WO2002041347A1 - Kontaktanordnung für strombegrenzende schutzschalter - Google Patents

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WO2002041347A1
WO2002041347A1 PCT/EP2001/012705 EP0112705W WO0241347A1 WO 2002041347 A1 WO2002041347 A1 WO 2002041347A1 EP 0112705 W EP0112705 W EP 0112705W WO 0241347 A1 WO0241347 A1 WO 0241347A1
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contact bridge
contact
tension springs
bridge
shaft
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PCT/EP2001/012705
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Franz Böder
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Moeller Gmbh
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    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/102—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement
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    • H01H3/60—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock

Definitions

  • the invention relates to a contact arrangement for current-limiting circuit breakers in the low-voltage range, in particular for current-limiting circuit breakers, according to the preamble of claim 1.
  • a rotary contact bridge that extends along the longitudinal axis of the pole in a playful receptacle of the switching shaft and has opposing contact pieces that interact in the closed position with the fixed contacts, and two tension springs attached to the inside of the switching shaft that act on the contact bridge and thus ensure a fixed contact pressure of the contact pieces on the fixed contacts, one of the ends of each tension spring cooperating with a driver element of the selector shaft.
  • the two springs are mounted in the contact bridge receptacle with the other end of each spring attached to a contact bridge fastener.
  • the two fastening elements or driver elements of the two springs are diametrically opposed with respect to an imaginary axis of rotation of the contact bridge or the fixed transverse axis of the selector shaft.
  • This arrangement of the springs ensures free movement of the imaginary axis of rotation of the contact bridge in relation to the fixed transverse axis of the selector shaft and at the same time enables a moment of force for uniform distribution of the contact pressure and an elastic positioning of the contact bridge with two translational degrees of freedom, the contact bridge is held in an equilibrium position on the longitudinal axis by the self-centering action of the springs.
  • the connecting rails with the fixed contacts are loop-shaped, so that when a short-circuit current flows through them, the contact bridges generate repulsive, electrodynamic forces against the force of the tension springs in the direction of a repulsion position.
  • an opposite end of the springs mentioned is mounted on the ends of a slidably displaceable rod arranged as a transverse axis in a notch of the selector shaft and has the contact bridge symmetrical to its axis of rotation Pair of cams, which are designed so that they cooperate in the end portion of the repulsion stroke of the contact bridge with one of the rods to brake the movement of the contact bridge.
  • the rods are mounted to be displaceable to a limited extent in the notches, the diametrically opposite notches running approximately along the line of action of the associated springs.
  • the springs ensure elastic positioning of the contact bridge in the cutout of the selector shaft and thereby define a fictitious axis of rotation of the contact bridge in relation to the selector shaft.
  • the profile of the control cams arranged in relation to the movable contact pieces causes a shifting of the rods in the locking notch and a continuous tension of the springs corresponding to the pivoting movement of the contact bridge in the direction of the repulsion position, with a storage of the energy in the springs.
  • the profile of the control cams can be designed so that the contact bridge locks in the push-off position; wherein the rotatably mounted switching shaft is actuated by an operating mechanism of the circuit breaker and the opening stroke of the contact bridge is limited so that the rotation of the switching shaft causes the rods to lift off the control cams during the switch-off movement.
  • the line of action of each spring shifts and thereby shortens the lever arm, as a result of which the restoring force moment exerted by the springs on the contact bridge is reduced.
  • Disadvantages of this contact arrangement are the additional requirement for the rods to be movably supported and the inadequate braking effect at high repulsive forces due to the small friction surfaces and friction coefficients between the steel rods and the copper contact bridge.
  • the object of the invention is therefore a simplified contact arrangement with improved braking behavior.
  • the contact force tension springs require a certain movement space which is provided by the space for accommodating the contact bridge in the switching shaft, this space on the one hand by the contact bridge itself and on the other hand by the play area of the opposite inner walls the shift shaft is limited.
  • This space is designed in such a way that there is sufficient play for the springs both in the switch-on position and in the switch-off position.
  • This restriction consists in the springs running into a defined gap with an undersize to their diameter in the friction area of the intermediate walls.
  • the tension springs press into the gap and are additionally lengthened by bending. This causes the spring body to rub against the inner walls of the switching walls and an increased spring force, which is the Counteracts the kinetics of the contact bridge. Both effects result in a delay in the contact bridge and thus a substantial reduction in its kinetic energy, which is reduced as deformation work and heat loss.
