WO2005029521A1 - Elektrischer schalter - Google Patents

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WO2005029521A1
WO2005029521A1 PCT/DE2004/001974 DE2004001974W WO2005029521A1 WO 2005029521 A1 WO2005029521 A1 WO 2005029521A1 DE 2004001974 W DE2004001974 W DE 2004001974W WO 2005029521 A1 WO2005029521 A1 WO 2005029521A1
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spring
contact
latching
force
movable contact
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/001974
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English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten Ahlert
Jörg-Uwe DAHL
Marc Liebetruth
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3031—Means for locking the spring in a charged state
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/46—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using rod or lever linkage, e.g. toggle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/505—Latching devices between operating and release mechanism

Definitions

  • the invention is in the field of electrical switches which have a movable contact which can be converted from an OFF position to an ON position against a force of at least one spring via a drive train, and with a latching train which is coupled to the drive train and which movable contact under the force of the at least one spring latched in its ON position.
  • one or more of the springs are provided only in the form of contact force springs. These contact force springs are tensioned when the electrical switch is switched on and serve to hold the movable contact with the required contact force at an assigned fixed contact.
  • an electrical switch which has a switching shaft arranged in the drive train of the movable contact for actuating a plurality of pivotable contact lever carriers.
  • a plurality of movable contacts running parallel to one another in the form of pivotable contact levers are provided on each of the contact lever carriers, two contact force springs being supported between each of the contact levers and the contact lever carrier (DE 44 16 088 Cl).
  • the force of the contact force springs is very strongly reduced in the latching strand. This reduction serves, even in the event of tolerance-related fluctuations in the power transmission to and in the latching strand, to ensure that the linking strand is released reliably ensure a trigger mechanism.
  • the strong reduction in force means that the parts of the linking strand - whose movement sequence crucially determines the speed at which the movable contact is transferred to its OFF position - only move very slowly after being released.
  • a lower force reduction would result in a large tolerance range for the force of the latch and would accordingly require complex compensatory measures in the triggering mechanism and in the drive train.
  • the object of the invention is to accelerate the transfer of the movable contact into its OFF position after triggering.
  • this object is achieved in that the at least one spring, under the force of which the movable contact is latched in its ON position, bridges at least a portion of the latching strand in the ON position of the movable contact.
  • the at least one spring is provided in addition to the known contact force springs.
  • Known electrical switches can thus open their contacts more quickly in accordance with the can be designed without having to change their drive trains and / or latching trains.
  • the invention can be realized in a structurally simple manner if, on the one hand, a switching shaft of the drive train and, on the other hand, a pawl lever of the latching train, which is supported on the stop in the ON position of the movable contact, serve to support the at least one spring.
  • a cam of the pawl lever can be used to support a first end of the at least one spring, and to support a second end of the at least one spring.
  • the at least one spring is advantageously designed as a spiral spring.
  • Figure 1 is a schematic representation of an electrical
  • FIG. 2 shows a section of the switch according to FIG. 1, in its closed switching position, in which the movable contact is in its ON position. Position is latched and Figure 3 shows the detail of Figure 2, in its open switch position.
  • FIG. 1 shows an electrical switch 1 in the form of a low-voltage circuit breaker with a switch contact system and an associated arc quenching chamber 2
  • Switch contact system consists of a fixed switch contact arrangement 3 and a movable switch contact arrangement 4.
  • the movable switch contact arrangement 4 has a pivotable contact carrier 5 and a plurality of movable contacts 6 in the form of contact levers, the movable contacts being pivotable parallel to one another and by means of contact force springs 7 below Bias are resiliently supported on the contact carrier 5.
  • the switching shaft 9 is used at the same time to drive further switching contact systems, not shown, which are arranged parallel to the switching contact system shown. It is to be transferred from an OFF position, in which the switch contact system is open, to an ON position, in which the switch contact system is closed, by means of a second lever arrangement 11 - which is also part of the drive train 10 of the movable contact ⁇ .
  • control shaft is coupled via the second lever arrangement 11 to a spring accumulator 12 of a drive 13.
  • the contact force springs 7 are tensioned further, so that the force of the contact force springs 7 acts in the pivoting direction 14 (see FIG. 2) of the selector shaft 9 which points to the OFF position.
  • a switch lock 15 is coupled to the drive train 10.
  • the switching lock 15 has, in a known manner, two latching strands, of which a first latching strand 16 for latching the tensioned spring chers 12 and the second latching strand 17 is used to latch the movable contact in its ON position.
  • the second latching strand 17 of the key switch 15 has a ratchet lever 20 and a stop 21 designed as a half-shaft.
  • the pawl lever 20 is coupled via an auxiliary pawl 22, a roller 23 and a third lever chain 24 to a connecting bolt 25 of the second lever chain 11.
  • the pawl lever 20 is pivotable about a first pivot bearing 26, which is held stationary on a support device 27.
  • the pawl lever 20 is in the latched ON position of the movable contact with a latching surface 28 on the one hand under the force of the contact force springs 7 on the stop 21.
  • the stop 21 is actuated via a trigger line (not shown), for example manually, by means of a pushbutton 29 arranged on the front of the switch or by means of an electromagnet 30 (cf. FIG. 1).
  • a spring 31 is provided in addition to the contact force springs 7, which is supported on the one hand on the drive train 10 and on the other hand on the second latching link 17.
  • the support is carried out in such a way that one end 32 of the additional spring 31 is supported on a cam 34 of the selector shaft 9 provided with an inclined surface 33 and the other end 35 is supported on a pin 36 of the ratchet lever 20.
  • This pin 36 of the pawl lever 20 projects transversely to the pivoting direction 37 of the pawl lever 20 from the pawl lever.
  • the additional spring 31 which is designed as a spiral spring, is not tensioned when the movable contact is in the OFF position, ie when the control shaft 9 is in the OFF position.
  • the additional spring 31 is tensioned only when the movable contact is transferred from its OFF position to its ON position under the force of the tensioned spring memory 12.
  • the spiral spring can be easily integrated into the switch without special measures. It can also be provided here that one end 32 of the spring 31 is supported on another part of the drive train 10 and the other end 35 of the spring on another part of the second latching train 17.

