schwenkhebels besonders groß zu gestalten. Eine Vergrößerung des Schwenkbereichs ist allerdings insbesondere bei einem begrenzten zur Verfügung stehenden Bauraum nicht ohne weiteres möglich. Ein limitierender Faktor bei der Gestaltung des Schwenkwinkelbereichs des jeweiligen Schwenkhebels ist daher zum einen der zur Verfügung stehende Bauraum, der insbesondere bei Schaltgeräten für Sammelschienensysteme, insbesondere für solche mit zylindrischen Sicherungen, besonders klein ist. Zum anderen muss auch die auf den Schaltkontakt wirkende Kraft, die durch den zweiten Schwenkhebel vermittelt wird, besonders groß sein, um ein sicheres Schalten des Schaltkontakts zu gewährleisten. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Sprungschaltwerks mit einem verschiebbar in dem ersten Schwenkhebel und verschiebbar in dem zweiten Schwenkhebel gelagerten Verbindungsmittel zum gelenkigen Verbinden der beiden Schwenkhebel können bei einem geringen Bauraumbedarf des Sprungschaltwerks dennoch besonders große Schwenkwinkelbereiche für den ersten und/oder den zweiten Schwenkhebel erreicht werden, sodass der Vorgang des Schaltens des Schaltwerks besonders fein und genau abgestimmt werden kann. Dadurch, dass das Verbindungsmittel sowohl in dem ersten Schwenkhebel als auch in dem zweiten Schwenkhebel verschiebbar gelagert ist, können die Winkelstellung der beiden Schwenkhebel zueinander beim Vorgang des Schaltens des Schaltgeräts in großen Bereichen variiert werden, insbesondere auch die Länge des jeweiligen Hebelarms des ersten Schwenkhebels und/oder des zweiten Schwenkhebels, somit der Abstand des Verbindungsmittels von der ersten Schwenkachse bzw. von der zweiten Schwenkachse in weiten Bereichen angepasst werden. Durch die Führungsstruktur kann die Verschiebung des Verbindungsmittels in dem ersten Schwenkhebel und in dem zweiten Schwenkhebel beeinflusst werden, um das Schaltverhalten des Sprungschaltwerks anzupassen, da mittels der Führungsstruktur die Lage des Verbindungsmittels in dem ersten Schwenkhebel und in dem zweiten Schwenkhebel beim Vorgang des Verschwenkens des ersten Schwenkhebels angepasst werden kann. Dadurch lassen sich die aufzuwendenden Kräfte beim Vorgang des Schaltens bzw. die von dem Schaltwerk aufgebrachte Kraft besonders einfach und genau einstellen. Das Konzept lässt sich auf verschiedenste Sprungschaltwerke übertragen und ist sehr universell einsetzbar. Insbesondere können aufwendige Gestaltungen oder Umgestaltungen der Schwenkhebel vermieden werden, da mittels der Führungsstruktur das Schaltverhalten angepasst werden kann. Dies spart Entwicklungskosten und Kosten für die Fertigung von Prototypen.
  • Ferner ist die Führungsstruktur auch hinsichtlich der Vermeidung von Prellen als vorteilhaft anzusehen. Bei einem Umschlagen des Sprungschaltwerks am Kipppunkt wirken besonders hohe Kräfte auf das Sprungschaltwerk und den Schaltkontakt, sodass es zu einem unerwünschten Prellen des Schaltkontakts kommen kann, wenn die Kontaktelemente des Schaltkontakts in die Kontaktstellung und/oder die Unterbrechungsstellung gelangen. Das Prellen kann durch die mechanischen Kräfte beim bzw. nach dem Umschlagen des Sprungschaltwerks bedingt sein, beispielsweise wenn der Schaltkontakt oder ein Kontaktelement des Schaltkontakts schlagartig beschleunigt und in der Kontaktstellung schlagartig abgebremst wird, insbesondere wenn ein Kontaktelement des Schaltkontakts nach Überschreiten des Kipppunkts schlagartig in Richtung des anderen Kontaktelements des Schaltkontakts oder in umgekehrter Richtung beschleunigt wird und dementsprechend mit hoher Geschwindigkeit auf das andere Kontaktelement oder auf einen Anschlag trifft. Ein solches Prellen kann insofern als mechanisch bedingt bezeichnet werden. Ferner können bei einem bestromten Schaltgerät, also einem Schaltgerät an dem elektrischer Strom anliegt, beim Schalten, insbesondere beim Schalten in die Kontaktstellung, die dann auftretenden elektromagnetischen Felder dazu beitragen, dass auf die Kontaktelemente eine die Kontaktelemente auseinandertreibende oder zusammentreibende elektromagnetische Kraft wirkt. Diese kann dann auch zu einem Prellen des Schaltkontakts, insbesondere der Kontaktelemente des Schaltkontakts, führen und/oder ein mechanisch bedingtes Prellen verstärken. Ein solches durch elektromagnetische Kräfte bedingtes Prellen kann insofern als elektromagnetisch bedingt bezeichnet werden. Die Führungsstruktur kann bei entsprechender Gestaltung auch dazu dienen, die Bewegung des Sprungschaltwerks durch ein Zusammenwirken mit dem Verbindungsmittel nach Überschreitung des Kipppunkts abzubremsen, um auf diese Weise die Bewegung des Sprungschaltwerks und somit des Schaltkontakts, insbesondere eines der Kontaktelemente, zu bremsen, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer des Sprungschaltwerks und/oder des Schaltkontakts und die Sicherheit beim Schalten auswirkt.
  • Insbesondere die Verwendung eines derartigen Sprungschaltwerks in einem Schaltgerät, das als Lasttrennschalter für ein 60 mm-Sammelschienensystem ausgebildet ist, hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da bei einem derartigen Schaltgerät der zur Verfügung stehende Bauraum für ein Sprungschaltwerk besonders gering ausfällt. Es hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltgeräts als Schaltgerät für ein 60 mm-Sammelschienensystem der Winkelgewinn für den Schwenkwinkel des zweiten Schwenkhebels zwischen 10° und 20° beträgt gegenüber einem Schaltgerät mit einem Sprungschaltwerk, bei dem das Verbindungsmittel ortsfest in dem zweiten Schwenkhebel gelagert ist.
  • Beim Überführen des Schaltkontakts von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung und/oder beim Überführen des Schaltkontakts von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung bewegt sich das Verbindungsmittel entlang einer Bahnkurve. Die Bahnkurve, entlang der sich das Verbindungsmittel beim Überführen von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung bewegt, muss nicht notwendigerweise identisch sein mit der Bahnkurve bei einem Überführen von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung.
  • Vorzugsweise weist die Bahnkurve einen ersten Bahnkurvenabschnitt und einen dem ersten Bahnkurvenabschnitt nachfolgenden zweiten Bahnkurvenabschnitt auf, wobei das Verbindungsmittel im ersten Bahnkurvenabschnitt mit der Führungsstruktur zusammenwirkt und im zweiten Bahnkurvenabschnitt nicht mit der Führungsstruktur zusammenwirkt. Somit wird die Bewegung des Verbindungsmittels im Bereich des zweiten Bahnkurvenabschnitts nicht von der Führungsstruktur beeinflusst. Dadurch treten im Bereich des zweiten Bahnkurvenabschnitts keine zusätzlichen Reibungskräfte zwischen dem Verbindungsmittel und der Führungsstruktur auf, die sich negativ auf das Schaltverhalten des Sprungschaltwerks auswirken könnten. Vorzugsweise weist die Bahnkurve einen dem zweiten Bahnkurvenabschnitt nachfolgenden dritten Bahnkurvenabschnitt auf, wobei das Verbindungsmittel im dritten Bahnkurvenabschnitt mit der Führungsstruktur zusammenwirkt.
  • Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Bahnkurve aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Bahnkurvenabschnitt besteht.
  • Vorzugsweise wirkt das Verbindungsmittel über den gesamten ersten Bahnkurvenabschnitt und/oder den gesamten dritten Bahnkurvenabschnitt mit der Führungsstruktur zusammen. Insbesondere wirkt das Führungsmittel über den gesamten zweiten Bahnkurvenabschnitt nicht mit der Führungsstruktur zusammen.
  • Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn das Verbindungsmittel in der Kontaktstellung und/oder der Unterbrechungsstellung an der Führungsstruktur anliegt.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn sich das Verbindungsmittel in der Kipppunktstellung im zweiten Bahnkurvenabschnitt befindet, somit in der Kipppunktstellung das Verbindungsmittel nicht mit der Führungsstruktur zusammenwirkt. Dadurch wird ein ungewolltes Bremsen oder Hemmen der Bewegung des Sprungschaltwerks im Bereich der Kipppunktstellung vermieden, wodurch sich die Führungsstruktur nicht negativ auf das gewünschte sprunghafte Umschalten des Sprungschaltwerks auswirkt.
  • Vorzugsweise ist die Führungsstruktur derart gestaltet, dass im ersten Bahnkurvenabschnitt das Verbindungsmittel entgegen der Rückstellkraft des Rückstellmittels in dem ersten Schwenkhebel verschoben wird und zudem in dem zweiten Schwenkhebel verschoben wird. Mittels der Führungsstruktur können somit die Winkelstellungen des ersten Schwenkhebels und des zweiten Schwenkhebels, insbesondere zu Beginn des Schaltvorgangs, eingestellt werden, insbesondere um günstige Hebelverhältnisse zu Beginn des Schaltvorgangs zu erreichen. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn der erste Schwenkhebel und der zweite Schwenkhebel in der Kontaktstellung und/oder Unterbrechungsstellung in einem Winkel zueinander stehen, in dem eine von dem ersten Schwenkhebel auf den zweiten Schwenkhebel ausgeübte Kraft im Wesentlichen entlang der Verbindungslinie des Verbindungsmittels zu der zweiten Schwenkachse wirken würde. Eine derartige Stellung der beiden Schwenkhebel zueinander würde, wenn das Verbindungsmittel nicht in dem zweiten Schwenkhebel verschiebbar wäre, dazu führen, dass das Sprungschaltwerk nicht oder nur unter großer Krafteinwirkung bedient werden könnte, da sich die beiden Schwenkhebel in oder nahezu in einer Totpunktstellung oder Übertotpunktstellung befinden würden. Aufgrund der Verschiebbarkeit des Verbindungsmittels in dem zweiten Schwenkhebel kann zwar, bei entsprechender Gestaltung der Verschiebbarkeit, durch die Lageänderung des Verbindungsmittels in dem zweiten Schwenkhebel die Totpunkt- bzw. Übertotpunktstellung überwunden werden, allerdings ist der Winkelgewinn, insbesondere bei begrenztem Bauraum und somit begrenzter Verschiebbarkeit des Verbindungsmittels in dem zweiten Schwenkhebel, häufig unzureichend, um das gewünschte Schaltverhalten zu erreichen.
  • Vor diesem Hintergrund wird es auch als vorteilhaft angesehen, wenn das Verbindungsmittel in dem zweiten Schwenkhebel von einer ersten Endposition in eine zweite Endposition verschiebbar ist, wobei ein Abstand des Verbindungsmittels von der zweiten Schwenkachse in der ersten Endposition größer ist als in der zweiten Endposition, wobei die Führungsstruktur derart gestaltet ist, dass, beim Überführen des Schaltkontakts von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung und/oder beim Überführen des Schaltkontakts von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung, ein Abstand des Verbindungsmittels von der ersten Schwenkachse bei einem Erreichen der zweiten Endposition geringer ist als dies ohne die Führungsstruktur der Fall wäre.
  • Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn sich das Verbindungsmittel in der Unterbrechungsstellung und in der Kontaktstellung in der ersten Endposition befindet. Vorzugsweise befindet sich Verbindungsmittel in der Kipppunktstellung in der zweiten Endposition. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn sich das Verbindungsmittel in dem zweiten Bahnkurvenabschnitt in der zweiten Endposition befindet, vorzugsweise über den gesamten zweiten Bahnkurvenabschnitt in der zweiten Endposition befindet.
  • Vorzugsweise weist die Gelenkanordnung einen um eine, vorzugsweise gehäusefeste, dritte Schwenkachse schwenkbar gelagerten dritten Schwenkhebel auf, wobei der dritte Schwenkhebel bei einem Verschwenken des zweiten Schwenkhebels formschlüssig mit dem zweiten Schwenkhebel zusammenwirkt bei einem Spiel in Schwenkrichtung des zweiten Schwenkhebels. Dadurch kann der zweite Schwenkhebel um einen begrenzten Winkelbereich verschwenkt werden, ohne dass zu einem Verschwenken des dritten Schwenkhebels kommt. Somit besteht ein gewisser Freilauf zwischen dem zweiten Schwenkhebel und dem dritten Schwenkhebel. Häufig wird bei einer derartigen Gestaltung des Sprungschaltwerks der zweite Schwenkhebel auch als Freilaufhebel oder Schaltstange und/oder der dritte Schwenkhebel als Rotor bezeichnet.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der dritte Schwenkhebel in Schwenkrichtung des zweiten Schwenkhebels beabstandete Anschläge aufweist zur Begrenzung einer Verschwenkbarkeit des zweiten Schwenkhebels relativ zu dem dritten Schwenkhebel. Vorzugsweise weist der dritte Schwenkhebel zu diesem Zweck eine sektorförmige Ausnehmung auf, wobei der zweite Schwenkhebel in dieser sektorförmigen Ausnehmung angeordnet ist.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die dritte Schwenkachse identisch ist mit der zweiten Schwenkachse. Dadurch ist das Sprungschaltwerk besonders einfach gestaltet, da der zweite Schwenkhebel und der dritte Schwenkhebel auf ein und derselben Lagerachse gelagert werden können. Bei dieser Lagerachse handelt es sich vorzugsweise um eine stabförmige Lagerachse, insbesondere um einen Stift aus Metall.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Gelenkanordnung eine Kniehebelgelenkanordnung aufweist, insbesondere der dritte Schwenkhebel einen Hebel der Kniehebelgelenkanordnung bildet. Vorzugsweise befindet sich die Kniehebelgelenkanordnung in der Kontaktstellung in einer Totpunkt oder Übertotpunktstellung. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kniehebelgelenkanordnung durch den dritten Schwenkhebel, einen mit dem dritten Schwenkhebel gelenkig verbundenen vierten Schwenkhebel und einen verschiebbar in dem Schaltgerät gelagerten Schieber gebildet ist, mit dem der vierte Schwenkhebel gelenkig verbunden ist, wobei ein Kontaktelement des Schaltkontakts in dem Schieber gelagert ist. Es ist durchaus denkbar, dass das eine Kontaktelement ortsfest oder entgegen einer Rückstellkraft eines in dem Schieber gelagerten Rückstellmittels verschiebbar in dem Schieber gelagert ist, wobei das Sprungschaltwerk mit dem Schieber zusammenwirkt.
