EP4176459B1 - Bedienerunabhängiges kompaktsprungschaltwerk und elektromechanisches schutzschaltgerät - Google Patents

Bedienerunabhängiges kompaktsprungschaltwerk und elektromechanisches schutzschaltgerät Download PDF

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EP4176459B1
EP4176459B1 EP21746413.0A EP21746413A EP4176459B1 EP 4176459 B1 EP4176459 B1 EP 4176459B1 EP 21746413 A EP21746413 A EP 21746413A EP 4176459 B1 EP4176459 B1 EP 4176459B1
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EP
European Patent Office
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moving contact
switching
contact
compact
operator
Prior art date
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EP21746413.0A
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English (en)
French (fr)
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EP4176459A1 (de
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Wolfgang Leitl
Tobias Sturm
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP4176459A1 publication Critical patent/EP4176459A1/de
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Publication of EP4176459B1 publication Critical patent/EP4176459B1/de
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    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/52—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever
    • H01H71/526—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever the lever forming a toggle linkage with a second lever, the free end of which is directly and releasably engageable with a contact structure
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    • H01H2001/508—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position with mechanical means to prevent return/reverse movement of movable contact once opening or closing cycle has started
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    • H01H2300/00—Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H
    • H01H2300/046—Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H using snap closing mechanisms
    • H01H2300/048—Snap closing by latched movable contact, wherein the movable contact is held in a minimal distance from the fixed contact during first phase of closing sequence in which a closing spring is charged
    • 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
    • H01H5/045—Energy stored by deformation of elastic members making use of cooperating spring loaded wedging or camming parts between operating member and contact structure
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    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2463—Electromagnetic mechanisms with plunger type armatures

Definitions

  • the invention relates to an operator-independent compact snap-action switching mechanism for an electromechanical protective switching device, in particular for a circuit breaker or a residual current circuit breaker. Furthermore, the invention relates to an electromechanical protective switching device, in particular a circuit breaker or a residual current circuit breaker, which has a corresponding, operator-independent compact snap-action switching mechanism.
  • Electromechanical protective switching devices for example circuit breakers, miniature circuit breakers, residual current circuit breakers and arc or fire protection switches - are used to monitor and protect an electrical circuit and are used in particular as switching and safety elements in electrical power supply and distribution networks.
  • the protective switching device is electrically connected to an electrical line of the circuit to be monitored via two or more connection terminals in order to interrupt the electrical current in the respective monitored line if necessary.
  • the protective switching device has at least one switching contact which can be opened when a predefined state occurs - for example when a short circuit or a residual current is detected - in order to disconnect the monitored circuit from the electrical line network.
  • Such protective switching devices are also known in the field of low-voltage technology as series-mounted devices.
  • Circuit breakers are specially designed for high currents.
  • a miniature circuit breaker also known as a miniature circuit breaker, represents a so-called overcurrent protection device in electrical installations and is used in particular in the area of low-voltage networks.
  • Circuit breakers and miniature circuit breakers guarantee safe shutdown in the event of a short circuit and protect consumers and systems from overload, for example from damage to electrical cables due to excessive heating as a result of excessive electrical current. They are designed to automatically switch off a circuit to be monitored in the event of a short circuit or overload, and thus to separate it from the rest of the network. Circuit breakers and miniature circuit breakers are therefore used in particular as switching and safety elements for monitoring and protecting an electrical circuit in electrical power supply networks.
  • Miniature circuit breakers are known from the publications DE 10 2015 217 704 A1 , EP 2 980 822 A1 , EN 10 2015 213 375 A1 , DE 10 2013 211 539 A1 or EP 2 685 482 B1 basically known in advance.
  • a single-pole circuit breaker To interrupt a single phase line, a single-pole circuit breaker is usually used, which usually has a width of one division unit (1TE corresponds to approx. 18mm).
  • three-pole circuit breakers are used (as an alternative to three single-pole switching devices), which accordingly have a width of three division units (corresponds to approx. 54mm).
  • Each of the three phase conductors is assigned a pole, i.e. a switching point. If the neutral conductor is to be interrupted in addition to the three phase conductors, these are referred to as four-pole devices, which have four switching points: three for the three phase conductors and one for the common neutral conductor.
  • compact circuit breakers which, with a housing width of just one division unit, have two switching contacts for each connection line, i.e. either for two phase lines (compact circuit breakers of type 1+1 or 2-pole in one TE) or for one phase line and the neutral conductor. (moulded circuit breaker type 1+N).
  • a residual current circuit breaker is a protective device for ensuring protection against a dangerous fault current in an electrical system.
  • a fault current - which is also referred to as a differential current - occurs when a live part of a line has an electrical contact with earth. This is the case, for example, when a person touches a live part of an electrical system: in this case, the current flows as a fault current through the body of the person concerned and towards earth. To protect against such body currents, the residual current circuit breaker must quickly and safely disconnect all poles of the electrical system from the power supply when such a fault current occurs.
  • FI circuit breaker short: FI switch
  • DI switch differential current circuit breaker
  • RCD Residual Current Protective Device
  • Arc fault switches or fire protection switches are used to detect arc faults that can occur at a defective point on an electrical cable - for example, a loose cable clamp or due to a broken cable. If the arc fault occurs electrically in series with an electrical consumer, the normal operating current is usually not exceeded because it is limited by the consumer. For this reason, the arc fault is not detected by a conventional overcurrent protection device, such as a fuse or a circuit breaker. To determine whether an arc fault is present, the fire protection switch measures both the voltage curve and the current curve over time and analyzes and evaluates them with regard to the curves characteristic of an arc fault.
  • AFDD Arc Fault Detection Device
  • AFCI Arc Fault Circuit Interrupter
  • the electrical equipment of buildings usually requires a large number of protective switching devices, which are combined in a so-called electrical installation distributor, also known as a distribution box or simply a distributor. and are arranged next to each other.
  • the interior of the electrical installation distributor usually contains brackets for structuring the internal structure of the distributor as well as power supply systems for connecting the electrical and/or electronic components.
  • a switching contact consists of a fixed contact arranged in a housing of the protective switching device and a moving contact that can move relative to it. If the contact switch-on speeds are correspondingly low when voltage is applied, for example due to a short circuit, a flashover can occur shortly before the actual contact is touched. The resulting arc heats up the contact zone unnecessarily, which can lead to further disadvantages, such as contact welding, a deterioration in the breaking capacity, or unnecessarily high thermal loads on adjacent components or elements.
  • circuit breakers designed for higher nominal currents in particular have a so-called snap-action switching mechanism, which causes the switching contact to close suddenly. Due to the additional mechanical components required for the sudden closing, such a snap-action switching mechanism has a significantly more complex mechanical structure and is therefore unsuitable, in particular, for compact switching devices in which two switching contacts are arranged in one division unit.
  • Such a snap-action switching mechanism for the sudden closing of a switching contact of an electromechanical protective switching device is for example from the European patent application EP 1 278 225 A1 known.
  • the operator-independent compact snap-action switching mechanism according to the invention for an electromechanical protective switching device in particular for a circuit breaker or residual current circuit breaker, has a switching contact, having a fixed contact and a moving contact mounted on a moving contact carrier that can be moved relative to it.
  • the moving contact carrier can be mechanically coupled to a manual actuation element of the protective switching device via a drive bracket in order to manually close or open the switching contact.
  • the compact snap-action switching mechanism has a locking lever that can be mechanically coupled to the manual actuation element and can be moved in a first direction pointing in the direction of the switching contact in a first phase of a closing movement of the moving contact in order to block the moving contact carrier in its movement, wherein the locking lever suddenly releases the blocking of the moving contact carrier in a second phase of the closing movement by moving in a second direction.
  • the locking lever is designed in two parts, with a first and a second part. wherein the sudden movement in the second direction is realized by the first part, whereas the blocking of the moving contact carrier is realized by the second part of the locking lever.
  • the locking lever is indirectly coupled to the manual operating element via further mechanical coupling elements or directly, so that the locking lever can be operated when the protective switching device is switched on manually.
  • the locking lever is moved in a first direction towards the switching contact in a first phase of the closing movement.
  • the locking lever is moved in a second direction oriented transversely to the first direction, whereby the blockage of the moving contact carrier is suddenly lifted - and thus regardless of the speed at which the manual operating element is moved, i.e. independent of the operator.
  • the locking lever is designed in two parts, with a first and a second part, wherein the sudden movement in the second direction is realized by the first part, while the blocking of the moving contact carrier is realized by the second part of the locking lever.
  • the two-part design allows the functionality of the locking lever to be more flexibly adapted to the limited space in the housing of the electromechanical protective switching device. Furthermore, the division of the functions provided by the locking lever into the two individual parts that make up the locking lever makes adjustment and calibration easier. This further simplifies the assembly of the compact snap-action switchgear or the protective switching device.
  • the first part can be moved in a forced manner relative to the second part.
  • a forced guidance can be implemented, for example, using a sliding guide. In this way, maximum movement spaces can be defined, effectively avoiding undesirable kinematic conditions.
  • the operator-independent compact snap-action switching mechanism has a maximum width of half a division unit.
  • Such an operator-independent compact snap-action switching mechanism has the advantage that, due to its space-saving design, it can be mounted in a housing section of an electromechanical protective switching device which is only half a division unit wide (1 division unit (TE) corresponds to approx. 18mm).
  • the compact switching mechanism can also be used for compact protective switching devices which have two current paths, each with a switching contact, with a width of only one division unit, for example compact circuit breakers of type 1+N or 1+1. This means that an improved shutdown behavior and - as a result - a higher stability and service life can also be achieved for such compact protective switching devices.
  • the operator-independent compact snap-action switching mechanism has a further switching contact with a further fixed contact and a further moving contact mounted on a further moving contact carrier that can be moved relative to it, whereby the further moving contact carrier is also mechanically coupled to the manual actuation element.
  • the compact snap-action switching mechanism has a further locking lever mechanically coupled to the manual actuation element for blocking the further moving contact carrier.
  • the further locking lever for blocking the further moving contact carrier does not necessarily have to be - parallel to the first locking lever - in the first direction (during the first phase of the closing movement) or in the second direction (during the second phase of the closing movement). This is possible, but not absolutely necessary, and depends essentially on the structural design of the electromechanical protective switching device.
  • the moving contact carrier and the further moving contact carrier can be moved in opposite directions.
  • an extremely compact design of the compact snap-action switchgear - and thus of the electromechanical protective switching device - can be achieved.
  • the further locking lever can be moved in a further first direction in its first phase of the closing movement in order to block the further moving contact carrier in its movement, whereby the further first direction does not necessarily have to correspond to the first direction.
  • a further second direction of the further locking lever occurring in the second phase of the closing movement is unlikely to correspond to the second direction of the first locking lever due to the opposing arrangement of the two moving contact carriers.
  • the electromechanical protective switching device which is designed in particular as a circuit breaker or residual current circuit breaker, has a housing with a front side, a fastening side opposite the front side and with narrow and wide sides connecting the front and the fastening side.
  • the protective switching device also has an operator-independent compact snap-action switching mechanism of the type described above, which is accommodated and held in the housing.
  • the advantages of an electromechanical protective switching device having the operator-independent compact jump switching device reference is made to the advantages listed above concerning the operator-independent compact jump switching device If the protective switching device has only one switching point, ie one switching contact, the use of the compact snap-action switching device according to the invention has the advantage that the space not required due to the compact design can be used for other functions, for example a module for arc fault detection. This also makes it possible to implement combined device designs that combine the functions of several individual protective switching devices in a single device with a width of only one division unit.
  • the manual operating element is arranged off-center between the two narrow sides.
  • the off-center arrangement of the manual operating element between the two narrow sides has proven to be space-saving and therefore advantageous, particularly in confined spaces such as those found in compact protective switching devices.
  • the electromechanical protective switching device is designed as a two-pole compact switching device with a housing width of only one division unit.
  • FIG. 1 the protective switching device is shown in a side view;
  • Figure 2 shows a corresponding top view.
  • the protective switching device 1 has a housing 2, which is preferably made of an insulating material and in turn has a front side 3, a fastening side 4 opposite the front side 3, and narrow and wide sides 5 and 6 connecting the front side 3 and the fastening side 4.
  • the protective switching device 1 can be fastened to a support or top hat rail (not shown) with the aid of a slide 7 which is slidably mounted on the housing 2 in the area of the fastening side 4.
  • a manual operating element 41 is arranged in the area of the front side 3, with the aid of which the protective switching device 1 can be manually operated, ie switched on and off.
  • the housing 2 is designed in a narrow construction and has a width B of only one division unit TE, which corresponds to approximately 18mm.
  • an imaginary dividing line 8 (shown in dashed lines), which divides the housing 2 into two approximately equal-sized sections - the first current path section 21 and the second current path section 22.
  • the dividing line 8 is shown exactly in the middle and parallel to the broad sides 6.
  • the dividing line 8 can also be used as a partition between the first current path area 21 and the second current path region 22, for example to electrically isolate the two regions from each other.
  • Both the first current path area 21 and the second current path area 22 are provided for connecting an external connection conductor L1 or L2.
  • both current path areas 21, 22 each have two connection terminals 23, one of which is arranged in the area of one narrow side 5 and the other in the area of the other narrow side 5.
  • the external phase conductors L1 and L2 are led through openings formed in the narrow sides 5 and electrically connected to the connection terminals 23 behind them.
  • connection terminals 23 of each of the two current path areas 21, 22 are electrically connected to one another via a current path that runs from one narrow side 5 to the other narrow side 5 opposite.