  • no displaceable mounting of the tension springs is necessary.
  • An advantageous further development of the invention consists in that the shape of the inner walls is selected such that there is sufficient play between the movement partners again in the further course of the repelling movement and the springs can relax slightly.
  • the dwelling of the contact bridge with the tension springs in this further play area is overcome again after the pulse conversion and thus the reversal of movement and leads to a delayed falling back of the contact bridge.
  • Circuit breakers equipped with such contact arrangements are advantageously suitable for selective switch arrangements.
  • U-shaped double tension springs with a transverse intermediate piece can be easily attached to the contact bridge.
  • it is provided with an elongated hole through which a fixed bearing axis running in the transverse axis of the selector shaft is guided. Due to the pole-wise composition of the switching shafts from pole-shaving assigned shaft segments, the contact arrangement is suitable for modular circuit breakers.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the contact arrangement according to the invention in the switched-on position in longitudinal section II according to FIG. 3;
  • FIG. 2 the contact arrangement according to FIG. 1 in the push-off position;
  • 3 the contact arrangement with the switching shaft partially broken away and with the omission of the fixed contacts in plan view III-III in FIG. 1;
  • 4 shows a schematic representation of the movement of a tension spring on the basis of the detail IV from FIG. 3 reduced to the essential elements. Best way to carry out the invention
  • the contact arrangement 2 is provided for one pole of a multipole circuit breaker (not shown further).
  • the circuit breaker usually comprises an insulating housing, a switch lock that can be actuated by a drive, supply and output connection elements and tripping devices for overload and short circuit.
  • a control shaft 6 is rotatably mounted in the housing about a fixed transverse axis 4 (FIGS. 3 and 4), the transverse axis 4 running perpendicular to the longitudinal direction 8 (FIG. 3) of the pole.
  • the shift shaft 6 is composed of shift shaft segments assigned in poles.
  • a rotary contact bridge 10 extends along the longitudinal direction 8 of the pole in a playful receptacle 12 of the control shaft 6 and has mutually opposite contact pieces 14 which cooperate with fixed contacts 16 in the switched-on position.
  • Contact bridge 10 has an elongated hole 11 with which it is mounted on a fixed bearing axis 7 which runs in the transverse axis 4 of the selector shaft 6.
  • a fixed bearing axis 7 which runs in the transverse axis 4 of the selector shaft 6.
  • the tension springs 18 have a
  • Contact bridge 10 mounted first end 20 and a second end 22 mounted on the control shaft 6.
  • the two first ends 20 are diametrically opposed with respect to the axis of rotation of the contact bridge 10 and the two second ends 22 with respect to the transverse axis 4 of the switching shaft 6.
  • the tension springs 18 are arranged symmetrically with respect to the contact bridge 10.
  • Two first ends 20 located on opposite sides of the contact bridge 10 are connected in one piece via transversely extending intermediate pieces 21, and two second ends 22 located on opposite sides of the contact bridge 10 are suspended in transverse steel pins 23 (FIG. 3).
  • the intermediate pieces 21 form with the associated tension springs 18
  • U-shaped double tension springs and are non-positively in first notches 25 of the contact bridge 10 (Fig. 3).
  • the steel pins 23 lie in corresponding second notches 27 of the selector shaft 6.
  • a loop-shaped connecting rail 24 is connected to each of the two fixed contacts 16. This loop shape has the effect that when a short-circuit current flows through, the contact bridge 10 counteracts the Force action of the tension springs 18 is pushed back by electrodynamic forces from the switched-on position (FIG. 1) in the direction of a push-off position (FIG. 2).
  • Both inner walls 26 in the receptacle 12 of the selector shaft 6 are designed in a special way.
  • the play areas 28 are set back so far that the tension springs 18 have sufficient play in these areas store in the receptacle 12.
  • the play areas 28 for the tension springs 18 merge into friction areas 30 in the direction of the push-off position of the contact bridge 10.
  • the friction areas 30 increasingly narrow the gap between the inner walls 26 and the contact bridge 10 when it moves into its push-off position, so that the tension springs 18 have to press into this area.
  • the resulting friction annihilates the kinetic energy of the contact bridge 10, which is highly accelerated by the electrodynamic repulsion.
  • the switching shaft 6 consists of insulating plastic, which together with the steel material of the tension springs 18 has an advantageous pairing with a high coefficient of friction.