  • Insbesondere weist der Schaltkontakt ein Kontaktelement auf, das linear verschiebbar in dem Schaltgerät gelagert ist, insbesondere das eine Kontaktelement in einem Schieber gelagert ist und ein anderes Kontaktelement des Schaltkontakts ortsfest in dem Schaltgerät gelagert ist.
  • Vorzugsweise weist das Rückstellmittel des Sprungschaltwerks eine oder mehrere mechanische Federn auf. Insbesondere ist das Rückstellmittel durch eine oder mehrere mechanische Federn gebildet. Die eine oder mehreren mechanischen Federn sind vorzugsweise in dem ersten Schwenkhebel gelagert. In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der erste Schwenkhebel zwei parallel verlaufende Schenkel aufweist, wobei der jeweilige Schenkel eine mechanische Feder aufnimmt, insbesondere der jeweilige Schenkel die ihm zugeordnete Feder durchsetzt. Das Verbindungsmittel durchsetzt vorzugsweise ein in dem jeweiligen Schenkel ausgebildetes Langloch. Es ist durchaus denkbar, dass die Federn oder die jeweilige Feder in einer Lagertasche angeordnet sind, wobei sich die beiden Federn über die Lagertasche an dem Verbindungsmittel abstützen.
  • Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn der erste Schwenkhebel ein Langloch aufweist und der zweite Schwenkhebel ein Langloch aufweist, wobei das Verbindungsmittel die beiden Langlöcher durchsetzt. Vorzugsweise ist das jeweilige Langloch als gerades Langloch ausgebildet, das sich entlang der Längserstreckung des jeweiligen Schwenkhebels erstreckt.
  • Das Verbindungsmittel ist vorzugsweise stabförmig ausgebildet, insbesondere als Metallstift ausgebildet.
  • Bevorzugt weist das Schaltgerät eine Lagerstruktur auf, wobei der zweite Schwenkhebel ortsfest und um die zweite Schwenkachse schwenkbar in der Lagerstruktur gelagert ist und/oder der dritte Schwenkhebel ortsfest und um die dritte Schwenkachse schwenkbar in der Lagerstruktur gelagert ist, wobei die Lagerstruktur die Führungsstruktur aufweist. Eine derartige Gestaltung hat den Vorteil, dass das Schaltgerät besonders kostengünstig und einfach herstellbar ist, da die Lagerstruktur sowohl die Aufgabe der Lagerung zumindest eines der Schwenkhebel übernehmen kann und gleichzeitig die Führungsstruktur verwirklicht. Auch hinsichtlich einer Montage ist diese Gestaltung als besonders vorteilhaft anzusehen, da die Lagerstruktur, der zweite Schwenkhebel und/oder der dritte Schwenkhebel und ggf. mit dem dritten Schwenkhebel zusammenwirkende Komponenten vormontiert werden können und als Einheit in ein Gehäuse des Schaltgeräts beim Vorgang der Montage eingelegt bzw. eingesetzt werden können. Es ist durchaus denkbar, dass auch der erste Schwenkhebel in der Lagerstruktur gelagert ist.
  • Vorzugsweise ist die Führungsstruktur durch eine Außenkante der Lagerstruktur gebildet.
  • Als besonders vorteilhaft, insbesondere in Hinblick auf eine einfache Montage, wird es angesehen, wenn die Lagerstruktur zwei Lagerplatten aufweist, wobei der zweite Schwenkhebel und/oder der dritte Schwenkhebel zwischen den beiden Lagerplatten angeordnet sind. Die Lagerplatten sind vorzugsweise ortsfest in einem Gehäuse des Schaltgeräts gelagert, insbesondere in einer Aufnahmestruktur des Gehäuses formschlüssig gelagert. Vorzugsweise sind die Lagerplatten in Art eines Presssitzes in dem Gehäuse gelagert. Es ist durchaus denkbar, dass eine die zweite Schwenkachse bildende Lagerachse und/oder eine die dritte Schwenkachse bildende Lagerachse die beiden Lagerplatten vollständig durchsetzt und an einander abgewandten Seiten der Lagerplatten gegenüber der jeweiligen Lagerplatte hervorsteht und in einer in dem Gehäuse ausgebildeten Gegenstruktur ortsfest gelagert ist. Dadurch ist die Lagerstruktur in besonders einfacher Art und Weise ortsfest in dem Schaltgerät, vorliegend dem Gehäuse des Schaltgeräts, gelagert und die Montage ist besonders einfach möglich, beispielsweise in Form einer Steckmontage.
  • Vorzugsweise sind die beiden Lagerplatten in einem Bauteil verwirklicht, wobei zwei plattenförmige Abschnitte die beiden Lagerplatten bilden. Vorzugsweise ist ein solches Bauteil U-förmig ausgebildet, wobei die beiden Schenkel des U-förmigen Bauteils die beiden Lagerplatten bilden.
  • Es ist aber auch durchaus denkbar, dass die beiden Lagerplatten separate Bauteile bilden.
  • Vorzugsweise ist die Führungsstruktur, insbesondere die Lagerstruktur, aus einem Metall oder einer Metalllegierung, vorzugsweise aus Edelstahl, gefertigt. Da insbesondere die Führungsstruktur einer hohen mechanischen Belastung ausgesetzt ist, eignet sich ein Metall oder eine Metalllegierung besonders gut für die Aufgaben der Führungsstruktur. Es ist durchaus denkbar, dass eine aus einem Metall gefertigte Führungsstruktur und/oder aus einem Metall gefertigte Lagerstruktur zusätzlich beschichtet ist, beispielsweise um eine Oxidation zu vermeiden.
  • Der erste Schwenkhebel ist vorzugsweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung gefertigt. Der zweite Schwenkhebel ist vorzugsweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung gefertigt. Das Verbindungsmittel zum gelenkigen Verbinden des ersten Schwenkhebels mit dem zweiten Schwenkhebel ist vorzugsweise aus Metall oder einer Metalllegierung gefertigt. Vorzugsweise ist eine die zweite Schwenkachse und/oder die dritte Schwenkachse bildende Achse aus Metall oder einer Metalllegierung gefertigt.