  • a first switching contact 24 is arranged in the first current path area 21, which can be opened by means of a first magnetic trigger 26 in the event of an electrical short circuit.
  • a second switching contact 25 is arranged in the second current path area 22, which can be opened by means of a second magnetic trigger 27 in the event of an electrical short circuit.
  • the magnetic triggers 26 and 27 each have a magnetic coil with the aid of which a movably mounted plunger can be actuated. If a short-circuit current flows through the magnetic coil, the plunger is moved by the magnetic coil in the direction of the respective switching contact 24 or 25, which opens it.
  • the two magnetic releases 26 and 27 are not located next to each other in the width direction, but for reasons of space in the area of the two narrow sides 5 in the housing 2, ie, accommodated and held.
  • the two switching contacts 24 and 25, which can be operated in opposite directions, are arranged essentially centrally between the two magnetic triggers 26 and 27 in the housing 2. In this way, an extremely compact arrangement can be realized.
  • the two switching contacts 24 and 25 can also be actuated manually by actuating the manual actuating element 41 arranged on the front side 3 by means of a suitable switching mechanism which establishes a mechanical connection to the switching contacts 24 and 25.
  • first or second magnetic release 26 or 27, i.e. in the direction of the fastening side 4 a first or second arc extinguishing chamber 28 or 29, respectively, associated with the respective release 26 or 27, is accommodated and held in the housing 2.
  • the two arc extinguishing chambers 28 and 29 serve to divide an arc that occurs when the respective associated switching contact 24 or 25 is opened into several partial arcs, to cool it and thus to extinguish it.
  • Protective switching devices usually also have at least one thermal release for triggering the protective switching device in the event of a thermal overload. Thermal releases also act directly and/or indirectly on the respective associated switching contact in order to interrupt the current path associated with it in the event of a thermal overload. However, since this is not essential to the invention, the illustration of thermal releases has been omitted for reasons of clarity.
  • the switching mechanism 10' has a fixed contact 81 arranged in a fixed position in the housing 2 of the protective switching device 1, which forms the switching contact with a moving contact 71 which is movable relative thereto.
  • the moving contact 71 is mounted on a moving contact carrier 70, which is movably coupled via a coupling bracket 54 to a latch 52 (shown in dashed lines to show the components arranged behind it more clearly) of the switching mechanism 10'.
  • the latch 52 is in turn connected via a drive bracket 51 arranged behind the partition 8 (see e.g. Figure 6 ) is movably coupled to the manual actuation element 41.
  • the moving contact carrier 70 can be actuated by manually actuating the manual actuation element 41.
  • Figure 3 shows an OFF position of the switching mechanism 10', whereby the first current path area of a compact protective switching device is shown here, which has a basic structure with two switching points according to the representations of the Figures 1 and 2
  • the switching contact is open, the moving contact 71 is clearly spaced from the fixed contact 81.
  • FIG 4 an intermediate position of the switching-on process is shown.
  • the pawl 52 which is guided over one end of the drive bracket 51 in an elongated hole 55 formed in the partition wall 8, is displaced a little way downwards in this position and is supported by a latching extension 62 formed on the pawl 52 on a latching edge 61 which is formed on a release lever 60 pivotably mounted in the housing 2, whereby the latching of the switching mechanism 10' is formed.
  • a switching spring 91 which is supported in the housing 2, simultaneously presses against a central section of the moving contact carrier 70, whereby its lower end, on which the moving contact 71 is arranged, is moved in the direction of the fixed contact 81.
  • a stop 13 is also formed on the partition wall 8, on which the moving contact carrier 70 in the Figure 4 shown intermediate position, with the moving contact 71 just touching the fixed contact 81. In this state, there is still no contact force between the fixed contact 81 and the moving contact 71, which is why, in the presence of an electrical voltage, a dynamic contact lifting and/or a flashover with the formation of an arc can occur.
  • FIG 6 is one to Figure 3 corresponding view of the second current path area of the compact circuit breaker, which corresponds to the representations of the Figures 1 and 2 is constructed accordingly and has two switching points, which can be distinguished by the manual operating element 41 which is now arranged on the left.
  • the drive bracket 51 which mechanically couples the latch 52 to the manual operating element 41, is particularly clearly visible.
  • the reference symbols of the individual components of the second current path area are indicated by means of a "'" added to the original reference symbol, but otherwise correspond to the components of the first current path area.
  • the Figures 7 and 8 show schematic representations of a compact jump switch mechanism 10 in an OFF position.
  • the compact jump switch mechanism 10 is similar to the one shown in the Figures 3 to 6 shown conventional switching mechanism 10' without a jump function.
  • identical components that are used in both switching mechanism variants have identical reference numerals.
  • the manual actuation element 41 is also in its OFF position, which corresponds to the maximum possible clockwise rotation position. Accordingly, the switching contact is open, the moving contact 71 is clearly spaced from the fixed contact 81.
  • the latching extension 62 of the pawl 52 is not yet latched onto the latching edge 61 of the release lever 60.
  • the moving contact carrier 70 rests on the stop 13 that is fixed in the housing 2.
  • the rear derailleur 10' shown without jump function has the Figures 7 to 22
  • the compact jump switch mechanism 10 shown additionally has a one-piece locking lever 200, which is in the Figures 9 to 12 is shown in detail in several views.
  • the locking lever 200 has at its upper end an elongated hole 213 with a contact contour 214, which engages with the end of the drive bracket 51, whereby a mechanical coupling of the locking lever 200 with the pawl 52 is realized: if the pawl 52 is pressed downwards via the drive bracket 51, the end of the drive bracket 51 also moves downwards in the elongated hole 55 formed in the partition wall 8.
  • the locking lever 200 is also moved downwards in a first direction x in the direction of the switching contact 71, 81.
  • the locking lever 200 has a guide pin 211, which is supported on a guide contour 11 formed on the housing 2 of the protective switching device 1 and slides along it when the locking lever 200 moves downwards.
  • the guide contour extends downwards in the direction of the switching contact 71, 81 to a falling edge 12 also formed on the housing 2. From there, the guide pin 211 can no longer be supported on the guide contour 11 and, when a corresponding force is applied, moves to the left in a second direction y, which is oriented transversely to the first direction x.
  • the compact spring switch 10 has a return spring 31, for example designed as a torsion or leg spring, which is supported on the housing 2 and presses against the lower end of the locking lever 200 against the second direction y.
  • the locking lever 200 has a nose-like locking contour 212 at its lower end, which has no function in the OFF position shown in Figures 7 and 8, but when the locking lever 200 moves downwards in the first direction x, it takes on the function of a contact contour for the moving contact carrier 70 from the stop 13 arranged in a fixed position in the housing 2.
  • the moving contact 71 can be kept at a distance from the fixed contact 81 for a longer time, regardless of the speed at which the manual actuating element 41 is moved.
  • the switching contact is thus kept open for a longer time and closes suddenly only at the moment when the guide pin 211 moves beyond the drop edge 12 and can no longer be supported on the guide contour 11. This effect of an operator-independent switching process is explained below using the illustration of the Figures 13 to 19 described in more detail.
  • FIG. 13 a first intermediate position is shown - where Figure 14 again a detailed representation of the Figure 13 shows.
  • the manual operating element 41 is adjusted a little in the direction of its ON position, ie anti-clockwise.
  • the pawl 52 driven by the mechanical coupling with the manual operating element 41 via the drive bracket 51, is displaced a little downwards in the slot 55 formed in the partition wall 8.
  • the pawl 52 is supported by the latching extension 62 formed thereon on the latching edge 61 of the release lever 60, whereby the latching of the compact spring-loaded switching mechanism 10 is formed.
  • the end of the drive bracket 51 guided in the slot 55 has reached the contact contour 214, i.e. the lower end of the locking lever slot 213, in this first intermediate position, so that the locking lever 200 is moved in the first direction x in the direction of the switching contact 71, 81 when the manual actuating element 41 is moved further in the direction of its ON position - also driven by the drive bracket 51.
  • the moving contact carrier 70 is still in contact with the stop 13 arranged in a fixed position in the housing 2, but is now also touching the nose-like locking contour 212 which is formed at the lower end of the locking lever 200.
  • the function of the moving contact carrier stop is thus no longer stationary, but - in the form of the locking contour 212 formed on the locking lever 200 - designed to be movable: by further actuating the manual actuation element 41 in the direction of its ON position, the locking contour 212 is moved with the movement of the locking lever 200 in the first direction x in the direction of the switching contact 71, 81.
  • the guide pin 211 which is also formed at the lower end of the locking lever 200 and which is supported on the control contour 11 arranged in a fixed position in the housing 2, prevents contact between the moving contact 71 and the fixed contact 81.
  • the switching contact 71, 81 is forcibly held in a slightly open position, so that ignition or the formation of an arc is effectively prevented.
  • FIGs 17 and 18 A third and fourth intermediate position of the compact jump switch 10 are shown.
  • the manual actuating element 41 is in the Figure 17 shown third intermediate position is moved a little further in the counterclockwise direction towards its ON position.
  • the upper end of the moving contact carrier 70 is moved a little further to the right and down via the coupling bracket 54 and is held by the switching spring 91 (see Fig.13 ) is pressed against the locking contour 212 of the locking lever 200, which in turn is supported via the guide pin 211 on the guide contour 11 formed on the housing 2.
  • the guide pin 211 of the locking lever 200 is in the Figure 18 shown fourth intermediate position beyond the drop edge 12, so that it can no longer be supported on the guide contour 11.
  • the lower end of the moving contact carrier 70 with the moving contact 71 arranged thereon - driven by the spring force exerted on the moving contact carrier 70 by the switching spring 91 - is suddenly moved in the second direction y in the direction of the fixed contact 81.
  • the closing of the switching contact 71, 81 brought about in this way is thus independent of on the actuation speed with which the manual actuation element 41 is moved in the direction of its ON position.
  • the contact force between the fixed contact 81 and the moving contact 71 is significantly greater than zero, so that the negative side effects described above when closing an energized switching contact - for example the formation of an arc or dynamic contact lifting - can be effectively avoided.
  • the predefined contact distance required during the switch-on process i.e. before the actual closing of the switching contact 71, 81, can be influenced mainly by the geometry of the guide contour 11 and the structural design of the nose-like locking contour 212.
  • the geometry of the guide contour 11 and the structural design of the nose-like locking contour 212 are only to be understood as examples - other structural designs which produce the same effect can also be used within the meaning of the invention.
  • the locking lever 200 is not yet actuated, since the elongated hole 213 of the locking lever 200 initially represents a freewheel for the end of the drive bracket 51. Only when the drive bracket 51 has reached the upper end of the elongated hole 213 is the locking lever 200 moved back to its starting position by the end of the drive bracket 51 in the opposite direction to the first direction x - the Figures 7 and 8 shown OFF position - moved back.
  • the movement of the locking lever 200 is blocked at the beginning of the switching-off process by the moving contact carrier 70 in cooperation with the drop-off edge 12, until finally, by moving the moving contact carrier 70 away, there is enough space for the locking lever 200 to be returned.
  • the locking lever 200 is permanently subjected to a spring force by the return spring 31, which urges the locking lever 200 against the second direction y.
  • the return spring 31 is dimensioned such that the spring force acting on the locking lever 200 is just sufficient to compensate for the inertia force of the locking lever 200 and the force generated during the return movement.
  • a suitable compensation geometry - here the elongated hole 213 - must be present in order not to block the movement of the manual actuating element 41.
  • a separate control contour could also be used to bypass the jump contour formed by the drop edge 12 for resetting the locking lever 200.
  • the use of a return spring appears to be more sensible.
  • FIG. 23 to 27 an embodiment of the locking lever 200 of the compact jump switch mechanism 10 according to the invention is shown schematically in various views.
  • the locking lever 200 is now designed in two parts and consists of a first part 201 and a second part 202, which are movably coupled to one another.
  • the Figures 28 to 37 Various switching states of the compact jump switch 10 with two-part locking lever 200 are shown schematically.
  • a pivot pin 227 is formed on the first part 201 of the two-part locking lever 200, which in the assembled state is guided in a slot-like guide 229 formed on the second part 202.
  • a contact surface 228 is formed on each of the two parts 201, 202, which serves as a guide during a relative movement between the first part 201 and the second part 202.
  • the coupling of the locking lever 200 to the manual control element 41 by means of the drive bracket 51 is again realized via an elongated hole 223 with a corresponding contact contour 224, which is formed at the upper end of the second part 202.
  • the contact contour 224 is in a movement of the locking lever 200 in the first direction x engages with the end of the drive bracket 51, whereby a mechanical coupling of the locking lever 200 with the pawl 52 is realized: if the pawl 52 is pressed downwards via the drive bracket 51, the end of the drive bracket 51 also moves downwards in the elongated hole 55 formed in the partition wall 8.
  • the second part 202 of the locking lever 200 is also moved downwards in the first direction x in the direction of the switching contact 71, 81.
  • a driver contour 225 and 226 are formed on each of the two parts 201 and 202 of the two-part locking lever 200.
  • the first part 201 of the two-part locking lever 200 is also moved - synchronously with the second part 202 - in the first direction x in the direction of the switching contact 71, 81 via the driver contour 226 formed on the second part 202 and the corresponding driver contour 227 formed on the first part 201.
  • the guide pin 221 is formed on the lower end of the first part 201 of the locking lever 200, which is supported on a guide contour 11 formed on the housing 2 of the protective switching device 1 and slides along it when the locking lever 200 moves downwards.