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter (1), die mit einem bewegbaren Kontakt (6) versehen sind und bei denen der bewegbare Kontakt (6) über einen Antriebsstrang (10) entgegen der Kraft zumindest einer Feder (31) aus einer AUS-Position in einer EIN-Position überführbar und in seiner EIN-Position durch einen an den Antriebsstrang (10) gekoppelten Verklinkungsstrang (17) unter der Kraft der zumindest einen Feder (31) verklinkt ist. Um bei einem derartigen Schalter den bewegbaren Kontakt (6) nach einem Auslösen schneller in seine AUS-Position zu überführen, ist vorgesehen, dass die zumindest eine Feder (31) in der EIN-Position des bewegbaren Kontakts (6) zumindest einen Abschnitt des Verklinkungsstrangs überbrückt.

Description

Beschreibung
Elektrischer Schalter
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter, die mit einem bewegbaren Kontakt, der über einen Antriebsstrang entgegen der Kraft zumindest einer Feder aus einer AUS-Position in eine EIN-Position überführbar ist, und mit einem an den Antriebsstrang gekoppelten Verklinkungsstrang, der den bewegbaren Kontakt unter der Kraft der zumindest einen Feder in seiner EIN-Position verklinkt, versehen sind.
Bei bekannten derartigen elektrischen Schaltern sind eine oder mehrere der Federn nur in Form von Kontaktkraft-Federn vorgesehen. Diese Kontaktkraft-Federn werden beim Einschalten des elektrischen Schalters gespannt und dienen dazu, den bewegbaren Kontakt mit der erforderlichen Kontaktkraft an einem zugeordneten feststehenden Kontakt zu halten.
So ist beispielsweise ein elektrischer Schalter bekannt, der eine in dem Antriebsstrang des bewegbaren Kontaktes angeordnete Schaltwelle zum Betätigen mehrerer schwenkbarer Kontakthebelträger aufweist. Hierbei sind an jedem der Kontakthebelträger mehrere parallel zueinander verlaufende bewegbare Kon- takte in Form von schwenkbaren Kontakthebeln vorgesehen, wobei zwischen jedem der Kontakthebel und dem Kontakthebelträger jeweils zwei Kontaktkraft-Federn abgestützt sind (DE 44 16 088 Cl) . - Zum Verklinken des bewegbaren Kontaktes in seiner EIN-Position wird dabei die Kraft der Kontaktkraft- Federn in dem Verklinkungsstrang sehr stark untersetzt. Diese Untersetzung dient dazu, selbst bei toleranzbedingten Schwankungen der Kraftübertragung zum und in dem Verklinkungsstrang, eine sichere Freigabe des Verlinkungsstrangs durch einen Auslösemechanismus sicherzustellen. Die starke Kraftuntersetzung hat jedoch zur Folge, dass sich die Teile des Ver- linkungsstrangs - deren Bewegungsablauf die Schnelligkeit der Überführung des bewegbaren Kontaktes in seine AUS-Position entscheidend mitbestimmt - nach Ihrer Freigabe nur sehr langsam in Bewegung setzen. Eine geringere Kraftuntersetzung hätte eine starke Toleranzbreite der Kraft der Verklinkung zur Folge und würde entsprechend aufwendige kompensierende Maßnahmen im Auslösemechanismus und im Antriebsstrang erfordern.
Ausgehend von einem elektrischen Schalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 (DE 44 16 088 Cl) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, nach einem Auslösen das Überführen des bewegbaren Kontaktes in seine AUS-Position zu beschleunigen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die zumindest eine Feder, unter deren Kraft der bewegbare Kontakt in seiner EIN-Position verklinkt ist, in der EIN- Position des bewegbaren Kontakts zumindest einen Abschnitt des Verklinkungsstrangs überbrückt.- Aufgrund der Überbrückung bzw. Umführung zumindest eines Abschnitts des Verklinkungsstrangs durch die zumindest eine Feder kann die Anzahl der sich summierenden Einzeltoleranzen bei der Über- tragung der Kraft dieser zumindest einen Feder sehr gering gehalten werden. Die Kraft, mit der sie zum Verklinken des bewegbaren Kontaktes beiträgt erfordert daher keine oder nur leichte kompensierende Maßnahmen im Auslösemechanismus.