  • Der dritte Schwenkhebel und/oder der vierte Schwenkhebel und/oder der Schieber sind vorzugsweise aus einem Kunststoff gefertigt. Die Verwendung eines Kunststoffs hat sich der Stabilität des jeweiligen Bauteils als ausreichend erwiesen und zudem werden Metallkomponenten in der Nähe des Schaltkontakts vermieden. Ferner wirkt sich die Verwendung von Kunststoff für diese Bauteile vorteilhaft auf das Gesamtgewicht des Schaltgeräts und die Herstellungskosten des Schaltgeräts aus.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn in der Unterbrechungsstellung und/oder in der Kontaktstellung ein von dem ersten Schwenkhebel und dem zweiten Schwenkhebel eingeschlossener Winkel 80° bis 100° beträgt, vorzugsweise der eingeschlossene Winkel 85° bis 95° beträgt. Mit einer derartigen Winkelstellung kann ein besonders großer Schwenkbereich des jeweiligen Schwenkhebels, insbesondere des zweiten Schwenkhebels, bei dennoch geringem Bauraumbedarf verwirklicht werden. Im Zusammenhang mit einer derartigen Winkelstellung des ersten Schwenkhebels zu dem zweiten Schwenkhebel wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn beim Überführen des Schaltkontakts von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung und/oder beim Überführen des Schaltkontakts von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung der eingeschlossene Winkel bei einem Erreichen der zweiten Endposition des Verbindungsmittels in dem zweiten Schwenkhebel 100° bis 120° beträgt. Eine derartige Winkelstellung hat sich besonders vorteilhaft hinsichtlich eines Kraftaufwands zum weiteren Überführens des Sprungschaltwerks von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung oder umgekehrt erwiesen. Der von dem ersten Schwenkhebel und dem zweiten Schwenkhebel eingeschlossene Winkel ist der Winkel, den eine Verbindungsgerade von der ersten Schwenkachse zu dem Verbindungsmittel und eine Verbindungsgerade von der zweiten Schwenkachse zu dem Verbindungsmittel einschließen.
  • Bevorzugt ist das Schaltgerät als Schaltgerät für ein Sammelschienensystem ausgebildet, insbesondere als Lasttrennschalter für ein Sammelschienensystem ausgebildet, wobei das Schaltgerät eine der Anzahl der Sammelschienen entsprechende Anzahl von Sicherungsaufnahmen und einen der jeweiligen Sicherungsaufnahme zugeordneten Schaltkontakt aufweist. Die Sicherungsaufnahmen sind insbesondere zur Aufnahme einer zylindrischen Sicherung, insbesondere einer D0-Sicherung ausgebildet. Die Sicherungsaufnahmen sind entlang einer Längsrichtung des Schaltgeräts angeordnet. Vorzugsweise ist das Sprungschaltwerk bezüglich der Längsrichtung endseitig in dem Schaltgerät ausgebildet ist.
  • Das Schaltgerät ist insbesondere als Schaltleiste ausgebildet.
  • Bei einer Ausführungsform mit einem Schieber, in dem eines der Kontaktelemente des Schaltkontakts gelagert ist, ist dieses Kontaktelement vorzugsweise entgegen einer Rückstellkraft eines Rückstellmittels verschiebbar in dem Schieber gelagert. Dadurch wird eine besonders sichere Kontaktierung des anderen Kontakts des Schaltkontakts in der Kontaktstellung gewährleistet, wobei in der Kontaktstellung das Rückstellmittel eine Kraft auf den Schaltkontakt in Kontaktstellung des Schaltkontakts ausübt.
  • Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn das Schaltgerät zwei ortsfeste Anschläge aufweist, wobei der dritte Schwenkhebel in der Unterbrechungsstellung und in der Kontaktstellung an jeweils einem der Anschläge anliegt.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Schaltgerät händisch betätigbar ist.
  • Vorzugsweise weist das Schaltgerät einen mit dem ersten Schwenkhebel zusammenwirkenden um eine vierte, vorzugsweise gehäusefeste, Schwenkachse schwenkbar gelagerten Betätigungshebel auf, zur händischen Betätigung des Sprungschaltwerks, wobei der Betätigungshebel und der erste Schwenkhebel über ein Verbindungsmittel gelenkig miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungsmittel verschiebbar in dem ersten Betätigungshebel und/oder verschiebbar in dem ersten Schwenkhebel gelagert ist. Vorzugsweise weist der Betätigungshebel ein Langloch auf, wobei das Verbindungsmittel das Langloch durchsetzt. Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel ortsfest in dem ersten Schwenkhebel gelagert.
  • Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn das Schaltgerät Abdeckklappen aufweist, wobei die Abdeckklappen schwenkbar in dem Betätigungshebel gelagert sind. Diese Abdeckklappen dienen der Abdeckung des Gehäuseinneren in den unterschiedlichen Stellungen des Betätigungshebels. Die Abdeckklappen sind vorzugsweise ortsfest in dem Betätigungshebel gelagert und weisen ein Führungsmittel auf, das in einer gehäusefesten Führungsstruktur verschiebbar gelagert ist. Die Führungsstruktur ist derart gestaltet, dass ein Verschwenken des Betätigungshebels zu einem Verschwenken der Abdeckklappen bezüglich des Betätigungshebels führt. Diese Gestaltung des Betätigungshebels mit Abdeckklappen kann auch unabhängig von dem erfindungsgemäßen Sprungschaltwerk, somit allgemein an einem Schaltgerät mit Betätigungshebel, verwirklicht sein.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die vierte Schwenkachse und die erste Schwenkachse identisch sind. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Betätigungshebel aus einem Kunststoff gefertigt ist.
  • Bei der Sicherungsaufnahme bzw. der in die Aufnahme einsetzbaren Sicherung handelt es sich insbesondere um eine D0-Sicherung, insbesondere um eine D02-Sicherung.
  • In den nachfolgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgeräts in einer perspektivischen Ansicht,
    Fig. 2
    eine Innenansicht des Schaltgeräts gemäß Fig. 1 in einer Unterbrechungsstellung,
    Fig. 3
    einen Teilbereich der Fig. 2,
    Fig. 4
    der Teilbereich gemäß Fig. 3 in einer Kipppunktstellung,
    Fig. 5
    der Teilbereich gemäß Fig. 3 in der Kontaktstellung,
    Fig. 6
    eine weitere Innenansicht des Schaltgeräts gemäß Fig. 1 in der Unterbrechungsstellung,
    Fig. 7
    Anordnung eines Sprungschaltwerks und eines Schiebers des Schaltgeräts gemäß Fig. 1 in einer Unterbrechungsstellung in einer perspektivischen Ansicht,
    Fig. 8
    Komponenten der Anordnung gemäß Fig. 7 in einer perspektivischen Ansicht,
    Fig. 9
    Komponenten der Anordnung gemäß Fig. 7 in einer perspektivischen Ansicht,
    Fig. 10
    eine Veranschaulichung des Bewegungsablaufs beim Überführen des Schaltgeräts von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung,
    Fig. 11
    eine Veranschaulichung des Bewegungsablaufs beim Überführen des Schaltgeräts von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung,
    Fig. 12
    eine weitere Veranschaulichung des Bewegungsablaufs beim Überführen des Schaltgeräts von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung.
  • Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1 in einer perspektivischen Ansicht. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ansicht befindet sich das Schaltgerät 1 in einem ausgeschalteten Zustand, somit in einem Zustand, in dem sich ein Schaltkontakt 2 des Schaltgeräts 1 in einer Unterbrechungsstellung befindet. In einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts 1 hingegen befindet sich der Schaltkontakt 2 in einer Kontaktstellung.