  • the guide contour 11 extends downwards in the direction of the switching contact 71, 81 to a drop edge 12 also formed on the housing 2. From there, the guide pin 221 can no longer be supported on the guide contour 11 and moves to the left in a second direction y, which is oriented transversely to the first direction x, when a corresponding force is applied.
  • the embodiment of the compact spring switch 10 according to the invention also has a return spring 31, for example designed as a torsion or leg spring, which is supported on the housing 2. and presses against the lower end of the locking lever 200 against the second direction y.
  • the locking lever 200 also has a nose-like locking contour 222 at its lower end, which in the Figure 28 has no function in the OFF position of the compact snap-action switchgear 10 shown, but when the locking lever 200 moves in the first direction x, it takes over the function of a contact contour for the moving contact carrier 70 from the stop 13 arranged stationary in the housing 2. With the help of this movable contact contour formed by the locking contour 222, the moving contact 71 can be kept at a distance from the fixed contact 81 for a longer time, regardless of the speed at which the manual actuating element 41 is moved.
  • the switching contact is thus kept open for a longer time and closes suddenly only at the moment when the guide pin 221 moves beyond the drop edge 12 and can no longer be supported on the guide contour 11. This effect of an operator-independent switching process is explained below using the illustration of the Figures 28 to 35 described in more detail.
  • Figure 28 shows - analogous to the Figures 7 and 8 - a schematic representation of the compact jump switch mechanism 10 according to the invention in an OFF position.
  • the Figures 29 to 34 show schematically - analogous to the representations of the Figures 9 to 18 - chronologically successive intermediate positions of the switching-on process of the compact jump switching mechanism according to the invention.
  • Figure 35 is finally - analogous to Figure 19 - the final ON position of the compact jump switch 10 according to the invention when using the two-part locking lever 200 is shown schematically.
  • Figure 29 shows a first intermediate position in which the manual actuating element 41 is in comparison to Figure 28 a little bit in the direction of its ON position, ie counterclockwise. Accordingly, the latch 52, driven by the mechanical coupling with the manual operating element 41 via the drive bracket 51, is displaced a little way downwards in the slot 55 formed in the partition wall 8 and is supported by the latching extension 62 formed on the latch 52 on the latching edge 61 of the release lever 60 (see Figure 30 ), whereby the latching of the compact jump switch mechanism 10 is formed.
  • the two driving contours 225, 226 of the first and second parts 201, 202 touch each other, so that the first part 201 is also already driven by the second part 202 in this early switch-on phase and is moved in the first direction x in the direction of the switching contact 71, 81.
  • the moving contact carrier 70 is in the Figure 29 In the first intermediate position shown, it still rests on the stop 13 arranged stationary in the housing 2, but now also touches the nose-like locking contour 222 which is formed at the lower end of the first part 201 of the locking lever 200.
  • Figure 30 a second intermediate position is shown, in which the manual actuating element 41 is in comparison to Figure 28 is moved a little further towards its ON position, ie counterclockwise.
  • the moving contact 71 moves towards the fixed contact 81.
  • the The locking contour 222 formed at the lower end of the locking lever 200 takes over the function of the moving contact carrier stop from the stop 13 formed stationary in the housing 2.
  • the function of the moving contact carrier stop is thus no longer stationary, but - in the form of the locking contour 222 formed on the first part 201 of the locking lever 200 - is designed to be movable: by further actuation of the manual actuating element 41 in the direction of its ON position, the locking contour 222 is moved with the movement of the locking lever 200 in the first direction x in the direction of the switching contact 71, 81.
  • the guide pin 221 which is also formed at the lower end of the first part 201 of the locking lever 200 and which is supported on the control contour 11 arranged in a fixed position in the housing 2, prevents contact between the moving contact 71 and the fixed contact 81.
  • the switching contact 71, 81 is forcibly held in a slightly open position, so that ignition or the formation of an arc is effectively prevented.
  • the predefined contact distance that occurs can be influenced mainly by the geometry of the guide contour 11 formed on the housing 2 and the structural shapes of the nose-like locking contour 222 on the one hand and the contact surfaces 228 formed on the first and second parts 201, 202 on the other.
  • the geometries of the guide contour 11, the locking contour 222 and the contact surfaces 228 shown in this exemplary embodiment are to be understood as examples only - other structural designs that produce the same effect can also be used within the meaning of the invention.
  • FIGs 36 and 37 an intermediate position of the switching-off process of the compact jump switch mechanism 10 according to the invention is shown schematically, wherein Figure 37 a detailed representation to show Figure 36
  • the starting point for considering the switch-off process is the Figure 35 shown ON position of the compact jump switch 10, end point of the observation in Figure 28 OFF position shown and described above.
  • the manual operating element 41 is moved clockwise to the right.
  • the latch 52 is pulled upwards in the slot 55 formed in the partition wall 8 via the drive bracket 51 coupled to the manual operating element 41.
  • the moving contact carrier 70 is actuated by the coupling bracket 54 coupled to the latch 52.
  • the second part 202 of the locking lever 200 is not yet actuated, since the elongated hole 223 formed on the second part 202 initially represents a freewheel for the end of the drive bracket 51 until it has reached the upper end of the elongated hole 223.
  • the drive bracket 51 reaches the upper end of the elongated hole 223, whereby the second part of the locking lever 200 is moved back to its starting position by the drive bracket 51 in the opposite direction to the first direction x.
  • the first part 201 of the locking lever 200 is blocked by the second part 202, the drop-off edge 12 and the moving contact carrier 70 until there is enough space for the two-part locking lever 200 to be returned by moving the moving contact carrier 70.
  • the first part 201 of the locking lever 200 is permanently subjected to a spring force by the return spring 31, which urges the first part 201 against the second direction y.
  • the return spring 31 is dimensioned such that the spring force acting on the first part of the locking lever 200 is just sufficient to overcome the mass forces of the two-part locking lever 200 and the frictional forces occurring during the return movement.
  • a suitable compensation geometry - here the elongated hole 223 formed on the second part 202 - must be present in order not to block the movement sequence of the manual actuating element 41.
  • the components adjacent to the switching contact are also not exposed to any unnecessary thermal stress, which significantly increases the service life of the components - and thus the stability of the protective switching device. This is particularly advantageous in the case of compact protective switching devices - due to the heat dissipation problems that arise due to the compact arrangement of the components.
  • the compact snap-action switching mechanism 10 is, due to its structural design, particularly suitable for two-pole compact protective switching devices 1 with two switchable current paths in one division unit and oppositely oriented closing direction of the two moving contacts 71, 71'.
  • This also applies to device versions with an off-center manual actuation element 41, since here the drive of the locking lever 200 only acts indirectly on the snap mechanism.
  • the jump time at which the switching contact is closed by the sudden impact of the moving contact 71 on the fixed contact 81 depends on the actuation angle of the manual actuation element 41, but is easily adjustable due to the multi-part arrangement, ie to a predefined Actuation angle adjustable.
  • the structural design of the compact jump switch 10 is relatively insensitive to tolerances due to its multi-part nature, which has an extremely beneficial effect on the manufacture and assembly of the individual components, and thus on the manufacturing costs.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter oder einen Fehlerstromschutzschalter. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, insbesondere einen Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter, welches ein entsprechendes, bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk aufweist.
  • Elektromechanische Schutzschaltgeräte - beispielsweise Leistungsschalter, Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter sowie Lichtbogen- bzw. Brandschutzschalter - dienen der Überwachung sowie der Absicherung eines elektrischen Stromkreises und werden insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente in elektrischen Energieversorgungs- und Verteilnetzen eingesetzt. Zur Überwachung und Absicherung des elektrischen Stromkreises wird das Schutzschaltgerät über zwei oder mehrere Anschlussklemmen mit einer elektrischen Leitung des zu überwachenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden, um bei Bedarf den elektrischen Strom in der jeweiligen überwachten Leitung zu unterbrechen. Das Schutzschaltgerät weist hierzu zumindest einen Schaltkontakt auf, der bei Auftreten eines vordefinierten Zustandes - beispielsweise bei Erfassen eines Kurzschlusses oder eines Fehlerstromes - geöffnet werden kann, um den überwachten Stromkreis vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen. Derartige Schutzschaltgeräte sind auf dem Gebiet der Niederspannungstechnik auch als Reiheneinbaugeräte bekannt.
  • Leistungsschalter sind speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter (sogenannter LS-Schalter), welcher auch als "Miniature Circuit Breaker" (MCB) bezeichnet wird, stellt in der Elektroinstallation eine sogenannte Überstromschutzeinrichtung dar und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leistungs-schalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher und Anlagen vor Überlast, beispielsweise vor Beschädigung der elektrischen Leitungen durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes. Sie sind dazu ausgebildet, einen zu überwachenden Stromkreis im Falle eines Kurzschlusses oder bei Auftreten einer Überlast selbsttätig abzuschalten und damit vom übrigen Leitungsnetz zu trennen. Leistungsschalter und Leitungsschutz-schalter werden daher insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente zur Überwachung und Absicherung eines elektrischen Stromkreises in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt. Leitungsschutzschalter sind aus den Druckschriften DE 10 2015 217 704 A1 , EP 2 980 822 A1 , DE 10 2015 213 375 A1 , DE 10 2013 211 539 A1 oder EP 2 685 482 B1 prinzipiell vorbekannt.
  • Zur Unterbrechung einer einzigen Phasenleitung wird in der Regel ein einpoliger Leitungsschutzschalter verwendet, welcher üblicher Weise eine Breite von einer Teilungseinheit (1TE entspricht ca. 18mm) aufweist. Für dreiphasige Anschlüsse werden (alternativ zu drei einpoligen Schaltgeräten) dreipolige Leitungsschutzschalter eingesetzt, welche dementsprechend eine Breite von drei Teilungseinheiten (entspricht ca. 54mm) aufweisen. Jedem der drei Phasenleiter ist dabei ein Pol, d.h. eine Schaltstelle zugeordnet. Soll zusätzlich zu den drei Phasenleitern auch noch der Neutralleiter unterbrochen werden, spricht man von vierpoligen Geräten, welche vier Schaltstellen aufweisen: drei für die drei Phasenleiter sowie einen für den gemeinsamen Neutralleiter. Daneben existieren kompakte Leitungsschutzschalter, welche bei einer Gehäusebreite von nur einer Teilungseinheit zwei Schaltkontakte für je eine Anschlussleitung, d.h. entweder für zwei Phasenleitungen (Kompaktleitungsschutzschalter vom Typ 1+1 oder 2pol in einer TE) oder für eine Phasenleitung und den Neutralleiter (Kompaktleitungsschutzschalter vom Typ 1+N), bereitstellen.
  • Ein Fehlerstromschutzschalter ist eine Schutzeinrichtung zur Gewährleistung eines Schutzes gegen einen gefährlichen Fehlerstrom in einer elektrischen Anlage. Ein derartiger Fehlerstrom - welcher auch als Differenzstrom bezeichnet wird - tritt auf, wenn ein spannungsführendes Leitungsteil einen elektrischen Kontakt gegen Erde aufweist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Person ein spannungsführendes Teil einer elektrischen Anlage berührt: in diesem Fall fließt der Strom als Fehlerstrom durch den Körper der betreffenden Person gegen die Erdung ab. Zum Schutz gegen derartige Körperströme muss der Fehlerstromschutzschalter bei Auftreten eines derartigen Fehlerstroms die elektrische Anlage schnell und sicher allpolig vom Leitungsnetz trennen. Im Allgemeinen Sprachgebrauch werden anstelle des Begriffs "Fehlerstromschutzschalter" auch die Begriffe FI-Schutzschalter (kurz: FI-Schalter), Differenzstromschutzschalter (kurz: DI-Schalter) oder RCD (für "Residual Current Protective Device") gleichwertig verwendet.
  • Lichtbogen- bzw. Brandschutzschalter werden zur Erfassung von Störlichtbögen, wie sie an einer defekten Stelle einer elektrischen Leitung - beispielsweise einer lockeren Kabelklemme oder aufgrund eines Kabelbruchs - auftreten können, verwendet. Tritt der Störlichtbogen elektrisch in Reihe zu einem elektrischen Verbraucher auf, so wird der normale Betriebsstrom im Regelfall nicht überschritten, da er durch den Verbraucher begrenzt wird. Aus diesem Grund wird der Störlichtbogen von einer herkömmlichen Überstromschutzeinrichtung, beispielsweise einer Schmelzsicherung oder eines Leitungsschutzschalters, nicht erfasst. Zur Ermittlung, ob ein Störlichtbogen vorliegt, werden durch den Brandschutzschalter sowohl der Spannungsverlauf als auch der Stromverlauf über die Zeit gemessen und hinsichtlich der für einen Störlichtbogen charakteristischen Verläufe analysiert und ausgewertet.
  • In der (englischsprachigen) Fachliteratur werden derartige Schutzeinrichtungen zur Erfassung von Störlichtbögen als "Arc Fault Detection Device" (abgekürzt: AFDD) bezeichnet. Im nordamerikanischen Raum ist die Bezeichnung "Arc Fault Circuit Interrupter" (abgekürzt: AFCI) geläufig.
  • Daneben existieren auch kombinierte Gerätebauformen, bei denen die Funktionalität eines Fehlerstrom-Schutzschalters um die Funktionalität eines Leitungsschutzschalters ergänzt wird: derartige kombinierte Schutzschaltgeräte werden im Deutschen als FI/LS oder im englischsprachigen Raum als RCBO (für Residual current operated Circuit-Breaker with Overcurrent protection) bezeichnet. Diese Kombigeräte haben im Vergleich zu getrennten Fehlerstrom- und Leitungsschutzschaltern den Vorteil, dass jeder Stromkreis seinen eigenen Fehlerstrom-Schutzschalter aufweist: Normalerweise wird ein einziger Fehlerstrom-Schutzschalter für mehrere Stromkreise verwendet. Kommt es zu einem Fehlerstrom, werden somit in Folge alle abgesicherten Stromkreise abgeschaltet. Durch den Einsatz von RCBOs wird nur der jeweils betroffene Stromkreis abgeschaltet.