  • the movement of the tension springs in the course of the repelling movement of the contact bridge 10 is shown schematically in FIG. 4 on the basis of a selected tension spring 18 shown with broken lines.
  • the tension spring 18 first passes through the associated play area 28, which extends over a first angle of rotation area W1. Then, the tension spring 18 passes into the associated play area over a second angle of rotation area W2, where the play between the inner wall 26 and the tension spring 18 is reduced
  • the tension spring 18 passes through a fourth angle of rotation area W4, where there is increasing play again between the inner wall 26 and the spring 18, into an associated further area of play 32 which extends over a fifth angle of rotation area W5.
  • the contact bridge 10 thus remains briefly in this position and then falls back with a noticeable delay.
  • the friction braking of the tension springs 18 on the friction areas 30 of the inner walls 26 advantageously prevents the electrodynamically pushed-back contact bridge 10 from violating the selector shaft 6 Striking can damage. Braking the contact bridge 10 via the tension springs 18 also causes the contact bridge 10 to fall back only after a considerable delay.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für strombegrenzende Schutzschalter im Niederspannungsbereich, insbesondere für strombegrenzende Leistungsschalter. Eine Drehkontaktbrücke (10) ist über paarweise symmetrisch angeordnete Kontaktkraft-Zugfedern (18) mit einer Schaltwelle (6) verbunden. Zur Abbremsung der von feststehenden Kontakten (16) elektrodynamisch abgestossenen Kontaktbrücke (10) ist jede der beiden der Kontaktbrücke (10) gegenüber stehenden Innenwände (26) der Schaltwelle (6) in der Weise ausgebildet ist, dass sie ausgehend von der Einschaltstellung in Richtung der Abstossstellung der Kontaktbrücke (10) für die Zugfedern (18) von je einen Spielbereich (28) in je einen Reibbereich (30) übergeht.

Description

B e s c h r e i b u n g
Kontaktanordnung für strombegrenzende Schutzschalter
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für strombegrenzende Schutzschalter im Niederspannungsbereich, insbesondere für strombegrenzende Leistungsschalter, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Stand der Technik
Aus der Druckschrift EP-0314540-B1 ist eine derartige Kontaktanordnung für einen Niederspannungs-Mehrpol-Leistungsschalter mit Isolierstoffgehäuse bekannt, das eine mittels im Gehäuse eingearbeiteter Gleitlager um eine feststehende Querachse drehbare Schaltwelle aufweist, wobei die Achse senkrecht zur Längsrichtung jedes Pols steht. Jeder Pol umfasst zwei mit Anschlussschienen verbundene feststehende
Kontakte, eine Drehkontaktbrücke, die sich entlang der Längsachse des Pols in einer spielbehafteten Aufnahme der Schaltwelle erstreckt und einander gegenüber liegende Kontaktstücke aufweist, die in Einschaltstellung mit den feststehenden Kontakten zusammenwirken, und zwei im Inneren der Schaltwelle angebrachte Zugfedern, die auf die Kontaktbrücke einwirken und so einen festgelegten Kontaktdruck der Kontaktstücke auf die feststehenden Kontakte gewährleisten, wobei eines der Enden jeder Zugfeder mit einem Mitnehmerelement der Schaltwelle zusammenwirkt. Die beiden Federn sind in der Aufnahme für die Kontaktbrücke montiert, wobei das andere Ende jeder Feder an einem Befestigungselement der Kontaktbrücke angebracht ist. Die beiden Befestigungselemente bzw. Mitnehmerelemente der beiden Federn stehen sich in Bezug auf eine gedachte Drehachse der Kontaktbrücke bzw. die feststehende Querachse der Schaltwelle diametral gegenüber. Diese Anordnung der Federn gewährleistet eine freie Verschiebbarkeit der gedachten Drehachse der Kontaktbrücke in Bezug auf die feststehende Querachse der Schaltwelle und ermöglicht gleichzeitig ein Kraftmoment zur gleichmäßigen Verteilung des Kontaktdruckes sowie eine elastische Positionierung der Kontaktbrücke mit zwei translatorischen Freiheitsgraden, wo- bei die Kontaktbrücke durch die selbstzentrierende Wirkung der Federn auf der Längsachse in einer Gleichgewichtsposition gehalten wird. Die Anschlussschienen mit den feststehenden Kontakten sind schleifenförmig ausgebildet, so dass sie, wenn sie von einem Kurzschlussstrom durchflössen werden, die Kontaktbrucke entgegen der Kraftwirkung der Zugfedern in Richtung einer Abstoßstellung zurückstoßende, elektrodynamische Kräfte erzeugen. Bei einer derartigen Kontaktanordnung besteht die Gefahr, dass die bei Kurzschluss durch elektrodynamische Kräfte aufgeschleuderte bewegliche Kontaktbrücke ihren Anschlag beschädigt oder zu schnell zurückfällt, was zu unerwünschten Wiederzündungen von Lichtbögen und/oder Kontaktver- schweißungen führen kann.