  • Das Schaltgerät 1 ist vorliegend als mehrpoliges Schaltgerät 1 für den Einsatz auf einem Sammelschienensystem mit drei Stromschienen ausgebildet. An dem Schaltgerät 1 können Blenden 35 angeordnet werden, um eine unbeabsichtigtes Eingreifen in den Bereich der Sammelschienen zu vermeiden. wobei das Schaltgerät 1 drei in einer Reihe quer zum Sammelschienensystem angeordnete Sicherungsaufnahmen 20 aufweist, wobei die jeweilige Sicherungsaufnahme 20 dazu ausgebildet ist, eine zylindrische Sicherung, vorliegend eine D02-Sicherung, aufzunehmen. Der jeweiligen Sicherungsaufnahme 20 des Schaltgeräts 1 ist ein Schaltkontakt 2, ein Eingangsstromleiter 32 und ein Abgangsstromleiter 36 zugeordnet. Der jeweilige Schaltkontakt 2 weist ein erstes Kontaktelement 3 und ein zweites Kontaktelement 4 auf. Die Schaltkontakte 2 sind wiederum in Reihe entlang einer Längsrichtung X des Schaltgeräts 1 angeordnet. Das Schaltgerät 1 weist eine mit einem Gehäuse 34 schwenkbar verbundene Abdeckhaube 27 auf, die in geschlossener Stellung die Sicherungsaufnahmen 20 frontseitig abdeckt.
  • Das Gehäuse 34 des Schaltgeräts 1 ist asymmetrisch geteilt und weist zwei Gehäuseteile auf, wobei die beiden Gehäuseteile ineinandersteckbar sind, sodass auf diese Weise das Gehäuse gebildet werden kann. Die Gehäuseteile sind über separate Schrauben miteinander verschraubt. Die Gehäuseteile bestehen aus Kunststoff und sind als Spritzgussteil ausgebildet. Die Gehäuseteile weisen jeweils drei fußartige Befestigungshaken 28 zum Aufstecken auf die drei im Querschnitt rechteckige Sammelschienen des Sammelschienensystems auf.
  • In Längsrichtung X des Schaltgeräts 1, somit senkrecht zu der Längserstreckung der Sammelschienen orientiert, ist zwischen den beiden Gehäuseteilen ein Schieber 16 eingelegt. Dieser dient der Aufnahme des ersten Kontaktelements 3 des jeweiligen Schaltkontakts 2, das vorliegend als Brückenkontakt ausgebildet ist. Das zweite Kontaktelement 4 des jeweiligen Schaltkontakts 2 ist gehäusefest in dem Gehäuse 34 des Schaltgeräts 1 gelagert. Das zweite Kontaktelement 4 dient der Kontaktierung der jeweiligen Stromschiene und wird daher auch als Sammelschienenkontakt bezeichnet. Das jeweilige erste Kontaktelement 3 ist entgegen einer Rückstellkraft eines nicht näher dargestellten Rückstellmittels in Verschieberichtung des Schiebers 16 verschiebbar in dem Schieber 16 gelagert. Bei dem Rückstellmittel handelt es sich vorzugsweise um eine Druckfeder, wobei diese Druckfeder in der Kontaktstellung des Schaltkontakts 2 das erste Kontaktelement 3 in Richtung des zweiten Kontaktelements 4 drückt, um auf diese Weise eine sichere Kontaktierung des ersten Kontaktelements 3 und des zweiten Kontaktelements 4 in der Kontaktstellung sicherzustellen. In der Kontaktstellung kontaktieren die ersten Kontaktelemente 3 den der jeweiligen Sicherungsaufnahme 20 zugeordneten Eingangsstromleiter 32.
  • Ein Schalten des Schaltgeräts 1, somit ein Überführen der Schaltkontakte 2 von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung und umgekehrt, erfolgt vorliegend mittels eines händisch betätigbaren Betätigungshebels 22, der in den beiden Gehäuseteilen um eine vierte gehäusefeste Schwenkachse 7 schwenkbar gelagert ist. Dieser Betätigungshebel 22 dient vorliegend der Betätigung eines Sprungschaltwerks 5, das mit dem Schieber 16 zusammenwirkt zum Überführen der Schaltkontakte 2 von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung und umgekehrt.
  • In dem Betätigungshebel 22 sind zwei Abdeckklappen 30 schwenkbar gelagert. Diese Abdeckklappen 30 dienen der Abdeckung des Gehäuseinneren in den unterschiedlichen Stellungen des Betätigungshebels 22. Die Abdeckklappen 30 weisen endseitig Führungsmittel auf, die jeweils in einer gehäusefesten Führungsstruktur 33 verschiebbar gelagert ist. Die Führungsstruktur 33 ist derart gestaltet, dass ein Verschwenken des Betätigungshebels 22 zu einem Verschwenken der Abdeckklappen 30 bezüglich des Betätigungshebels 22 führt.
  • Das Sprungschaltwerk 5 weist eine Gelenkanordnung mit einem um eine erste gehäusefeste Schwenkachse 7 schwenkbar gelagerten ersten Schwenkhebel 6 auf, wobei vorliegend die erste Schwenkachse 7 und die vierte Schwenkachse 7 identisch sind. Das Sprungschaltwerk 5 weist ferner einen um eine gehäusefeste zweite Schwenkachse 9 schwenkbar gelagerten zweiten Schwenkhebel 8 auf, wobei der erste Schwenkhebel 6 und der zweite Schwenkhebel 8 über ein Verbindungsmittel 10, das vorliegend stabförmig ausgebildet ist, gelenkig miteinander verbunden sind.
  • Das Verbindungsmittel 10 ist verschiebbar in dem ersten Schwenkhebel 6 gelagert und verschiebbar in dem zweiten Schwenkhebel 8 gelagert, wobei zu diesem Zweck der erste Schwenkhebel 6 ein Langloch 17 und der zweite Schwenkhebel 8 ein Langloch 18 aufweisen, wobei das Verbindungsmittel 10 die beiden Langlöcher 17, 18 durchsetzt. Das jeweilige Langloch 17, 18 ist entlang einer Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Schwenkhebels 6, 8 ausgebildet.
  • Der erste Schwenkhebel 6 weist vorliegend zwei Schenkel auf, wobei der jeweilige Schenkel ein Langloch aufweist, wobei diese beiden Langlöcher das Langloch 17 des ersten Schwenkhebels 6 bilden. Die beiden Schenkel nehmen jeweils eine mechanische Feder auf, wobei diese Federn ein Rückstellmittel 11 bilden, wobei ein Verschieben des Verbindungsmittels 10 in dem Langloch 17 zu einer Verformung des Rückstellmittels 11 führt. Die beiden Federn sind in einer Lagertasche 31 gelagert, die sich an dem Verbindungsmittel 10 abstützen. Bei einem Verschwenken des ersten Schwenkhebels 6 zwecks Überführens der Schaltkontakte 2 von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung und umgekehrt, erfolgt das Verschwenken des ersten Schwenkhebels 6 bis zu einer Kipppunktstellung entgegen einer Rückstellkraft des Rückstellmittels 11 und nach Überschreiten der Kipppunktstellung unterstützt das Rückstellmittel 11 ein weiteres Verschwenken des ersten Schwenkhebels 6. Nach einem Überschreiten der Kipppunktstellung erfolgt somit das weitere Überführen des Schaltkontakts 2 in die jeweils andere Stellung mithilfe der in der Feder gespeicherten Energie.