  • Tendenziell werden immer mehr Funktionalitäten in die Geräte integriert, d.h. es werden kombinierte Schutzschaltgeräte entwickelt, welche den Funktionsumfang mehrerer Einzelgeräte abdecken: neben den vorstehend bereits beschriebenen FI/LS-Schutzschaltgeräten, welche den Funktionsumfang eines herkömmlichen Fehlerstromschutzschalters (FI) mit dem eines Leitungsschutzschalters (LS) kombinieren, existieren weitere Bauformen, bei denen beispielsweise die Funktionalität eines Brandschutzschalters in bestehende Geräte wie MCB, RCD oder RCBO/FILS integriert werden.
  • Bei der elektrischen Ausrüstung von Gebäuden wird zumeist eine Vielzahl von Schutzschaltgeräten benötigt, welche in einem sogenannten Elektroinstallationsverteiler, auch als Verteilerkasten oder kurz als Verteiler bezeichnet, zusammengefasst und nebeneinander angeordnet sind. Im Inneren des Elektroinstallationsverteilers sind zumeist Halterungen zur Strukturierung des Innenaufbaus des Verteilers sowie Stromführungssysteme zum Anschluss der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten vorgesehen.
  • Beim Einschalten eines Schutzschaltgerätes kann es vorkommen, dass es aufgrund einer zu langsamen Betätigung des manuell betätigbaren Handbetätigungselements des Schutzschaltgerätes zu einem "schleichenden" Einschaltvorgang kommt, bei dem ein Schaltkontakt des Schutzschaltgerätes vergleichsweise langsam geschlossen wird. In der Regel besteht ein Schaltkontakt aus einem ortsfest in einem Gehäuse des Schutzschaltgerätes angeordneten Festkontakt sowie einem relativ dazu bewegbaren Bewegkontakt. Bei entsprechend niedrigen Kontakteinschaltgeschwindigkeiten unter anliegender Spannung, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses, kann es kurz vor der eigentlichen Kontaktberührung zu einem Durchzünden kommen. Aufgrund des dabei entstehenden Lichtbogens wird die Kontaktzone unnötig aufgeheizt, was zu weiteren Nachteilen, beispielsweise zu Kontaktverschweißungen, zu einem verschlechterten Abschaltvermögen, oder zu unnötig hohen thermischen Belastung benachbart angeordneter Bauteile oder Bauelemente führen kann.
  • Um derartige Nachteile zu vermeiden weisen insbesondere Leitungsschutzschalter, die für höhere Nennströme ausgelegt sind, ein sogenanntes Sprungschaltwerk auf, welches ein sprunghaftes Schließen des Schaltkontakts bewirkt. Aufgrund der für das sprunghafte Schließen zusätzlich benötigten mechanischen Bauteile weist ein derartiges Sprungschaltwerk einen deutlich komplexeren mechanischen Aufbau auf und ist daher insbesondere für kompakte Schaltgeräte, bei denen zwei Schaltkontakte in einer Teilungseinheit angeordnet sind, ungeeignet.
  • Ein derartiges Sprungschaltwerk zum sprunghaften Schließen eines Schaltkontakts eines elektromechanischen Schutzschaltgerätes ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 278 225 A1 bekannt.
  • Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk sowie ein elektromechanisches Schaltgerät mit einem derartigen bedienerunabhängigen Kompaktsprungschaltwerk bereitzustellen, welches die vorstehend genannten Nachteile überwindet und sich durch eine kompakte Gestaltung auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das bedienerunabhängige Kompaktsprungschaltwerk sowie das elektromechanische Schaltgerät mit einem derartigen bedienerunabhängigen Kompaktsprungschaltwerk gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Das erfindungsgemäße bedienerunabhängige Kompaktsprungschaltwerk für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter, weist einen Schaltkontakt, aufweisend einen Festkontakt sowie einen relativ dazu bewegbaren, an einem Bewegkontaktträger montierten Bewegkontakt auf. Zur manuellen Betätigung des Kompaktsprungschaltwerks ist der Bewegkontaktträger dabei über einen Antriebsbügel mit einem Handbetätigungselement des Schutzschaltgerätes mechanisch koppelbar, um den Schaltkontakt manuell zu schließen oder zu öffnen. Weiterhin weist das Kompaktsprungschaltwerk einen Sperrhebel auf, welcher mit dem Handbetätigungselement mechanisch koppelbar ist und in einer ersten Phase einer Schließbewegung des Bewegkontakts in einer in Richtung des Schaltkontakts weisenden ersten Richtung bewegbar ist, um den Bewegkontaktträger in seiner Bewegung zu blockieren, wobei der Sperrhebel in einer zweiten Phase der Schließbewegung durch eine Bewegung in einer zweiten Richtung die Blockierung des Bewegkontaktträgers schlagartig freigibt. Der Sperrhebel ist dabei zweiteilig, mit einem ersten und einem zweiten Teil, ausgebildet, wobei die schlagartige Bewegung in der zweiten Richtung durch das erste Teil, das Blockieren des Bewegkontaktträgers hingegen durch das zweite Teil des Sperrhebels realisiert sind.
  • Der Sperrhebel ist indirekt über weitere mechanische Koppelelemente oder auch direkt mit dem Handbetätigungselement gekoppelt, so dass der Sperrhebel beim manuellen Einschalten des Schutzschaltgerätes betätigbar ist. Zum Blockieren des Bewegkontaktträgers wird der Sperrhebel dabei in einer ersten Phase der Schließbewegung in einer ersten Richtung auf den Schaltkontakt zubewegt. In einer auf die erste Phase zeitlich folgenden zweiten Phase der Schließbewegung wird der Sperrhebel in einer quer zur ersten Richtung orientierten zweiten Richtung bewegt, wodurch die Blockade des Bewegkontaktträgers schlagartig - und damit unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Handbetätigungselement bewegt wird, d.h. bedienerunabhängig - aufgehoben wird.
  • Erfindungsgemäß ist der Sperrhebel dabei zweiteilig, mit einem ersten und einem zweiten Teil, ausgebildet, wobei die schlagartige Bewegung in der zweiten Richtung durch das erste Teil, das Blockieren des Bewegkontaktträgers hingegen durch das zweite Teil des Sperrhebels realisiert sind.
  • Durch den zweiteiligen Aufbau kann die Funktionalität des Sperrhebels flexibler an die beengten Platzverhältnisse im Gehäuse des elektromechanischen Schutzschaltgerätes angepasst werden. Weiterhin ist durch die Aufteilung der durch den Sperrhebel bereitzustellenden Funktionen auf die beiden den Sperrhebel bildenden Einzelteile eine einfachere Einstellung bzw. Kalibrierung möglich. Die Montage des Kompaktsprungschaltwerks bzw. des Schutzschaltgerätes wird dadurch weiter vereinfacht.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des bedienerunabhängigen Kompaktsprungschaltwerks ist das erste Teil relativ zum zweiten Teil zwangsgeführt bewegbar. Eine derartige Zwangsführung ist beispielsweise mit Hilfe einer Kulissenführung realisierbar. Auf diese Weise können maximale Bewegungsräume definiert werden, wodurch unerwünschte kinematische Zustände wirksam vermieden werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das bedienerunabhängige Kompaktsprungschaltwerk eine maximale Breite von einer halben Teilungseinheit auf. Ein solches bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk hat den Vorteil, dass es aufgrund seines platzsparenden Aufbaus in einem Gehäuseabschnitt eines elektromechanischen Schutzschaltgerätes, welcher lediglich eine Breite von einer halben Teilungseinheit (1 Teilungseinheit (TE) entspricht ca. 18mm) montierbar ist. Auf diese Weise kann das Kompaktschaltwerk auch für kompakt gestaltete Schutzschaltgeräte, welche bei einer Breite von nur einer Teilungseinheit zwei Strompfade mit je einem Schaltkontakt aufweisen, beispielsweise Kompaktleitungsschutzschalter vom Typ 1+N oder 1+1, eingesetzt werden. Somit ist auch für derartige Kompaktschutzschaltgeräte ein verbessertes Abschaltverhalten sowie - daraus resultierend - eine höhere Standfestigkeit bzw. Lebensdauer realisierbar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das bedienerunabhängige Kompaktsprungschaltwerk einen weiteren Schaltkontakt mit einem weiteren Festkontakt sowie einem relativ dazu bewegbaren, an einem weiteren Bewegkontaktträger montierten weiteren Bewegkontakt auf, wobei auch der weitere Bewegkontaktträger mit dem Handbetätigungselement mechanisch gekoppelt ist. Weiterhin weist das Kompaktsprungschaltwerk einen mit dem Handbetätigungselement mechanisch gekoppelten weiteren Sperrhebel zur Blockierung des weiteren Bewegkontaktträgers auf. Auf diese Weise ist ein bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk gebildet, welches für kompakte Schutzschaltgeräte mit zwei Schaltkontakten in einer Teilungseinheit einsetzbar ist. Der weitere Sperrhebel zur Blockierung des weiteren Bewegkontaktträgers muss dabei nicht zwingend - parallel mit dem ersten Sperrhebel - in der ersten Richtung (während der ersten Phase der Schließbewegung) bzw. in der zweiten Richtung (während der zweiten Phase der Schließbewegung) bewegt werden. Dies ist zwar möglich, aber nicht zwingend erforderlich, und hängt im Wesentlichen vom konstruktiven Aufbau des elektromechanischen Schutzschaltgerätes ab.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des bedienerunabhängigen Kompaktsprungschaltwerks sind der Bewegkontaktträger und der weitere Bewegkontaktträger gegenläufig bewegbar. Auf diese Weise ist eine äußerst kompakte Gestaltung des Kompaktsprungschaltwerks - und damit des elektromechanischen Schutzschaltgerätes - realisierbar. Dies bedeutet jedoch auch, dass der weitere Sperrhebel in seiner ersten Phase der Schließbewegung in einer weiteren ersten Richtung bewegbar ist, um den weiteren Bewegkontaktträger in seiner Bewegung zu blockieren, wobei die weitere erste Richtung nicht zwingend der ersten Richtung entsprechen muss. Ebenso entspricht eine in der zweiten Phase der Schließbewegung auftretende weitere zweite Richtung des weiteren Sperrhebels aufgrund der gegenläufigen Anordnung der beiden Bewegkontaktträger voraussichtlich nicht der zweiten Richtung des ersten Sperrhebels.
  • Das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät, welches insbesondere als Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter ausgebildet ist, weist ein Gehäuse mit einer Frontseite, eine der Frontseite gegenüberliegenden Befestigungsseite sowie mit die Front- und die Befestigungsseite verbindenden Schmal- und Breitseiten auf. Weiterhin weist das Schutzschaltgerät ein bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk der vorstehend beschriebenen Art auf, welches in dem Gehäuse aufgenommen und gehaltert ist.
  • Hinsichtlich der Vorteile eines das bedienerunabhängige Kompaktsprungschaltwerk aufweisenden elektromechanischen Schutzschaltgerätes wird auf die vorstehend aufgeführten Vorteile das bedienerunabhängige Kompaktsprungschaltwerk betreffend verwiesen. Sollte das Schutzschaltgerät lediglich eine Schaltstelle, d.h. einen Schaltkontakt aufweisen, so ergibt sich aus der Verwendung des erfindungsgemäßen Kompaktsprungschaltwerks der Vorteil, dass der aufgrund der kompakten Gestaltung nicht beanspruchte Platzbedarf für anderweitige Funktionen, beispielsweise ein Modul zur Störlichtbogenerkennung, verwendet werden kann. Damit sind auch kombinierte Gerätebauformen, welche die Funktionen mehrerer einzelner Schutzschaltgeräte in einem einzigen Gerät mit einer Breite von nur einer Teilungseinheit vereinigen, realisierbar.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des elektromechanischen Schutzschaltgerätes ist das Handbetätigungselement außermittig zwischen den beiden Schmalseiten angeordnet. Die außermittige Anordnung des Handbetätigungselements zwischen den beiden Schmalseiten hat sich insbesondere bei beengten Platzverhältnissen, wie sie in kompakten Schutzschaltgeräten auftreten, als platzsparend und damit als vorteilhaft erwiesen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das elektromechanische Schutzschaltgerät als zweipoliges Kompaktschaltgerät mit einer Gehäusebreite von nur einer Teilungseinheit ausgebildet. Hinsichtlich der Vorteile eines derartigen zweipoligen Kompaktschutzschaltgerätes wird auf die vorstehenden Ausführungen zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen bedienerunabhängigen Kompaktsprungschaltwerks sowie des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes verwiesen.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des bedienerunabhängige Kompaktsprungschaltwerks sowie des elektromechanischen Schaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
    • Figuren 1 und 2
    schematische Darstellungen zum grundsätzlichen Aufbau eines kompakt gestalteten Schutzschaltgerätes in verschiedenen Ansichten;
    Figuren 3 bis 6
    schematische Darstellungen verschiedener Einschaltphasen eines aus dem Stand der Technik bekannten Schaltwerks ohne Sprungfunktion;
    Figuren 7 und 8
    schematische Darstellungen eines Kompaktsprungschaltwerks in einer AUS-Position;
    Figuren 9 bis 12
    schematische Detaildarstellungen des Kompaktsprungschaltwerks;
    Figuren 13 bis 19
    schematische Darstellungen eines Einschaltvorgangs des Kompaktsprungschaltwerks;
    Figuren 20 bis 22
    schematische Darstellungen eines Ausschaltvorgangs des Kompaktsprungschaltwerks;
    Figuren 23 bis 27
    schematische Detaildarstellungen des Sperrhebels des erfindungsgemäßen Kompaktsprungschaltwerks;
    Figuren 28 bis 35
    schematische Darstellungen eines Einschaltvorgangs des erfindungsgemäßen Kompaktsprungschaltwerks;
    Figuren 36 und 37
    schematische Darstellungen einer Zwischenposition des Ausschaltvorgangs des erfindungsgemäßen Kompaktsprungschaltwerks;
  • In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
  • Anhand der Figuren 1 und 2 wird im Folgenden der grundsätzliche Aufbau eines kompakt gestalteten Schutzschaltgerätes 1 näher beschrieben. In Figur 1 ist das Schutzschaltgerät in einer Seitenansicht dargestellt; Figur 2 zeigt eine hierzu korrespondierende Draufsicht. Das Schutzschaltgerät 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches vorzugsweise aus einem Isolierstoff gebildet ist und seinerseits eine Frontseite 3, eine der Frontseite 3 gegenüberüberliegende Befestigungsseite 4, sowie die Frontseite 3 und die Befestigungsseite 4 verbindende Schmal- und Breitseiten 5 und 6 aufweist. Mit Hilfe eines im Bereich der Befestigungsseite 4 am Gehäuse 2 verschiebbar gelagerten Schiebers 7 ist das Schutzschaltgerät 1 an einer Trag- oder Hutschiene (nicht dargestellt) befestigbar. Im Bereich der Frontseite 3 ist ein Handbetätigungselement 41 angeordnet, mit dessen Hilfe das Schutzschaltgerät 1 manuell betätigt, d.h. ein- und ausgeschaltet werden kann.