Aus der Druckschrift EP-0560697-B1 ist ein Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Kontaktanordnung pro Pol bekannt, die mit zwei symmetrisch zueinander zu beiden Seiten der Kontaktbrücke angeordneten Paaren von Zugfedern ausgestattet ist. Die Federn sind symmetrisch auf beiden Seiten der Drehachse der Kontaktbrücke angeordnet und weisen jeweils ein an der Kontaktbrücke gelagertes Ende auf. Zum Abbremsen und gegebenenfalls Festhalten der von den feststehenden Kontakten elektrodynamisch abgestoßenen Kontaktbrücke ist ein entgegengesetztes Ende der genannten Federn auf den Enden jeweils einer gleitend verschiebbar in einer Rast- kerbe der Schaltwelle angeordneten, als Querachse ausgebildeten Stange gelagert und weist die Kontaktbrücke symmetrisch zu ihrer Drehachse ein Paar Steuerkurven auf, die so ausgelegt sind, dass sie im Endabschnitt des Abstoßungshubs der Kontaktbrücke mit jeweils einer der Stangen zusammenwirken, um die Bewegung der Kontaktbrücke abzubremsen. Die Stangen sind in den Rastkerben begrenzt ver- schiebbar gelagert, wobei die diametral gegenüber liegenden Rastkerben annähernd entlang der Wirklinie der zugeordneten Federn verlaufen. Die Federn gewährleisten eine elastische Positionierung der Kontaktbrücke in der Aussparung der Schaltwelle und definieren dabei eine fiktive Drehachse der Kontaktbrücke in Bezug auf die Schaltwelle. Das Profil der gegenüber den beweglichen Kontaktstücken angeordne- ten Steuerkurven bewirkt eine Verschiebung der Stangen in der Rastkerbe sowie eine der Schwenkbewegung der Kontaktbrücke in Richtung der Abstoßstellung entsprechende kontinuierliche Spannung der Federn mit einer Speicherung der Energie in den Federn. Das Profil der Steuerkurven kann so ausgelegt werden, dass die Kontaktbrücke in der Abstoßstellung verrastet; wobei die drehbar gelagerte Schaltwelle durch einen Betätigungsmechanismus des Leistungsschalters betätigt wird und der Öffnungshub der Kontaktbrücke so begrenzt ist, dass die Drehung der Schaltwelle während der Ausschaltbewegung ein Abheben der Stangen von den Steuerkurven bewirkt. Während der Schwenkbewegung der Kontaktbrücke in Richtung der Abstoßstellung verschiebt sich die Wirklinie jeder Feder und verkürzt dabei den Hebelarm, wodurch das von den Federn auf die Kontaktbrücke ausgeübte Rückstell-Kraftmo- ment verringert wird. Nachteilig bei dieser Kontaktanordnung sind das zusätzliche Erfordernis der beweglich zu lagernden Stangen und die unzureichende Bremswirkung bei hohen Abstoßkräften infolge der geringen Reibflächen sowie Reibkoeffizienten zwischen den Stangen aus Stahl und der Kontaktbrücke aus Kupfer.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher in einer vereinfachten Kontaktanordnung mit verbessertem Bremsverhalten.