  • Der erste Schwenkhebel 6 ist über ein Verbindungsmittel 23 gelenkig mit dem Betätigungshebel 22 verbunden. Das Verbindungsmittel 23 ist verschiebbar in einem Langloch 24 des Betätigungshebels 22 gelagert ist, wodurch ein gewisser Freilauf des Verbindungsmittels 23 in dem Betätigungshebel 22 verwirklicht ist, sodass der Bediener des Betätigungshebels 22 nach Überschreiten der Kipppunktstellung ein weiteres Verschwenken des ersten Schwenkhebels 6 und somit ein Schalten der Schaltkontakte 2 mithilfe des Betätigungshebels 22 nicht mehr verhindern kann.
  • Wie insbesondere den Innenansichten des Schaltgeräts 1 zu entnehmen ist, ist der für das Sprungschaltwerk 5 zur Verfügung stehende Bauraum in dem Schaltgerät 1 äußerst gering. Die besondere Problematik bei derart geringem Bauraum ist, zu gewährleisten, dass die Hebelkräfte und die in der Feder gespeicherte Energie und die von der Feder aufgebrachte Kraft am Kipppunkt ausreichend groß ist, um ein zuverlässiges Schalten der Schaltkontakte 2 zu gewährleisten und dennoch einen ausreichend großen Schwenkbereich des zweiten Schwenkhebels 8 zu gewährleisten, um Funktionsbereiche beim Schalten des Schaltgeräts 1, insbesondere beim Verschwenken des zweiten Schwenkhebels 8, möglichst genau zu definieren. Unter Funktionsbereichen wird vorliegend verstanden, dass beim Schaltvorgang des Schaltgeräts 2 in bestimmten Bereichen noch keine Bewegung des Schiebers 16 und somit der ersten Kontakte 3 erfolgen soll, um ein möglichst sicheres Bedienen des Schaltgeräts 1 zu gewährleisten. Eine Bewegung des Schiebers 16 soll, wenn möglich, erst im Bereich, insbesondere nach Überschreiten, der Kipppunktstellung erfolgen. Daher ist es vorteilhaft, wenn der zweite Schwenkhebel 8 einen möglichst großen Schwenkbereich aufweist. Ferner muss gewährleistet werden, dass die Hebelwirkung des zweiten Schwenkhebels 8 nach Überschreiten der Kipppunktstellung ausreichend groß ist, um eine mit dem zweiten Schwenkhebel 8 zusammenwirkende Kniehebelgelenkanordnung 15 zu betätigen. Der erste Schwenkhebel 6 und der zweite Schwenkhebel 8 schließen sowohl in der Kontaktstellung als auch in der Unterbrechungsstellung einen Winkel α von ungefähr 90° ein.
  • Um das Schaltverhalten und die aufzuwendenden Kräfte zwecks Schaltens des Schaltgeräts 1 besonders bedienerfreundlich und möglichst homogen zu gestalten, weist das Schaltgerät 1 eine gehäusefeste Führungsstruktur 12 auf, wobei beim Überführen des Schaltkontakts 2 von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung und umgekehrt das Verbindungsmittel 10 mit der Führungsstruktur 12 zusammenwirkt. Durch die Führungsstruktur 12 wird die Verschiebung des Verbindungsmittels 10 in dem ersten Schwenkhebel 6 und in dem zweiten Schwenkhebel 8 beim Schalten des Schaltgeräts 1 beeinflusst, wodurch durch die Gestaltung der Führungsstruktur 12 in besonders einfacher Art und Weise das Schaltverhalten des Schaltgeräts 1 beeinflusst und optimiert werden kann.
  • Beim Überführen des Schaltkontakts 2 von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung und umgekehrt bewegt sich das Verbindungsmittel 10 entlang einer Bahnkurve 13. Diese Bahnkurve 13 ist in der Fig. 5 durch die gestrichelte Linie kenntlich gemacht. Die Bahnkurve 13 weist einen ersten Bahnkurvenabschnitt und einen dem ersten Bahnkurvenabschnitt nachfolgenden zweiten Bahnkurvenabschnitt auf, wobei das Verbindungsmittel 10 im ersten Bahnkurvenabschnitt mit der Führungsstruktur 12 zusammenwirkt und über den gesamten zweiten Bahnkurvenabschnitt nicht mit der Führungsstruktur 12 zusammenwirkt. An den zweiten Bahnkurvenabschnitt schließt sich ein dritter Bahnkurvenabschnitt an, wobei das Verbindungsmittel 10 im dritten Bahnkurvenabschnitt mit der Führungsstruktur 12 zusammenwirkt. In der Kipppunktstellung befindet sich das Verbindungsmittel 10 im Bereich des zweiten Bahnkurvenabschnitts und wirkt somit nicht mit der Führungsstruktur 12 zusammen, wodurch ein möglichst ungehindertes Umschlagen des Sprungschaltwerks 5 erreicht wird. Im dritten Bahnkurvenabschnitt kontaktiert das Verbindungsmittel 10 die Führungsstruktur 12 wiederum, wodurch die Führungsstruktur 12 die Bewegung des Sprungschaltwerks 5 abbremst und auf diese Weise ein ungewolltes Prellen des Sprungschaltwerks 5 und des mit diesem zusammenwirkenden Schiebers 16 verhindert.
  • Im Bereich des ersten Bahnkurvenabschnitts wird das Verbindungsmittel 10 aufgrund der Zusammenwirkung mit der Führungsstruktur 12 entgegen der Rückstellkraft des Rückstellmittels 11 in dem ersten Schwenkhebel 6 verschoben und in dem zweiten Schwenkhebel 8 von einer ersten Endposition in eine zweite Endposition verschoben. Ein Abstand des Verbindungsmittels 10 von der zweiten Schwenkachse 9 ist in der ersten Endposition größer als in der zweiten Endposition, wobei die Führungsstruktur 12 derart gestaltet ist, dass, beim Überführen des Schaltkontakts 2 von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung und umgekehrt, ein Abstand des Verbindungsmittels 10 von der ersten Schwenkachse 7 bei einem Erreichen der zweiten Endposition geringer ist als dies ohne die Führungsstruktur 12 der Fall wäre. Die Fig. 11 a) zeigt das Sprungschaltwerk 5 in einer Stellung zu Beginn des ersten Bahnkurvenabschnitts und die Fig. 11 b) zeigt das Sprungschaltwerk 5 in einer Stellung am Ende des ersten Bahnkurvenabschnitts. In der Fig. 11 a) befindet sich das Verbindungsmittel 10 in der ersten Endposition und in der Fig. 11 b) in der zweiten Endposition. In der Fig. 11 b) beträgt der eingeschlossene Winkel α etwa 110°.
  • Nach dem Erreichen der zweiten Endposition übernimmt der zweite Schwenkhebel 8 die weitere Führung des Verbindungsmittels 10 und das Verbindungsmittel 10 wirkt beim weiteren Verschwenken des ersten Schwenkhebels 6 zunächst nicht länger mit der Führungsstruktur 12 zusammen, sondern erst wieder, wenn das Verbindungsmittel 10 in den dritten Bahnkurvenabschnitt eintritt. Im Bereich des zweiten Bahnkurvenabschnitts ist somit die Bahnkurve 13 im Wesentlichen durch die Schwenkbewegung des zweiten Schwenkhebels 8 bestimmt und somit im Wesentlichen kreisbogenförmig.