  • Das Gehäuse 2 ist in Schmalbauweise ausgeführt und weist eine Breite B von nur einer Teilungseinheit TE auf, was ca. 18mm entspricht. In der Mitte des Gehäuses 2 verläuft eine imaginäre Trennlinie 8 (strichliert dargestellt), welche das Gehäuse 2 in zwei annähernd gleich große Teilbereiche - den ersten Strompfadbereich 21 sowie den zweiten Strompfadbereich 22 - unterteilt. In der Darstellung der Figur 1 ist die Trennlinie 8 exakt mittig und parallel zu den Breitseiten 6 orientiert dargestellt. Dies ist jedoch lediglich der schematischen Darstellung der Figur 1 geschuldet und nicht zwingend erforderlich. Vielmehr ist es selbstverständlich möglich, dass einzelne Abschnitte der beiden Strompfadbereiche 21 und 22 einen höheren oder geringeren Platzbedarf in Breitenrichtung aufweisen, weswegen die Trennlinie 8 in diesem Abschnitt nicht mittig und/oder nicht parallel zu den Breitseiten 6 verläuft. Abschnittsweise kann die Trennlinie 8 auch als Trennwand zwischen dem ersten Strompfadbereich 21 und dem zweiten Strompfadbereich 22 ausgebildet sein, beispielsweise um die beiden Bereiche elektrisch voneinander zu isolieren.
  • Sowohl der erste Strompfadbereich 21 als auch der zweite Strompfadbereich 22 ist zum Anschluss jeweils eines externen Anschlussleiters L1 bzw. L2 vorgesehen. Hierzu weisen beide Strompfadbereiche 21, 22 jeweils zwei Anschlussklemmen 23 auf, von denen jeweils eine im Bereich der einen Schmalseite 5 und die andere im Bereich der anderen Schmalseite 5 angeordnet ist. Zur elektrischen Kontaktierung werden die externen Phasenleiter L1 und L2 durch in den Schmalseiten 5 ausgebildete Öffnungen hindurchgeführt und mit den dahinter liegenden Anschlussklemmen 23 elektrisch leitend verbunden.
  • Im Inneren des Gehäuses 2 sind die Anschlussklemmen 23 jedes der beiden Strompfadbereiche 21, 22 über jeweils einen Strompfad, der von der einen Schmalseite 5 zur gegenüberliegenden anderen Schmalseite 5 verläuft, elektrisch leitend miteinander verbunden. Zur Unterbrechung der Strompfade ist im ersten Strompfadbereich 21 ein erster Schaltkontakt 24 angeordnet, welcher im Falle eines elektrischen Kurzschlusses mittels eines ersten magnetischen Auslösers 26 geöffnet werden kann. Entsprechend ist im zweiten Strompfadbereich 22 ein zweiter Schaltkontakt 25 angeordnet, welcher im Falle eines elektrischen Kurzschlusses mittels eines zweiten magnetischen Auslösers 27 geöffnet werden kann. Die magnetischen Auslöser 26 und 27 weisen hierzu jeweils eine Magnetspule auf, mit deren Hilfe ein beweglich gelagerter Stößel betätigbar ist. Bei Auftreten eines durch die Magnetspule fließenden Kurzschlussstroms wird der Stößel von der Magnetspule in Richtung des jeweiligen Schaltkontakts 24 bzw. 25 bewegt, wodurch dieser geöffnet wird.
  • Hinsichtlich des strukturellen Aufbaus des Schutzschaltgerätes 1 sind die beiden magnetischen Auslöser 26 und 27 in Breitenrichtung nicht nebeneinander liegend, sondern aus Platzgründen im Bereich der beiden Schmalseite 5 in dem Gehäuse 2 angeordnet, d.h. aufgenommen und gehaltert. Die beiden Schaltkontakte 24 und 25, die gegenläufig betätigbar sind, sind dabei im Wesentlichen mittig zwischen den beiden magnetischen Auslösern 26 und 27 im Gehäuse 2 angeordnet. Auf diese Weise ist eine äußerst kompakte Anordnung realisierbar.
  • Neben einer Kurzschluss-bedingten Öffnung der Schaltkontakte 24 und 25 durch den ihnen jeweils zugeordneten magnetischen Auslöser 26 bzw. 27 können die beiden Schaltkontakte 24 und 25 auch manuell durch Betätigen des an der Frontseite 3 angeordneten Handbetätigungselements 41 mittels einer hierfür geeigneten Schaltmechanik, welche eine mechanische Verbindung zu den Schaltkontakten 24 und 25 herstellt, betätigt werden.
  • Unterhalb des ersten bzw. zweiten magnetischen Auslösers 26 bzw. 27, d.h. in Richtung der Befestigungsseite 4, ist jeweils eine, dem jeweiligen Auslöser 26 bzw. 27 zugeordnete, erste bzw. zweite Lichtbogenlöschkammer 28 bzw. 29 in dem Gehäuse 2 aufgenommen und gehaltert. Die beiden Lichtbogenlöschkammern 28 und 29 dienen dazu, einen bei Öffnen des jeweils zugeordneten Schaltkontakts 24 bzw. 25 auftretenden Lichtbogen in mehrere Teillichtbögen aufzuteilen, zu kühlen und somit zum Erlöschen zu bringen. Üblicherweise weisen Schutzschaltgeräte auch zumindest einen thermischen Auslöser zur Auslösung des Schutzschaltgerätes im Falle einer thermischen Überlast auf. Thermische Auslöser wirken ebenfalls direkt und/oder indirekt auf den jeweils zugeordneten Schaltkontakt ein, um den diesem zugeordneten Strompfad im Falle einer thermischen Überlast zu unterbrechen. Da dies jedoch nicht erfindungswesentlich ist, wurde auf die Darstellung thermischer Auslöser aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
  • In den Figuren 3 bis 6 sind verschiedene Einschaltphasen eines herkömmlichen, bedienungsabhängigen Einschaltvorgangs eines aus dem Stand der Technik bekannten Schaltwerks 10' ohne Sprungfunktion schematisch dargestellt. Das Schaltwerk 10' weist einen ortsfest im Gehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 angeordneten Festkontakt 81 auf, welcher mit einem relativ dazu bewegbaren Bewegkontakt 71 den Schaltkontakt bildet. Zur Bewegung ist der Bewegkontakt 71 an einem Bewegkontaktträger 70 montiert, welcher über einen Koppelbügel 54 mit einer Klinke 52 (strichliert dargestellt, um die dahinter angeordneten Komponenten deutlicher darzustellen) des Schaltwerks 10' beweglich gekoppelt ist. Die Klinke 52 ist wiederum über einen hinter der Trennwand 8 angeordneten Antriebsbügel 51 (siehe bspw. Figur 6) mit dem Handbetätigungselement 41 beweglich gekoppelt. Mit Hilfe dieser mechanischen Wirkkette ist der Bewegkontaktträger 70 durch ein manuelles Betätigen des Handbetätigungselement 41 betätigbar.
  • Figur 3 zeigt eine AUS-Position des Schaltwerks 10', wobei hier der erste Strompfadbereich eines Kompakt-Schutzschaltgerätes dargestellt ist, das einen prinzipiellen Aufbau mit zwei Schaltstellen entsprechend den Darstellungen der Figuren 1 und 2 aufweist. Der Schaltkontakt ist geöffnet, der Bewegkontakt 71 ist vom Festkontakt 81 deutlich beabstandet.
  • In Figur 4 ist eine Zwischenposition des Einschaltvorgangs dargestellt. Die Klinke 52, die über ein Ende des Antriebsbügels 51 in einem in der Trennwand 8 ausgebildeten Langloch 55 geführt ist, ist in dieser Position ein Stück weit nach unten verschoben und stützt sich über einen an der Klinke 52 ausgebildeten Verklinkungsfortsatz 62 an einer Verklinkungskante 61, welche an einem im Gehäuse 2 schwenkbar gelagerten Auslösehebel 60 ausgebildet ist, ab, wodurch die Verklinkung des Schaltwerks 10' gebildet ist.
  • Aufgrund der Bewegung der Klinke 52 entlang des Langlochs 55 wird das obere Ende des Bewegkontaktträgers 70 aufgrund der mechanischen Kopplung über den Koppelbügel 54 nach rechts unten gedrückt. Eine Schaltfeder 91, welche sich im Gehäuse 2 abstützt, drückt gleichzeitig gegen einen Mittelabschnitt des Bewegkontaktträgers 70, wodurch dessen unteres Ende, an dem der Bewegkontakt 71 angeordnet ist, in Richtung des Festkontakts 81 bewegt wird. An der Trennwand 8 ist ferner ein Anschlag 13 ausgebildet, an dem der Bewegkontaktträger 70 in der in Figur 4 dargestellten Zwischenposition anliegt, wobei der Bewegkontakt 71 den Festkontakt 81 gerade berührt. In diesem Zustand existiert zwischen Festkontakt 81 und Bewegkontakt 71 noch keine Kontaktkraft, weswegen bei Vorhandensein einer elektrischen Spannung ein dynamisches Kontaktabheben und/oder eine Durchzündung mit Entstehung eines Lichtbogens auftreten kann.
  • In Figur 5 ist das Schaltwerk 10' schließlich in seiner EIN-Position dargestellt. Das Handbetätigungselement 41 ist vollständig in seine EIN-Position verbracht, wodurch die Klinke 52 an das untere Ende des Langlochs 55 gedrückt wird. Aufgrund der mechanischen Kopplung über den Koppelbügel 54 wird das obere Ende des Bewegkontaktträgers 70 noch ein Stück weiter nach rechts unten gedrückt. Durch die von der Schaltfeder 91 auf den Bewegkontaktträger 70 aufgebrachte Federkraft wird der am unteren Ende des Bewegkontaktträgers 70 angeordnete Bewegkontakt 71 dabei mit der erforderlichen Kontaktkraft gegen den Festkontakt 81 gedrückt. Damit ist der Schaltkontakt vollständig geschlossen.
  • In Figur 6 ist eine zu Figur 3 korrespondierende Ansicht des zweiten Strompfadbereichs des Kompakt-Schutzschaltgerätes, welches den Darstellungen der Figuren 1 und 2 entsprechend aufgebaut ist und zwei Schaltstellen aufweist, dargestellt, zu unterscheiden anhand des nun links angeordneten Handbetätigungselements 41. In dieser Darstellung ist insbesondere der Antriebsbügel 51, welcher die Klinke 52 mit dem Handbetätigungselement 41 mechanisch koppelt, gut zu erkennen. Zur Unterscheidung der beiden Strompfadbereiche sind die Bezugszeichen der einzelnen Komponenten des zweiten Strompfadbereichs mittels eines an das ursprüngliche Bezugszeichen angefügten "'" indiziert, entsprechen aber ansonsten den Komponenten des ersten Strompfadbereichs.
  • Die Figuren 7 und 8 zeigen schematische Darstellungen eines Kompaktsprungschaltwerks 10 in einer AUS-Position. Hinsichtlich seines mechanischen Aufbaus ähnelt das Kompaktsprungschaltwerk 10 dem in den Figuren 3 bis 6 dargestellten herkömmlichen Schaltwerk 10' ohne Sprungfunktion. Aus diesem Grund weisen identische Komponenten, welche in beiden Schaltwerk-Varianten verwendet werden, identische Bezugszeichen auf. In der dargestellten AUS-Position des Kompaktsprungschaltwerks 10 befindet sich auch das Handbetätigungselement 41 in seiner AUS-Position, welche der maximal möglichen Drehposition im Uhrzeigersinn entspricht. Dementsprechend ist der Schaltkontakt geöffnet, der Bewegkontakt 71 ist vom Festkontakt 81 deutlich beabstandet. Der Verklinkungsfortsatz 62 der Klinke 52 ist noch nicht an der Verklinkungskante 61 des Auslösehebels 60 verklinkt. Der Bewegkontaktträger 70 liegt am ortsfest im Gehäuse 2 ausgebildeten Anschlag 13 auf.