Ausgehend von einer Kontaktanordnung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
Die Kontaktkraft-Zugfedern benötigen für die Abstoßbewegung der Kontaktbrücke einen bestimmten Bewegungsraum, der durch den Raum für die Aufnahme der Kontaktbrücke in der Schaltwelle vorhanden ist, wobei dieser Raum zum einen durch die Kontaktbrücke selbst und zum anderen durch den Spielbereich der gegenüber lie- genden Innenwände der Schaltwelle begrenzt wird. Dieser Raum ist so ausgelegt, dass sowohl in der Einschaltstellung als auch in der Ausschaltstellung der Kontaktbrücke ein ausreichendes Spiel für die Federn besteht. Beim elektrodynamischen Abstoßen der Kontaktbrücke bewegen sich die Federn anfangs bis zu einer bestimmten Stellung mit der durch dieses Spiel zugelassenen Bewegungsfreiheit. Im weiteren Verlauf der Abstoßbewegung werden jedoch die Federn durch eine bestimmte Formgebung der Innenwände der Schaltwelle in ihrer Bewegung eingeschränkt und in ihrer Geschwindigkeit gesteuert. Diese Einschränkung besteht darin, dass die Federn im Reibbereich der Zwischenwände in einen definierten Spalt mit einem Untermaß zu ihrem Durchmesser einlaufen. Die Zugfedern pressen sich dabei in den Spalt ein und werden zusätzlich durch Biegung gelängt. Dies bewirkt ein Reiben der Federkörper gegen die Innenwände der Schaltwände und eine vergrößerte Federkraft, welche der Kinetik der Kontaktbrücke entgegenwirkt. Beide Wirkungen ergeben ein Verzögern der Kontaktbrücke und damit eine wesentliche Verringerung ihrer kinetischen Energie, die als Verformungsarbeit und Wärmeverlust abgebaut wird. Bei der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung ist keine verschiebliche Lagerung der Zugfedern erfor- derlich.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Formgebung der Innenwände so gewählt wird, dass es im weiteren Verlauf der Abstoßbewegung wieder zu einem ausreichenden Spiel zwischen den Bewegungspartnern kommt und die Federn sich geringfügig entspannen können. Das Verweilen der Kontaktbrücke mit den Zugfedern in diesem weiteren Spielbereich wird nach der Impulsumwandlung und somit der Bewegungsumkehr wieder überwunden und führt zu einem verzögerten Zurückfallen der Kontaktbrücke. Mit derartigen Kontaktanordnungen ausgestattete Schutzschalter sind vorteilhaft für selektive Schalteranordnungen geeignet.
U-förmig ausgebildete Doppelzugfedern mit einem quer verlaufenden Zwischenstück lassen sich in einfacher Weise an der Kontaktbrücke befestigen. Zur Gewährleistung sicherer Bewegungsabläufe der Kontaktbrücke ist diese mit einem Langloch versehen, durch die eine in der Querachse der Schaltwelle verlaufende feststehende La- gerachse geführt ist. Durch die polweise Zusammensetzung der Schaltwellen aus polweise zugeordneten Schaltwellensegmenten ist die Kontaktanordnung für modular zusammensetzbare Schutzschalter geeignet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen
Figur 1 : eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung in Einschaltstellung im Längsschnitt l-l nach Fig. 3; Figur 2: die Kontaktanordnung nach Fig. 1 in Abstoßstellung; Figur 3: die Kontaktanordnung mit teilweise weggebrochener Schaltwelle und unter Weglassung der feststehenden Kontakte in Draufsicht lll-lll nach Fig. 1 ; Figur 4: eine schematische Darstellung der Bewegung einer Zugfeder anhand der auf die wesentlichen Elemente reduzierten Einzelheit IV aus Fig. 3. Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kontaktanordnung 2 ist für einen Pol eines nicht weiter dargestellten mehrpoligen Leistungsschalters vorgesehen. Der Leistungsschalter umfasst in üblicher Weise ein Isolierstoffgehäuse, ein von einem Antrieb betätigbares Schalt- schloss, zuführende und abgehende Anschlusselemente sowie Auslösevorrichtungen für Überlast und Kurzschluss. In dem Gehäuse ist um eine feststehende Querachse 4 (Fig. 3 und 4) eine Schaltwelle 6 drehbar gelagert, wobei die Querachse 4 senkrecht zur Längsrichtung 8 (Fig. 3) des Pols verläuft. Die Schaltwelle 6 ist aus polweise zugeordneten Schaltwellensegmenten zusammengesetzt. Eine Drehkontaktbrücke 10 erstreckt sich entlang der Längsrichtung 8 des Pols in einer spielbehafteten Aufnahme 12 der Schaltwelle 6 und weist einander gegenüber liegende Kontaktstücke 14 auf, die in Einschaltstellung mit feststehenden Kontakten 16 zusammenwirken. Die
Kontaktbrücke 10 weist ein Langloch 11 auf, mit dem sie auf einer feststehenden, in der Querachse 4 der Schaltwelle 6 verlaufenden Lagerachse 7 gelagert ist. In der Aufnahme 12 sind zu beiden Seiten der Kontaktbrücke 10 je zwei Zugfedern 18 angeordnet, welche die erforderliche Kontaktkraft zwischen den Kontaktstücken 14 und den feststehenden Kontakten 16 aufbringen. Die Zugfedern 18 weisen ein an der
Kontaktbrücke 10 montiertes erstes Ende 20 und ein an der Schaltwelle 6 montiertes zweites Ende 22 auf. Bei den jeweils zwei Zugfedern 18 zu jeder Seite der Kontakt- brückelO stehen sich die beiden ersten Enden 20 in Bezug auf die Drehachse der Kontaktbrücke 10 und die beiden zweiten Enden 22 in Bezug auf die Querachse 4 der Schaltwelle 6 diametral gegenüber. Die Zugfedern 18 sind symmetrisch in Bezug auf die Kontaktbrücke 10 angeordnet. Je zwei auf gegenüber liegenden Seiten der Kontaktbrücke 10 befindliche erste Enden 20 sind einstückig über quer verlaufende Zwischenstücke 21 verbunden, und je zwei auf gegenüber liegenden Seiten der Kontaktbrücke 10 befindliche zweite Enden 22 sind in querliegenden Stahlstiften 23 eingehängt (Fig. 3). Die Zwischenstücke 21 bilden mit den zugehörigen Zugfedern 18
U-förmig ausgebildete Doppelzugfedern und liegen kraftschlüssig in ersten Kerben 25 der Kontaktbrücke 10 (Fig. 3). Die Stahlstifte 23 liegen in entsprechenden zweiten Kerben 27 der Schaltwelle 6. Mit jedem der beiden feststehenden Kontakte 16 ist eine schleifenförmige Anschlussschiene 24 verbunden. Diese Schleifenform bewirkt, dass beim Durchfluss eines Kurzschlussstromes die Kontaktbrücke 10 entgegen der Kraftwirkung der Zugfedern 18 von der Einschaltstellung (Fig. 1) in Richtung einer Abstoßstellung (Fig. 2) durch elektrodynamische Kräfte zurückgestoßen wird.
Beide Innenwände 26 in der Aufnahme 12 der Schaltwelle 6 sind in besonderer Weise ausgebildet. In den Bereichen, die den Zugfedern 18 in der Einschaltstellung bzw. der vom Antrieb bewirkten Ausschaltstellung der Kontaktbrücke 10 gegenüber stehen, befinden sich Spielbereiche 28 der Innenwände 26. Die Spielbereiche 28 sind so weit zurückgesetzt, dass die Zugfedern 18 in diesen Bereichen mit ausreichendem Spiel in der Aufnahme 12 lagern. Ausgehend von der Einschaltstellung gehen die Spielbereiche 28 für die Zugfedern 18 in Richtung der Abstoßstellung der Kontaktbrücke 10 in Reibbereiche 30 über. Die Reibbereiche 30 verengen zunehmend den Spalt zwischen den Innenwänden 26 und der Kontaktbrücke 10, wenn sich diese in ihre Abstoßstellung bewegt, so dass sich die Zugfedern 18 in diesen Bereich hinein pressen müssen. Die dabei entstehende Reibung vernichtet in dem erforderlichen Maße die kinetische Energie der durch die elektrodynamische Abstoßung hoch beschleunigten Kontaktbrücke 10. Die Schaltwelle 6 besteht aus isolierendem Kunststoff, der zusammen mit dem Stahlmaterial der Zugfedern 18 eine vorteilhafte Paarung mit einem hohen Reibungskoeffizienten aufweist.