  • Die Gelenkanordnung weist einen um eine dritte Schwenkachse 9 schwenkbar gelagerten dritten Schwenkhebel 14 auf, der im Zusammenhang mit Sprungschaltwerken eines elektrischen Schaltgeräts auch als Rotor bezeichnet wird. Der dritte Schwenkhebel 14 wirkt bei einem Verschwenken des zweiten Schwenkhebels 8 formschlüssig mit dem zweiten Schwenkhebel 8 zusammen bei einem Spiel in Schwenkrichtung des zweiten Schwenkhebels 8. Somit besteht zwischen dem dritten Schwenkhebel 14 und dem zweiten Schwenkhebel 8 ein gewisser Freilauf. Vorliegend ist die dritte Schwenkachse 9 mit der zweiten Schwenkachse 9 identisch. Der dritte Schwenkhebel 14 weist vorliegend eine sektorförmige Ausnehmung auf, in der der zweite Schwenkhebel 8 angeordnet ist. Die sektorförmige Ausnehmung weist vorliegend einen Freilaufwinkel von etwa 70° auf. In der Kontaktstellung und in der Unterbrechungsstellung liegt der dritte Schwenkhebel 14 an in dem Gehäuse 34 ausgebildeten Anschlägen 21 an.
  • Die Gelenkanordnung weist einen vierten Schwenkhebel 25 auf, wobei dieser vierte Schwenkhebel 25 gelenkig mit dem dritten Schwenkhebel 14 und gelenkig, nämlich mittels eines Verbindungsmittels 26, gelenkig mit dem Schieber 16 verbunden ist. Der dritte Schwenkhebel 14, der vierte Schwenkhebel 25 und der Schieber 16 bilden die Kniehebelgelenkanordnung 15, wobei sich die Kniehebelgelenkanordnung 15 in der Kontaktstellung der Schaltkontakte 2 in einer Totpunktstellung oder einer Übertotpunktstellung befindet. Dadurch ist eine besonders sichere Kontaktierung in der Kontaktstellung gewährleistet. In der Kontaktstellung ist eine mit dem Schieber 16 zusammenwirkende, sich in X-Richtung am Gehäuse 34 abstützende Feder 29 komprimiert.
  • Das Schaltgerät 1 weist eine aus zwei, vorliegend separaten, Lagerplatten bestehende Lagerstruktur 19 auf, wobei eine die zweite Schwenkachse 9 bildende, stabförmige Lagerachse ortsfest in den beiden Platten der Lagerstruktur 19 gelagert ist. Der zweite Schwenkhebel 8 und der dritte Schwenkhebel 14 sind zwischen den beiden Lagerplatten angeordnet. Die beiden Enden des Verbindungsmittels 10 stehen gegenüber dem dritten Schwenkhebel 14 nach außen hervor und wirken mit einer Außenkante der Lagerstruktur 19 zusammen. Diese Außenkante der Lagerstruktur 19 bildet somit die Führungsstruktur 12.
  • Um das Gewicht und die Herstellungskosten des Schaltgeräts 1 möglichst gering zu halten, sind, abgesehen von der stromführenden Bauteilen, nur diejenigen Komponenten aus einem Metall oder einer Metalllegierung gefertigt, die einer besonders hohen mechanischen Belastung ausgesetzt sind und nicht mit stromleitenden Komponenten in Verbindung stehen. Vorliegend bestehen die folgenden Komponenten aus einem Metall oder einer Metalllegierung:
    • erster Schwenkhebel 6,
    • zweiter Schwenkhebel 8,
    • Verbindungsmittel 10, 23,
    • Rückstellmittel 11,
    • Lagerachsen, die die Schwenkachsen 7, 9 bilden,
    • Druckfedern im Schieber 16.
  • Die folgenden Komponenten sind aus Kunststoff gefertigt:
    • Betätigungshebel 22,
    • Lagertasche 31,
    • dritter Schwenkhebel 14,
    • vierter Schwenkhebel 25,
    • Schieber 16,
    • Abdeckklappen 30.
  • Die Fig. 10 und 12 zeigen einen Bewegungsablauf beim Überführen des Schaltgeräts 1 von einer Aus-Stellung in eine Ein-Stellung, somit bei einem Überführen der Schaltkontakte 2 von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung. Die einzelnen Abbildungen der Fig. 10 und 12 sind in alphabetischer Reihenfolge zu betrachten. Entsprechendes gilt für die Fig. 11, die einen Bewegungsablauf bei einem Überführen des Schaltgeräts 1 von der Aus-Stellung in die Ein-Stellung zeigt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltgerät
    2
    Schaltkontakt
    3
    Kontaktelement
    4
    Kontaktelement
    5
    Sprungschaltwerk
    6
    erster Schwenkhebel
    7
    erste Schwenkachse/vierte Schwenkachse
    8
    zweiter Schwenkhebel
    9
    zweite Schwenkachse/dritte Schwenkachse
    10
    Verbindungsmittel
    11
    Rückstellmittel
    12
    Führungsstruktur
    13
    Bahnkurve
    14
    dritter Schwenkhebel
    15
    Kniehebelgelenkanordnung
    16
    Schieber
    17
    Langloch
    18
    Langloch
    19
    Lagerstruktur
    20
    Sicherungsaufnahme
    21
    Anschlag
    22
    Betätigungshebel
    23
    Verbindungsmittel
    24
    Langloch
    25
    vierter Schwenkhebel
    26
    Verbindungsmittel
    27
    Abdeckhaube
    28
    Befestigungshaken
    29
    Feder
    30
    Abdeckklappen
    31
    Lagertasche
    32
    Eingangsstromleiter
    33
    Führungsstruktur
    34
    Gehäuse
    35
    Blende
    36
    Abgangsstromleiter

Claims (15)

  1. Schaltgerät (1), insbesondere Lasttrennschalter für ein Sammelschienensystem, wobei das Schaltgerät (1) zumindest einen Schaltkontakt (2) aufweist, wobei der zumindest eine Schaltkontakt (2) von einer Kontaktstellung in eine Unterbrechungsstellung überführbar ist und umgekehrt, wobei das Schaltgerät (1) ein betätigbares Sprungschaltwerk (5) aufweist, zum Überführen des zumindest einen Schaltkontakts (2) von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung und umgekehrt, wobei das Sprungschaltwerk (5) eine Gelenkanordnung mit einem um eine erste Schwenkachse (7) schwenkbar gelagerten ersten Schwenkhebel (6) und mit einem um eine zweite Schwenkachse (9) schwenkbar gelagerten zweiten Schwenkhebel (8) aufweist, wobei der erste Schwenkhebel (6) und der zweite Schwenkhebel (8) über ein Verbindungsmittel (10) gelenkig miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungsmittel (10) unter Verformung eines Rückstellmittels (11) verschiebbar in dem ersten Schwenkhebel (6) gelagert ist, wobei ein Verschwenken des ersten Schwenkhebels (6) beim Überführen des Schaltkontakts (2) von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung und/oder beim Überführen des Schaltkontakts (2) von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung bis zu einer Kipppunktstellung entgegen einer Rückstellkraft des Rückstellmittels (11) erfolgt und nach Überschreiten der Kipppunktstellung das Rückstellmittel (11) ein weiteres Verschwenken des ersten Schwenkhebels (6) unterstützt, wobei das Verbindungsmittel (10) verschiebbar in dem zweiten Schwenkhebel (8) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (1) eine Führungsstruktur (12) aufweist, wobei beim Überführen des Schaltkontakts (2) von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung und umgekehrt das Verbindungsmittel (10) mit der Führungsstruktur (12) zusammenwirkt.