  • Im Unterschied zu dem in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Schaltwerk 10' ohne Sprungfunktion weist das in den Figuren 7 bis 22 dargestellte Kompaktsprungschaltwerk 10 zusätzlich einen einteilig ausgebildeten Sperrhebel 200 auf, welcher in den Figuren 9 bis 12 in mehreren Ansichten detailliert dargestellt ist. Der Sperrhebel 200 weist an seinem oberen Ende ein Langloch 213 mit einer Anlagekontur 214 auf, welches mit dem Ende des Antriebsbügels 51 in Eingriff steht, wodurch eine mechanisch Kopplung des Sperrhebels 200 mit der Klinke 52 realisiert ist: wird die Klinke 52 über den Antriebsbügel 51 nach unten gedrückt, so bewegt sich das Ende des Antriebsbügels 51 in dem in der Trennwand 8 ausgebildeten Langloch 55 ebenfalls nach unten. Sobald der Antriebsbügel 51 dabei auf die am unteren Ende des Langlochs 213 ausgebildete Anlagekontur 214 trifft, wird der Sperrhebel 200 in einer ersten Richtung x ebenfalls mit nach unten in Richtung des Schaltkontakts 71, 81 bewegt.
  • An seinem unteren Ende weist der Sperrhebel 200 einen Führungszapfen 211 auf, welcher sich an einer am Gehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 ausgebildeten Führungskontur 11 abstützt und bei einer Bewegung des Sperrhebels 200 nach unten daran entlanggleitet. Die Führungskontur erstreckt sich in Richtung des Schaltkontakts 71, 81 nach unten hin bis zu einer ebenfalls am Gehäuse 2 ausgebildeten Abfallkante 12. Ab dort kann sich der Führungszapfen 211 nicht mehr an der Führungskontur 11 abstützen und bewegt sich bei entsprechender Kraftbeaufschlagung in einer zweiten Richtung y, welche quer zur ersten Richtung x orientiert ist, nach links. Zum Zurückstellen des Sperrhebels 200 weist das Kompaktsprungschaltwerk 10 eine beispielhaft als Dreh- oder Schenkelfeder ausgebildete Rückstellfeder 31 auf, welche sich am Gehäuse 2 abstützt und gegen das untere Ende des Sperrhebels 200 entgegen der zweiten Richtung y drückt.
  • Weiterhin weist der Sperrhebel 200 an seinem unteren Ende eine nasenartige Sperrkontur 212 auf, welche in der in den Figuren 7 und 8 dargestellten AUS-Position keinerlei Funktion hat, jedoch bei einer Bewegung des Sperrhebels 200 in der ersten Richtung x nach unten die Funktion einer Anlagekontur für den Bewegkontaktträger 70 vom ortsfest im Gehäuse 2 angeordneten Anschlag 13 übernimmt. Mit Hilfe dieser, durch die Sperrkontur 212 gebildeten, beweglichen Anlagekontur kann der Bewegkontakt 71 länger auf Abstand zum Festkontakt 81 gehalten werden, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Handbetätigungselement 41 bewegt wird. Der Schaltkontakt wird somit länger offengehalten und schließt schlagartig erst in dem Moment, in dem der Führungszapfen 211 sich über die Abfallkante 12 hinaus bewegt und sich nicht mehr an der Führungskontur 11 abstützen kann. Dieser Effekt eines bedienerunabhängigen Einschaltvorgangs wird im Folgenden anhand der Darstellung der Figuren 13 bis 19 näher beschrieben.
  • Anknüpfend and die Darstellungen der Figuren 7 und 8, welche das Kompaktsprungschaltwerk 10 in seiner AUS-Position zeigen, ist in den Figuren 13 und 14 ist eine erste Zwischenposition dargestellt - wobei Figur 14 wiederum eine Detaildarstellung zu Darstellung der Figur 13 zeigt. In dieser ersten Zwischenposition ist das Handbetätigungselement 41 ein Stück weit in Richtung seiner EIN-Position, d.h. im Gegenuhrzeitersinn, verstellt. Entsprechend ist die Klinke 52, angetrieben über die mechanische Kopplung mit Handbetätigungselement 41 über den Antriebsbügel 51, in dem in der Trennwand 8 ausgebildeten Langloch 55 ein Stück weit nach unten verschoben. Aufgrund dessen stützt sich die Klinke 52 über den daran ausgebildeten Verklinkungsfortsatz 62 an der Verklinkungskante 61 des Auslösehebel 60 ab, wodurch die Verklinkung des Kompaktsprungschaltwerks 10 gebildet ist.
  • Weiterhin hat das Ende des im Langloch 55 geführten Antriebsbügels 51 in dieser ersten Zwischenposition die Anlagekontur 214, d.h. das untere Ende des Sperrhebel-Langlochs 213 erreicht, so dass der Sperrhebel 200 bei einer weiteren Bewegung des Handbetätigungselements 41 in Richtung seiner EIN-Position - ebenfalls angetrieben über den Antriebsbügel 51 - in der ersten Richtung x in Richtung des Schaltkontakts 71, 81 bewegt wird. Der Bewegkontaktträger 70 liegt zwar noch am ortsfest im Gehäuse 2 angeordneten Anschlag 13 an, berührt jedoch nun bereits auch die nasenartige Sperrkontur 212, welche am unteren Ende des Sperrhebels 200 ausgebildet ist.
  • In den Figuren 15 und 16 ist eine zweite Zwischenposition dargestellt - wobei Figur 16 wiederum eine Detaildarstellung zu Darstellung der Figur 15 zeigt. Das Handbetätigungselement 41 ist wiederum ein Stück weiter im Gegenuhrzeitersinn in Richtung seiner EIN-Position verstellt. Der Bewegkontakt 71 bewegt sich dabei auf den Festkontakt 81 zu. Nach Überwindung aller Lagerspiele und Elastizitäten übernimmt dabei die am unteren Ende des Sperrhebels 200 ausgebildete Sperrkontur 212 die Funktion des Bewegkontaktträger-Anschlags vom ortsfest im Gehäuse 2 ausgebildeten Anschlag 13. Die Funktion des Bewegkontaktträger-Anschlags ist somit nicht mehr ortsfest, sondern - in Gestalt der am Sperrhebel 200 ausgebildeten Sperrkontur 212 - beweglich ausgebildet: durch weiteres Betätigen des Handbetätigungselement 41 in Richtung seiner EIN-Position wird die Sperrkontur 212 mit der Bewegung des Sperrhebels 200 in der ersten Richtung x in Richtung des Schaltkontakts 71, 81 bewegt. Weiterhin verhindert der ebenfalls am unteren Ende des Sperrhebels 200 ausgebildete Führungszapfen 211, welcher sich an der ortsfest im Gehäuse 2 angeordneten Steuerkontur 11 abstützt, eine Kontaktberührung von Bewegkontakt 71 und Festkontakt 81. Der Schaltkontakt 71, 81 wird zwangsweise in leicht geöffneter Position gehalten, so dass ein Durchzünden oder die Entstehung eines Lichtbogens wirksam verhindert werden.
  • In den Figuren 17 und 18 sind eine dritte bzw. vierte Zwischenposition des Kompaktsprungschaltwerks 10 dargestellt. Im Vergleich zu den in Figur 16 dargestellten zweiten Zwischenposition ist das Handbetätigungselement 41 in der in Figur 17 dargestellten dritten Zwischenposition noch ein Stück weiter im Gegenuhrzeitersinn in Richtung seiner EIN-Position verstellt. Das obere Ende des Bewegkontaktträgers 70 ist über den Koppelbügel 54 ein Stück weiter nach rechts unten verschoben und wird von der Schaltfeder 91 (siehe Fig.13) gegen die Sperrkontur 212 des Sperrhebels 200 gedrückt, welcher sich wiederum über den Führungszapfen 211 an der am Gehäuse 2 ausgebildeten Führungskontur 11 abstützt.
  • Im Unterschied dazu ist der Führungszapfen 211 des Sperrhebels 200 in der in Figur 18 dargestellten vierten Zwischenposition über die Abfallkante 12 hinaus verschoben, so dass er sich nicht mehr an der Führungskontur 11 abstützen kann. Infolgedessen wird das untere Ende des Bewegkontaktträgers 70 mit dem daran angeordneten Bewegkontakt 71 - angetrieben von der durch die Schaltfeder 91 auf den Bewegkontaktträger 70 ausgeübten Federkraft - schlagartig in der zweiten Richtung y in Richtung des Festkontakts 81 bewegt. Das auf diese Weise bewirkte Schließen des Schaltkontakts 71, 81 ist somit unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit, mit der das Handbetätigungselement 41 in Richtung seiner EIN-Position bewegt wird. Weiterhin ist bereits in der hier dargestellten vierten Zwischenposition die Kontaktkraft zwischen Festkontakt 81 und Bewegkontakt 71 deutlich größer Null, so dass die vorstehend beschriebenen negativen Begleiterscheinungen beim Schließen eines bestromten Schaltkontakts - beispielsweise die Bildung eines Lichtbogens oder das dynamische Kontaktabheben - wirksam vermieden werden können.
  • In Figur 19 ist schließlich die finale EIN-Position des Kompaktsprungschaltwerks 10 dargestellt. Das Handbetätigungselement 41 befindet sich in seiner finalen EIN-Position, welche durch einen Gehäuseanschlag begrenzt ist. Über den Koppelbügel 54 ist das obere Ende des Bewegkontaktträgers 70 maximal nach rechts gedrückt; durch die Schaltfeder 91 wird das untere Ende des Bewegkontaktträgers 70 mit dem daran angeordneten Bewegkontakt 71 entsprechend mit maximaler Kraft nach links gegen den Festkontakt 81 gedrückt. Damit ist ein widerstandsarmer und sicherer Stromfluss über den Schaltkontakt 71, 81 realisierbar.
  • Der beim Einschaltvorgang, d.h. vor dem eigentlichen Schlie-βen des Schaltkontakts 71, 81 erforderliche, vordefinierte Kontaktabstand ist hauptsächlich durch die Geometrie der Führungskontur 11 sowie die konstruktive Ausformung der nasenartigen Sperrkontur 212 beeinflussbar. Die Geometrie der Führungskontur 11 bzw. konstruktive Gestaltung der nasenartigen Sperrkontur 212 sind hierbei nur beispielhaft zu verstehen - andere konstruktive Ausführungen, welche denselben Effekt bewirken, sind im Sinne der Erfindung ebenfalls verwendbar. Durch die zwangsgesteuerte Bewegung des Bewegkontaktträger-Anschlags in Gestalt der Sperrkontur 212 wird das aus dem Stand der Technik für Kompaktschaltgeräte bekannte, bedienerabhängige Schließen eines Schaltkontakts durch kontinuierliche Annäherung des Bewegkontakts 71 an den Festkontakt 81 durch ein zwangsgesteuertes und bedienerunabhängiges, schlagartiges Schließen des Schaltkontakts 71, 81 - bei vordefinierter Schaltstellung des Handbetätigungselements 41 sowie vordefinierter Kontaktkraft größer Null - ersetzt.
  • Korrespondierend zu den Darstellungen der Figuren 13 bis 19 sind in den Figuren 20 bis 22 drei Zwischenpositionen des Ausschaltvorgangs des Kompaktsprungschaltwerks 10 schematisch dargestellt. Startpunkt der Betrachtung ist die bereits in Figur 19 dargestellte EIN-Position des Kompaktsprungschaltwerks 10, Endpunkt die in den Figuren 7 und 8 dargestellte und vorstehend beschriebene AUS-Position. Zum Ausschalten des Schutzschaltgerätes 1 wird das Handbetätigungselement 41 im Uhrzeigersinn nach rechts bewegt. Über den mit dem Handbetätigungselement 41 gekoppelten Antriebsbügel 51 wird die Klinke 52 in dem in der Trennwand 8 ausgebildeten Langloch 55 nach oben gezogen. Weiterhin wird über den mit der Klinke 52 gekoppelten Koppelbügel 54 der Bewegkontaktträger 70 betätigt. Der Sperrhebel 200 wird dabei noch nicht betätigt, da das Langloch 213 des Sperrhebel 200 zunächst einen Freilauf für das Ende des Antriebsbügels 51 darstellt. Erst wenn der Antriebsbügel 51 das obere Ende des Langlochs 213 erreicht hat, wird der Sperrhebel 200 durch das Ende des Antriebsbügels 51 entgegen der ersten Richtung x wieder in seine Ausgangslage - die in den Figuren 7 und 8 dargestellte AUS-Position - zurückbewegt.
  • Darüber hinaus wird die Bewegung des Sperrhebels 200 zu Beginn des Ausschaltvorgangs durch den Bewegkontaktträger 70 im Zusammenwirken mit der Abfallkante 12 noch blockiert, bis schließlich durch das Wegbewegen des Bewegkontaktträgers 70 genügend Raum für das Zurückführen des Sperrhebels 200 vorhanden ist. Der Sperrhebel 200 wird von der Rückstellfeder 31 dauerhaft mit einer Federkraft beaufschlagt, welche den Sperrhebel 200 entgegen der zweiten Richtung y drängt. Die Rückstellfeder 31 ist dabei so dimensioniert, dass die auf den Sperrhebel 200 wirkende Federkraft gerade ausreicht, um die Massekraft des Sperrhebels 200 sowie die bei der Rückstellbewegung auftretenden Reibungskräfte zu überwinden. Solange der Sperrhebel 200 blockiert ist, muss eine geeignete Kompensationsgeometrie - hier das Langloch 213 - vorhanden sein, um den Bewegungsablauf des Handbetätigungselements 41 nicht zu blockieren.