Die Bewegung der Zugfedern im Verlauf der Abstoßbewegung der Kontaktbrücke 10 ist in Fig. 4 anhand einer ausgewählten, mit unterbrochenen Linien dargestellten Zugfeder 18 schematisch wiedergegeben. Die Zugfeder 18 durchläuft zuerst den sich über einen ersten Drehwinkelbereich W1 erstreckenden zugehörigen Spielbereich 28. Danach gelangt die Zugfeder 18 über eines zweiten Drehwinkelbereich W2, wo sich das Spiel zwischen Innenwand 26 und Zugfeder 18 verringert, in den zugehörigen
Reibbereich 30, der sich über einen dritten Drehwinkelbereich W3 erstreckt. Schließlich gelangt die Zugfeder 18 über einen vierten Drehwinkelbereich W4, wo zunehmend wieder ein Spiel zwischen Innenwand 26 und Feder 18 entsteht, in einen zugehörigen weiteren Spielbereich 32, der sich über einen fünften Drehwinkelbereich W5 erstreckt. Durch das kurz vor Erreichen der maximalen Abstoßstellung der Kontaktbrücke 10 in dem weiteren Spielbereich 32 wieder geschaffene Spiel zwischen den Innenwänden 26 und den Zugfedern 18 können sich diese geringfügig entspannen. Die Kontaktbrücke 10 verweilt dadurch kurzzeitig in dieser Stellung und fällt danach mit merklicher Verzögerung zurück. Durch die Reibbremsung der Zugfedern 18 an den Reibbereichen 30 der Innenwände 26 wird vorteilhaft verhindert, dass die elektrodynamisch zurückgestoßene Kontaktbrücke 10 die Schaltwelle 6 durch heftiges Anschlagen beschädigen kann. Die Bremsung der Kontaktbrücke 10 über die Zugfedern 18 bewirkt außerdem, dass die Kontaktbrücke 10 erst mit erheblicher Verzögerung zurückfällt.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Kontaktanordnung für mindestens einpolige, strombegrenzende Schutzschalter im Niederspannungsbereich mit einem Isolierstoffgehäuse, umfassend
- eine im Gehäuse um eine feststehende Querachse (4) drehbar gelagerte Schaltwelle (6), wobei die Querachse (4) senkrecht zur Längsrichtung (8) jedes Pols verläuft,
— eine Drehkontaktbrücke (10), die sich entlang der Längsrichtung (8) des Pols in einer spielbehafteten Aufnahme (12) der Schaltwelle (6) erstreckt und diametral gegenüber liegende Kontaktstücke (14) aufweist, die in Einschaltstellung mit feststehenden Kontakten (16) zusammenwirken,
- im Inneren der Schaltwelle (6) angeordnete Kontaktkraft-Zugfedern (18), die jeweils ein an der Kontaktbrücke (10) angeordnetes erstes Ende (20) und ein an der Schaltwelle (6) angeordnetes zweites Ende (22) aufweisen, wobei sich die ersten bzw. zweiten Enden (20 bzw. 22) in Bezug auf die Drehachse der Kontaktbrücke (10) bzw. die Querachse (4) diametral gegenüber stehen,
— zwei mit je einem der feststehende Kontakte (16) verbundene Anschlussschienen (24), die bei Durchfluss eines Kurzschlussstromes die Kontaktbrücke (10) entgegen der Kraftwirkung der Zugfedern (18) in Richtung einer Abstoßstellung zurückstoßende, elektrodynamische Kräfte erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zugfedern (18) jeweils paarweise symmetrisch in Bezug auf die Dreh- achse der Kontaktbrücke (10) sowie symmetrisch auf beiden Seiten der
Kontaktbrücke (10) angeordnet sind und
- jede der beiden der Kontaktbrücke (10) gegenüber angeordneten Innenwände (26) der Schaltwelle (6) in der Weise ausgebildet ist, dass sie ausgehend von der Einschaltstellung in Richtung der Abstoßstellung der Kontakt- brücke (10) für die Zugfedern (18) von je einen Spielbereich (28) in je einen
Reibbereich (30) übergeht.
2. Kontaktänordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede Innenwand (26) für die Zugfedern (18) kurz vor der Anschlagstellung der abgestoßenen Kontaktbrücke (10) einen weiteren Spielbereich (32) aufweist.
3. Kontaktänordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei auf gegenüber liegenden Seiten der Kontaktbrücke (10) befindliche erste Enden (20) der Zugfedern (18) einstückig über quer verlaufende Zwischenstücke (21) verbunden sind.
4. Kontaktänordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (10) mit einem Langloch (11) auf einer feststehenden, in der Querachse (4) der Schaltwelle (6) verlaufenden Lagerachse (7) gelagert ist.
Kontaktänordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (6) aus polweise zugeordneten Schaltwellensegmenten besteht.
PCT/EP2001/012705 2000-11-16 2001-11-02 Kontaktanordnung für strombegrenzende schutzschalter WO2002041347A1 (de)

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