  2. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, wobei beim Überführen des Schaltkontakts (2) von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung und/oder beim Überführen des Schaltkontakts (2) von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung sich das Verbindungsmittel (10) entlang einer Bahnkurve (13) bewegt, wobei die Bahnkurve (13) einen ersten Bahnkurvenabschnitt und einen dem ersten Bahnkurvenabschnitt nachfolgenden zweiten Bahnkurvenabschnitt aufweist, wobei das Verbindungsmittel (10) im ersten Bahnkurvenabschnitt mit der Führungsstruktur (12) zusammenwirkt und im zweiten Bahnkurvenabschnitt nicht mit der Führungsstruktur (12) zusammenwirkt, vorzugsweise die Bahnkurve (13) einen dem zweiten Bahnkurvenabschnitt nachfolgenden dritten Bahnkurvenabschnitt aufweist, wobei das Verbindungsmittel (10) im dritten Bahnkurvenabschnitt mit der Führungsstruktur (12) zusammenwirkt.
  3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 2, wobei sich das Verbindungsmittel (10) in der Kipppunktstellung im zweiten Bahnkurvenabschnitt befindet.
  4. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die Führungsstruktur (12) derart gestaltet ist, dass im ersten Bahnkurvenabschnitt das Verbindungsmittel (10) entgegen der Rückstellkraft des Rückstellmittels (11) in dem ersten Schwenkhebel (6) verschoben wird und in dem zweiten Schwenkhebel (8) verschoben wird.
  5. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verbindungsmittel (10) in dem zweiten Schwenkhebel (8) von einer ersten Endposition in eine zweite Endposition verschiebbar ist, wobei ein Abstand des Verbindungsmittels (10) von der zweiten Schwenkachse (9) in der ersten Endposition größer ist als in der zweiten Endposition, wobei die Führungsstruktur (12) derart gestaltet ist, dass, beim Überführen des Schaltkontakts (2) von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung und/oder beim Überführen des Schaltkontakts (2) von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung, ein Abstand des Verbindungsmittels (10) von der ersten Schwenkachse (7) bei einem Erreichen der zweiten Endposition geringer ist als dies ohne die Führungsstruktur (12) der Fall wäre.
  6. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Gelenkanordnung einen um eine dritte Schwenkachse (9) schwenkbar gelagerten dritten Schwenkhebel (14) aufweist, wobei der dritte Schwenkhebel (14) bei einem Verschwenken des zweiten Schwenkhebels (8) formschlüssig mit dem zweiten Schwenkhebel (8) zusammenwirkt bei einem Spiel in Schwenkrichtung des zweiten Schwenkhebels (8), insbesondere die dritte Schwenkachse (9) identisch ist mit der zweiten Schwenkachse (9).
  7. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Gelenkanordnung eine Kniehebelgelenkanordnung (15) aufweist, insbesondere der dritte Schwenkhebel (14) einen Hebel der Kniehebelgelenkanordnung (15) bildet, vorzugsweise sich die Kniehebelgelenkanordnung (15) in der Kontaktstellung in einer Totpunktstellung oder Übertotpunktstellung befindet.
  8. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Kontaktelement (3) des Schaltkontakts (2) linear verschiebbar in dem Schaltgerät (1) gelagert ist, insbesondere das eine Kontaktelement (3) in einem Schieber (16) gelagert.
  9. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Rückstellmittel (11) eine oder mehrere mechanische Federn aufweist, insbesondere das Rückstellmittel (11) durch eine oder mehrere mechanische Federn gebildet ist, wobei die eine oder mehreren mechanischen Federn in dem ersten Schwenkhebel (6) gelagert sind.
  10. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Schwenkhebel (6) ein Langloch (17) aufweist und der zweite Schwenkhebel (8) ein Langloch (18) aufweist, wobei das Verbindungsmittel (10) die beiden Langlöcher (17, 18) durchsetzt.
  11. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Schaltgerät (1) eine Lagerstruktur (19) aufweist, wobei der zweite Schwenkhebel (8) ortsfest und um die zweite Schwenkachse (9) schwenkbar in der Lagerstruktur (19) gelagert ist und/oder der dritte Schwenkhebel (14) ortsfest und um die dritte Schwenkachse (9) schwenkbar in der Lagerstruktur (19) gelagert ist, wobei die Lagerstruktur (19) die Führungsstruktur (12) aufweist, vorzugsweise die Führungsstruktur (12) durch eine Außenkante der Lagerstruktur (19) gebildet ist.
  12. Schaltgerät (1) nach Anspruch 11, wobei die Lagerstruktur (19) zwei Lagerplatten aufweist, wobei der zweite Schwenkhebel (8) und/oder der dritte Schwenkhebel (14) zwischen den beiden Lagerplatten angeordnet sind.
  13. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei in der Unterbrechungsstellung und/oder in der Kontaktstellung ein von dem ersten Schwenkhebel (6) und dem zweite Schwenkhebel (8) eingeschlossener Winkel (α) 80° bis 100° beträgt, vorzugsweise der eingeschlossene Winkel (α) 85° bis 95° beträgt, insbesondere beim Überführen des Schaltkontakts (2) von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung und/oder beim Überführen des Schaltkontakts (2) von der Kontaktstellung in die Unterbrechungsstellung, der eingeschlossene Winkel (α) bei einem Erreichen der zweiten Endposition des Verbindungsmittels (10) 100° bis 120° beträgt.
  14. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Schaltgerät (1) als Schaltgerät (1) für ein Sammelschienensystem ausgebildet ist, insbesondere als Lasttrennschalter für ein Sammelschienensystem ausgebildet ist, wobei das Schaltgeräte (1) eine der Anzahl der Sammelschienen entsprechende Anzahl von Sicherungsaufnahmen (20) und einen der jeweiligen Sicherungsaufnahme (20) zugeordneten Schaltkontakt (2) aufweist, wobei die Sicherungsaufnahmen (20) entlang einer Längsrichtung (X) des Schaltgeräts (1) angeordnet sind, wobei das Sprungschaltwerk (5) bezüglich der Längsrichtung (X) endseitig in dem Schaltgerät (1) ausgebildet ist.
  15. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Schaltgerät (1) mit einem mit dem erste Schwenkhebel (6) zusammenwirkenden, um eine vierte Schwenkachse (7) schwenkbar gelagerten Betätigungshebel (22) betätigbar ist, wobei der Betätigungshebel (22) und der erste Schwenkhebel (6) über ein Verbindungsmittel (23) gelenkig miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungsmittel (23) verschiebbar in dem Betätigungshebel (22) und/oder verschiebbar in dem ersten Schwenkhebel (6) gelagert ist, vorzugsweise der Betätigungshebel (22) ein Langloch (24) aufweist, wobei das Verbindungsmittel das Langloch (24) durchsetzt.
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