  • Alternativ zu der hier verwendeten Rückstellfeder 31 könnte auch eine eigene Steuerkontur zur Umgehung der durch die Abfallkante 12 gebildeten Sprungkontur für das Zurückstellen des Sperrhebels 200 verwendet werden. Aus Platz- sowie aus Zuverlässigkeits- und Stabilitätsgründen erscheint die Verwendung einer Rückstellfeder jedoch sinnvoller.
  • In den Figuren 23 bis 27 ist ein Ausführungsbeispiel des Sperrhebels 200 des erfindungsgemäßen Kompaktsprungschaltwerks 10 in verschiedenen Ansichten schematisch dargestellt. Der Sperrhebel 200 ist nunmehr zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem ersten Teil 201 sowie einem zweiten Teil 202, welche beweglich miteinander gekoppelt sind. Um die Einbaulage des zweiteiligen Sperrhebels 200 zu verdeutlichen sind in den Figuren 28 bis 37 verschiedene Schaltzustände des Kompaktsprungschaltwerks 10 mit zweiteiligem Sperrhebel 200 schematisch dargestellt.
  • Am ersten Teil 201 des zweiteiligen Sperrhebels 200 ist ein Drehzapfen 227 ausgebildet, welcher im montierten Zustand in einer am zweiten Teil 202 ausgebildeten, langlochartigen Kulisse 229 geführt ist. Zusätzlich ist an jedem der beiden Teile 201, 202 eine Berührfläche 228 ausgebildet, welche als Führung bei einer Relativbewegung zwischen dem ersten Teil 201 und dem zweiten Teil 202 dient.
  • Die Ankopplung des Sperrhebels 200 an das Handbedienelement 41 mittels des Antriebsbügels 51 ist wiederum über ein Langloch 223 mit entsprechender Anlagekontur 224 realisiert, welches am oberen Ende des zweiten Teils 202 ausgebildet ist. Die Anlagekontur 224 steht bei einer Bewegung des Sperrhebels 200 in der ersten Richtung x mit dem Ende des Antriebsbügels 51 in Eingriff, wodurch eine mechanische Kopplung des Sperrhebels 200 mit der Klinke 52 realisiert ist: wird die Klinke 52 über den Antriebsbügel 51 nach unten gedrückt, so bewegt sich das Ende des Antriebsbügels 51 in dem in der Trennwand 8 ausgebildeten Langloch 55 ebenfalls nach unten. Sobald der Antriebsbügel 51 dabei auf die am unteren Ende des Langlochs 223 ausgebildete Anlagekontur 214 trifft, wird das zweite Teil 202 des Sperrhebels 200 in der ersten Richtung x ebenfalls mit nach unten in Richtung des Schaltkontakts 71, 81 bewegt.
  • An den beiden Teilen 201 und 202 des zweiteiligen Sperrhebels 200 ist je eine Mitnehmerkontur 225 bzw. 226 ausgebildet. Über die am zweiten Teil 202 ausgebildete Mitnahmekontur 226 sowie die hierzu korrespondierende, am ersten Teil 201 ausgebildete Mitnahmekontur 227 wird auch das erste Teil 201 des zweiteilig ausgebildeten Sperrhebels 200 - synchron mit dem zweiten Teil 202 - in der ersten Richtung x in Richtung des Schaltkontakts 71, 81 bewegt.
  • Am unteren Ende des ersten Teils 201 des Sperrhebels 200 ist der Führungszapfen 221 angeformt, welcher sich an einer am Gehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 ausgebildeten Führungskontur 11 abstützt und bei einer Bewegung des Sperrhebels 200 nach unten daran entlanggleitet. Die Führungskontur 11 erstreckt sich in Richtung des Schaltkontakts 71, 81 nach unten hin bis zu einer ebenfalls am Gehäuse 2 ausgebildeten Abfallkante 12. Ab dort kann sich der Führungszapfen 221 nicht mehr an der Führungskontur 11 abstützen und bewegt sich bei entsprechender Kraftbeaufschlagung in einer zweiten Richtung y, welche quer zur ersten Richtung x orientiert ist, nach links. Zum Zurückstellen des Sperrhebels 200 weist auch das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel des Kompaktsprungschaltwerks 10 eine beispielhaft als Dreh- oder Schenkelfeder ausgebildete Rückstellfeder 31 auf, welche sich am Gehäuse 2 abstützt und gegen das untere Ende des Sperrhebels 200 entgegen der zweiten Richtung y drückt.
  • Auch der Sperrhebel 200 gemäß des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels weist an seinem unteren Ende eine nasenartige Sperrkontur 222 auf, welche in der in Figur 28 dargestellten AUS-Position des Kompaktsprungschaltwerks 10 keinerlei Funktion hat, jedoch bei einer Bewegung des Sperrhebels 200 in der ersten Richtung x wiederum die Funktion eines Anlagekontur für den Bewegkontaktträger 70 vom ortsfest im Gehäuse 2 angeordneten Anschlag 13 übernimmt. Mit Hilfe dieser, durch die Sperrkontur 222 gebildeten, beweglichen Anlagekontur kann der Bewegkontakt 71 länger auf Abstand zum Festkontakt 81 gehalten werden, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Handbetätigungselement 41 bewegt wird. Der Schaltkontakt wird somit länger offengehalten und schließt schlagartig erst in dem Moment, in dem der Führungszapfen 221 sich über die Abfallkante 12 hinaus bewegt und sich nicht mehr an der Führungskontur 11 abstützen kann. Dieser Effekt eines bedienerunabhängigen Einschaltvorgangs wird im Folgenden anhand der Darstellung der Figuren 28 bis 35 näher beschrieben.
  • Anhand der Figuren 28 bis 35 wird im Folgenden der Einschaltvorgang des erfindungsgemäßen Kompaktsprungschaltwerks 10 näher erläutert. Figur 28 zeigt - analog zu den Figuren 7 und 8 - eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kompaktsprungschaltwerks 10 in einer AUS-Position. Die Figuren 29 bis 34 zeigen schematisch - analog zu den Darstellungen der Figuren 9 bis 18 - chronologisch aufeinander folgende Zwischenpositionen des Einschaltvorgangs des erfindungsgemä-βen Kompaktsprungschaltwerks. In Figur 35 ist schließlich - analog zu Figur 19 - die finale EIN-Position des erfindungsgemäßen Kompaktsprungschaltwerks 10 bei Verwendung des zweiteiligen Sperrhebels 200 schematisch dargestellt.
  • Figur 29 zeigt eine erste Zwischenposition, bei der das Handbetätigungselement 41 im Vergleich zu Figur 28 ein Stück weit in Richtung seiner EIN-Position, d.h. im Gegenuhrzeitersinn, verstellt ist. Entsprechend ist die Klinke 52, angetrieben über die mechanische Kopplung mit Handbetätigungselement 41 über den Antriebsbügel 51, in dem in der Trennwand 8 ausgebildeten Langloch 55 ein Stück weit nach unten verschoben und stützt sich über den an der Klinke 52 ausgebildeten Verklinkungsfortsatz 62 an der Verklinkungskante 61 des Auslösehebel 60 ab (siehe Figur 30), wodurch die Verklinkung des Kompaktsprungschaltwerks 10 gebildet ist.
  • Weiterhin hat das Ende des im Langloch 55 geführten Antriebsbügels 51 in dieser ersten Zwischenposition die Anlagekontur 224 (siehe Figuren 23ff), d.h. das untere Ende des Sperrhebel-Langlochs 223 erreicht, so dass das zweite Teil 201 des Sperrhebels 200 bei einer weiteren Bewegung des Handbetätigungselements 41 in Richtung seiner EIN-Position - ebenfalls angetrieben über den Antriebsbügel 51 - in der ersten Richtung x in Richtung des Schaltkontakts 71, 81 bewegt wird. Da der Drehzapfen 227 bereits in der in Figur 28 dargestellten AUS-Position am oberen Ende der Kulisse 229 angelegen hat, berühren sich die beiden Mitnahmekonturen 225, 226 des ersten und zweiten Teils 201, 202, so dass auch das erste Teil 201 in dieser frühen Einschaltphase bereits vom zweiten Teil 202 mitgenommen und in der ersten Richtung x in Richtung des Schaltkontakts 71, 81 bewegt wird. Der Bewegkontaktträger 70 liegt in der in Figur 29 dargestellten ersten Zwischenposition zwar noch am ortsfest im Gehäuse 2 angeordneten Anschlag 13 an, berührt jedoch nun bereits auch die nasenartige Sperrkontur 222, welche am unteren Ende des ersten Teils 201 des Sperrhebels 200 ausgebildet ist.
  • In Figur 30 ist eine zweite Zwischenposition dargestellt, bei der das Handbetätigungselement 41 im Vergleich zu Figur 28 ein weiteres Stück weit in Richtung seiner EIN-Position, d.h. im Gegenuhrzeitersinn, verstellt ist. Der Bewegkontakt 71 bewegt sich dabei auf den Festkontakt 81 zu. Nach Überwindung aller Lagerspiele und Elastizitäten übernimmt dabei die am unteren Ende des Sperrhebels 200 ausgebildete Sperrkontur 222 die Funktion des Bewegkontaktträger-Anschlags vom ortsfest im Gehäuse 2 ausgebildeten Anschlag 13. Die Funktion des Bewegkontaktträger-Anschlags ist somit nicht mehr ortsfest, sondern - in Gestalt der am ersten Teil 201 des Sperrhebels 200 ausgebildeten Sperrkontur 222 - beweglich ausgebildet: durch weiteres Betätigen des Handbetätigungselement 41 in Richtung seiner EIN-Position wird die Sperrkontur 222 mit der Bewegung des Sperrhebels 200 in der ersten Richtung x in Richtung des Schaltkontakts 71, 81 bewegt. Weiterhin verhindert der ebenfalls am unteren Ende des ersten Teils 201 des Sperrhebels 200 ausgebildete Führungszapfen 221, welcher sich an der ortsfest im Gehäuse 2 angeordneten Steuerkontur 11 abstützt, eine Kontaktberührung von Bewegkontakt 71 und Festkontakt 81. Der Schaltkontakt 71, 81 wird zwangsweise in leicht geöffneter Position gehalten, so dass ein Durchzünden oder die Entstehung eines Lichtbogens wirksam verhindert werden.
  • Analog zu Figur 17 ist in den Figuren 31 und 32 ist eine dritte Zwischenposition des Kompaktsprungschaltwerks 10 - nun aber mit zweiteiligem Sperrhebel 200 - dargestellt, wobei Figur 32 eine Detaildarstellung zur Darstellung zu Figur 31 zeigt. Im Vergleich zu der in Figur 30 dargestellten zweiten Zwischenposition ist das Handbetätigungselement 41 in der dritten Zwischenposition noch ein Stück weiter im Gegenuhrzeitersinn in Richtung seiner EIN-Position verstellt. Das obere Ende des Bewegkontaktträgers 70 ist über den Koppelbügel 54 ein Stück weiter nach rechts unten verschoben und wird von der Schaltfeder 91 (siehe bspw. Fig.13) gegen die Sperrkontur 222 des zweiten Teils des Sperrhebels 200 gedrückt, welcher sich wiederum über den am ersten Teil 201 des Sperrhebels 200 angeformten Führungszapfen 221 an der am Gehäuse 2 ausgebildeten Führungskontur 11 abstützt.
  • Analog zu Figur 18 ist in den Figuren 33 und 34 ist eine vierte Zwischenposition des Kompaktsprungschaltwerks 10 - nun aber mit zweiteiligem Sperrhebel 200 - dargestellt, wobei Figur 32 eine Detaildarstellung zur Darstellung zu Figur 31 zeigt. Das Handbetätigungselement 41 ist noch ein Stück weiter in Richtung seiner EIN-Position verstellt, wodurch der am ersten Teil 201 des Sperrhebels 200 ausgebildete Führungszapfen 221 über die Abfallkante 12 hinaus verschoben wurde, so dass er sich nicht mehr an der im Gehäuse 2 ausgebildeten Führungskontur 11 abstützen kann. Infolgedessen wird das untere Ende des Bewegkontaktträgers 70 mit dem daran angeordneten Bewegkontakt 71 - angetrieben von der durch die Schaltfeder 91 (siehe bspw. Fig.13) auf den Bewegkontaktträger 70 ausgeübten Federkraft - schlagartig in der zweiten Richtung y in Richtung des Festkontakts 81 bewegt. Das auf diese Weise bewirkte Schließen des Schaltkontakts 71, 81 ist somit unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit, mit der das Handbetätigungselement 41 in Richtung seiner EIN-Position bewegt wird. Weiterhin ist bereits in der hier dargestellten vierten Zwischenposition die Kontaktkraft zwischen Festkontakt 81 und Bewegkontakt 71 deutlich größer Null, so dass die vorstehend beschriebenen negativen Begleiterscheinungen beim Schließen eines bestromten Schaltkontakts - beispielsweise die Bildung eines Lichtbogens oder das dynamische Kontaktabheben - wirksam vermieden werden können.
  • In Figur 35 ist schließlich die finale EIN-Position des Kompaktsprungschaltwerks 10 mit zweiteiligem Sperrhebel 200 schematisch dargestellt. Das Handbetätigungselement 41 befindet sich in seiner finalen EIN-Position, welche durch einen Gehäuseanschlag begrenzt ist. Über den Koppelbügel 54 ist das obere Ende des Bewegkontaktträgers 70 maximal nach rechts gedrückt; durch die Schaltfeder 91 (siehe bspw. Fig.13) wird das untere Ende des Bewegkontaktträgers 70 mit dem daran angeordneten Bewegkontakt 71 entsprechend mit maximaler Kraft nach links gegen den Festkontakt 81 gedrückt. Damit ist ein widerstandsarmer und sicherer Stromfluss über den Schaltkontakt 71, 81 realisierbar.
  • Während der Einschaltbewegung werden Bewegkontakt 71 und Festkontakt 81 bis zur dritten Zwischenposition voneinander beabstandet zwangsgeführt. Der dabei auftretende, vordefinierte Kontaktabstand ist hauptsächlich durch die Geometrie der am Gehäuse 2 ausgebildeten Führungskontur 11 sowie die konstruktiven Ausformungen der nasenartigen Sperrkontur 222 einerseits und der am ersten und am zweiten Teil 201, 202 ausgebildeten Berührflächen 228 andererseits beeinflussbar. Die in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Geometrien der Führungskontur 11, der Sperrkontur 222 sowie der Berührflächen 228 sind hierbei nur beispielhaft zu verstehen - andere konstruktive Ausführungen, welche denselben Effekt bewirken, sind im Sinne der Erfindung ebenfalls verwendbar. Durch die zwangsgesteuerte Bewegung des Bewegkontaktträger-Anschlags in Gestalt der Sperrkontur 222 wird anstelle des bereits aus dem Stand der Technik bekannten, bedienerabhängige Schließen eines Schaltkontakts durch kontinuierliche Annäherung des Bewegkontakts 71 an den Festkontakt 81 erfindungsgemäß ein zwangsgesteuertes und bedienerunabhängiges, schlagartiges Schließen des Schaltkontakts 71, 81 - bei vordefinierter Schaltstellung des Handbetätigungselements 41 sowie vordefinierter Kontaktkraft größer Null - erreicht.
  • In den Figuren 36 und 37 ist eine Zwischenpositionen des Ausschaltvorgangs des erfindungsgemäßen Kompaktsprungschaltwerks 10 schematisch dargestellt, wobei Figur 37 eine Detaildarstellung zur Darstellung zu Figur 36 zeigt. Startpunkt der Betrachtung des Ausschaltvorgangs ist die in Figur 35 dargestellte EIN-Position des Kompaktsprungschaltwerks 10, Endpunkt der Betrachtung die in Figur 28 dargestellte und vorstehend beschriebene AUS-Position.
  • Zum Ausschalten des Schutzschaltgerätes 1 wird das Handbetätigungselement 41 im Uhrzeigersinn nach rechts bewegt. Über den mit dem Handbetätigungselement 41 gekoppelten Antriebsbügel 51 wird die Klinke 52 in dem in der Trennwand 8 ausgebildeten Langloch 55 nach oben gezogen. Weiterhin wird über den mit der Klinke 52 gekoppelten Koppelbügel 54 der Bewegkontaktträger 70 betätigt. Zu Beginn des Ausschaltvorgangs wird das zweite Teil 202 des Sperrhebels 200 noch nicht betätigt, da das am zweiten Teil 202 ausgebildete Langloch 223 hier zunächst einen Freilauf für das Ende des Antriebsbügels 51 darstellt, bis dieser das obere Ende des Langlochs 223 erreicht hat. Im weiteren Verlauf des Ausschaltvorgangs erreicht der Antriebsbügel 51 das obere Ende des Langlochs 223, wodurch das zweite Teil des Sperrhebels 200 durch den Antriebsbügel 51 entgegen der ersten Richtung x wieder in seine Ausgangslage zurückbewegt wird.
  • Das erste Teil 201 des Sperrhebels 200 wird zu Beginn des Ausschaltvorgangs durch das zweite Teil 202, die Abfallkante 12 sowie den Bewegkontaktträger 70 solange blockiert, bis schließlich durch das Wegbewegen des Bewegkontaktträgers 70 genügend Platz für das Zurückführen des zweiteiligen Sperrhebels 200 vorhanden ist. Das erste Teil 201 des Sperrhebels 200 wird hierzu von der Rückstellfeder 31 dauerhaft mit einer Federkraft beaufschlagt, welche das erste Teil 201 entgegen der zweiten Richtung y drängt. Die Rückstellfeder 31 ist dabei so dimensioniert, dass die auf das erste Teil des Sperrhebels 200 wirkende Federkraft gerade ausreicht, um die Massekräfte des zweiteiligen Sperrhebels 200 sowie die bei der Rückstellbewegung auftretenden Reibungskräfte zu überwinden. Solange das erste Teil des Sperrhebels 200 blockiert ist, muss eine geeignete Kompensationsgeometrie - hier das am zweiten Teil 202 ausgebildete Langloch 223 - vorhanden sein, um den Bewegungsablauf des Handbetätigungselements 41 nicht zu blockieren.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kompaktsprungschaltwerks 10 ist es möglich, auch bei Kompaktschutzschaltgeräten 1, in deren Gehäuse 2 bei einer Gehäusebreite B von nur einer Teilungseinheit zwei Strompfadbereiche mit jeweils einem Schaltkontakt 71, 81 bzw. 71`, 81` angeordnet sind, die negativen Folgen eines "schleichenden" Einschaltvorgangs, bei dem das Handbetätigungselement 41 mit geringer Betätigungsgeschwindigkeit von seiner AUS-Position in seine EIN-Position verbracht wird - insbesondere beim Draufschalten auf einen bestehenden Kurzschluss - zu vermeiden. Da der Schaltkontakt zunächst zwangsgeführt offengehalten wird - Bewegkontakt 71 und Festkontakt 81 sind zwangsweise beabstandet - wird ein Durchzünden des Schaltkontakts, und damit das Entstehen eines Lichtbogens, selbst im Falle eines bestehenden Kurzschlusses wirksam vermieden. Damit wird ein unnötiges Aufheizen der Kontaktzone bis hin zum Aufschmelzen der Kontaktelemente vermieden, wodurch die Gefahr des Kontaktverschweißens deutlich reduziert wird, was die Zuverlässigkeit des Schutzschaltgerätes deutlich erhöht.
  • Auch die an den Schaltkontakt angrenzenden Bauteile werden keiner unnötigen thermischen Belastung ausgesetzt, was die Lebensdauer der Komponenten - und damit die Standfestigkeit des Schutzschaltgerätes - deutlich erhöht. Dies ist insbesondere bei kompakten Schutzschaltgeräten - wegen der dort aufgrund der kompakten Anordnung der Komponenten vorherrschenden Entwärmungsproblematik - besonders vorteilhaft.
  • Weiterhin ist das erfindungsgemäße Kompaktsprungschaltwerk 10 aufgrund seiner konstruktiven Gestaltung insbesondere für zweipolige Kompaktschutzschaltgeräte 1 mit zwei schaltbaren Strompfaden in einer Teilungseinheit und entgegengesetzt orientierter Schließrichtung der beiden Bewegkontakte 71, 71' besonders geeignet. Dies gilt auch für Geräteausführungen, mit außermittig angeordnetem Handbetätigungselement 41, da hier der Antrieb des Sperrhebels 200 nur mittelbar auf den Sprungmechanismus wirkt.
  • Der Sprungzeitpunkt, bei dem der Schaltkontakt durch schlagartiges Auftreffen des Bewegkontakts 71 auf den Festkontakt 81 geschlossen wird, hängt zwar vom Betätigungswinkel des Handbetätigungselements 41 ab, ist aber aufgrund der mehrteiligen Anordnung leicht anpassbar, d.h. auf einen vordefinierten Betätigungswinkel einstellbar. Die konstruktive Ausführung des Kompaktsprungschaltwerks 10 ist aufgrund ihrer Mehrteiligkeit relativ toleranzunempfindlich, was sich äußerst vorteilhaft auf die Herstellung und Montage der einzelnen Komponenten, und damit auf die Herstellkosten - auswirkt.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Schutzschaltgerät
    2
    Gehäuse
    3
    Frontseite
    4
    Befestigungsseite
    5
    Schmalseite
    6
    Breitseite
    7
    Schieber
    8
    Trennlinie
    10
    Kompaktsprungschaltwerk
    10'
    Schaltwerk
    11
    Führungskontur
    12
    Abfallkante
    13
    Anschlag
    21
    erster Strompfadbereich
    22
    zweiter Strompfadbereich
    23
    Anschlussklemme
    24
    erster Schaltkontakt
    25
    zweiter Schaltkontakt
    26
    erster magnetischer Auslöser
    27
    zweiter magnetischer Auslöser
    28
    erste Lichtbogenlöschkammer
    29
    zweite Lichtbogenlöschkammer
    31
    Rückstellfeder
    41
    Handbetätigungselement
    51
    Antriebsbügel
    52
    Klinke
    54
    Koppelbügel
    55
    Langloch
    60
    Auslösehebel
    61
    Verklinkungskante
    62
    Verklinkungsfortsatz
    70
    Bewegkontaktträger
    70`
    weiterer Bewegkontaktträger
    71
    Bewegkontakt
    71'
    weiterer Bewegkontakt
    81
    Festkontakt
    81'
    weiterer Festkontakt
    91
    Schaltfeder
    200
    Sperrhebel
    201
    erstes Teil
    202
    zweites Teil
    211
    Führungszapfen
    212
    Sperrkontur
    213
    Langloch
    214
    Anlagekontur
    221
    Führungszapfen
    222
    Sperrkontur
    223
    Langloch
    224
    Anlagekontur
    225
    Mitnahmekontur
    226
    Mitnahmekontur
    227
    Drehzapfen
    228
    Berührflächen
    229
    Kulisse
    B
    Breite
    L1
    erster Anschlussleiter
    L2
    zweiter Anschlussleiter
    TE
    Teilungseinheit
    x
    erste Richtung
    y
    zweite Richtung

Claims (8)

  1. Bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk (10) für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät (1), insbesondere für einen Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter,
    - mit einem Schaltkontakt, aufweisend einen Festkontakt (81) sowie einen relativ dazu bewegbaren, an einem Bewegkontaktträger (70) montierten Bewegkontakt (71), wobei der Bewegkontaktträger (70) zur manuellen Betätigung des Kompaktsprungschaltwerks (10) über einen Antriebsbügel (51) mit einem Handbetätigungselement (41) des Schutzschaltgerätes (1) mechanisch koppelbar ist, um den Schaltkontakt manuell zu schließen oder zu öffnen, und
    - mit einem Sperrhebel (200), welcher mit dem Handbetätigungselement (41) mechanisch koppelbar ist und in einer ersten Phase einer Schließbewegung des Bewegkontakts (71) in einer in Richtung des Schaltkontakts weisenden ersten Richtung x bewegbar ist, um den Bewegkontaktträger (70) in seiner Bewegung zu blockieren,
    - wobei der Sperrhebel (200) in einer zweiten Phase der Schließbewegung durch eine Bewegung in einer zweiten Richtung y die Blockierung des Bewegkontaktträgers (70) schlagartig freigibt,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Sperrhebel (200) zweiteilig, aufweisend ein erstes Teil (201) und zweites Teil (202), ausgebildet ist, und
    - dass die schlagartige Bewegung in der zweiten Richtung y durch das erste Teil (201), das Blockieren des Bewegkontaktträgers hingegen durch das zweite Teil (202) des Sperrhebels (200) realisiert sind.
  2. Bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Teil (201) relativ zum zweiten Teil (202) zwangsgeführt bewegbar ist.
  3. Bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kompaktsprungschaltwerk (10) eine maximale Breite von einer halben Teilungseinheit aufweist.
  4. Bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend
    - einen weiteren Schaltkontakt mit einem weiteren Festkontakt (81') sowie einem relativ dazu bewegbaren, an einem weiteren Bewegkontaktträger (70') montierten weiteren Bewegkontakt (71'), wobei auch der weitere Bewegkontaktträger (70') mit dem Handbetätigungselement (41) mechanisch gekoppelt ist, sowie
    - einen mit dem Handbetätigungselement (41) mechanisch gekoppelt weiteren Sperrhebel zur Blockierung des weiteren Bewegkontaktträgers (70').
  5. Bedienerunabhängiges Kompaktsprungschaltwerk (10) nach Anspruch 4, wobei der Bewegkontaktträger (70) und der weitere Bewegkontaktträger (70') gegenläufig bewegbar sind.
  6. Elektromechanisches Schutzschaltgerät (1), insbesondere Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter,
    - mit einem Gehäuse (2), aufweisend eine Frontseite (3), eine der Frontseite (3) gegenüberliegenden Befestigungsseite (4) sowie die Front- und die Befestigungsseite (3,4) verbindenden Schmal- und Breitseiten (5,6)
    - mit einem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildeten bedienerunabhängigen Kompaktsprungschaltwerk (10), welches in dem Gehäuse (2) aufgenommen und gehaltert ist.
  7. Elektromechanisches Schaltgerät (1), nach Anspruch 6, bei dem das Handbetätigungselement (41) zwischen den beiden Schmalseiten (5) außermittig angeordnet ist.
  8. Elektromechanisches Schaltgerät (1), nach einem der Ansprüche 6 oder 7, welches als zweipoliges Kompaktschaltgerät mit einer Gehäusebreite (B) von nur einer Teilungseinheit ausgebildet ist.
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