Die zumindest eine Feder ist zusätzlich zu den bekannten Kontaktkraft-Federn vorgesehen. So können bekannte elektrische Schalter zum schnelleren Öffnen ihrer Kontakte gemäß der Er- findung ausgestaltet werden, ohne dabei ihre Antriebsstränge und/oder Verklinkungsstränge aufwendig verändern zu müssen.
Auf konstruktiv einfache Weise lässt sich die Erfindung ver- wirklichen, wenn zum Abstützen der zumindest einen Feder zum einen eine Schaltwelle des Antriebsstranges und zum anderen ein in der EIN-Position des bewegbaren Kontaktes an einem Anschlag abgestützter Klinkenhebel des Verklinkungsstrangs dient. - Hierbei kann zum Abstützen eines ersten Endes der zumindest einen Feder ein Nocken der Schaltwelle und zum Abstützen eines zweiten Endes der zumindest einen Feder ein Zapfen des Klinkenhebels dienen.
Die zumindest eine Feder ist mit Vorteil als Biegefeder aus- gebildet.
Ein Ausführungsbeispiel des neuen elektrischen Schalters ist in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen
Schalters mit einem über einen Antriebsstrang bewegbaren Kontakt und einem an den Antriebsstrang gekoppelten Verklinkungsstrang zum Verklinken des bewegbaren Kontaktes in einer EIN-Position, Figur 2 einen Ausschnitt des Schalters gemäß Figur 1, in seiner geschlossenen Schaltstellung, bei der der bewegbare Kontakt in seiner EIN-Position verklinkt ist und Figur 3 den Ausschnitt gemäß Figur 2, in seiner geöffneten Schaltstellung .
Die Figur 1 zeigt einen elektrischen Schalter 1 in Form eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit einem Schaltkontaktsystem und einer zugeordneten Lichtbogen-Löschkammer 2. Das Schaltkontaktsystem besteht aus einer feststehenden Schaltkontaktanordnung 3 und einer beweglichen Schaltkontaktanordnung 4. Die bewegliche Schaltkontaktanordnung 4 weist dabei einen schwenkbaren Kontaktträger 5 und mehrere bewegbare Kon- takte 6 in Form von Kontakthebeln auf, wobei die bewegbaren Kontakte parallel zueinander schwenkbar und mittels Kontaktkraft-Federn 7 unter Vorspannung federnd an dem Kontaktträger 5 abgestützt sind. Eine in der Figur nur schematisch angedeutete erste Hebelanordnung 8, die den Kontaktträger 5 mit ei- ner Schaltwelle 9 koppelt, ist - wie auch der Kontaktträger selbst Teil eines Antriebsstranges 10 des bewegbaren Kontaktes 6 - der zum Überführen des bewegbaren Kontaktes aus einer AUS-Position in eine EIN-Position dient. Die Schaltwelle 9 dient gleichzeitig zum Antreiben nicht weiter dargestellter, parallel zu dem gezeigten Schaltkontaktsystem angeordneter weiterer Schaltkontaktsysteme. Sie ist mittels einer zweiten Hebelanordnung 11 - die ebenfalls Teil des Antriebsstranges 10 des bewegbaren Kontaktes β ist - aus einer AUS-Position, bei der das Schaltkontaktsystem offen ist, in eine EIN- Position, bei der das Schaltkontaktsystem geschlossen ist, zu überführen. Hierzu ist die Schaltwelle über die zweite Hebelanordnung 11 an einen Federspeicher 12 eines Antriebes 13 gekoppelt. Beim Überführen der Schaltwelle 9 in ihre EIN- Position werden die Kontaktkraft-Federn 7 weiter gespannt, so dass die Kraft der Kontaktkraft-Federn 7 in die zur AUS- Position weisenden Schwenkrichtung 14 (vgl. Figur 2) der Schaltwelle 9 wirkt. Im Bereich der zweiten Hebelanordnung 11 ist an den Antriebsstrang 10 ein Schaltschloss 15 angekoppelt .
Gemäß der Figur 2 weist das Schaltschloss 15 in bekannter Weise zwei Verklinkungsstränge auf, von denen ein erster Verklinkungsstrang 16 zum Verklinken des gespannten Federspei- chers 12 und der zweite Verklinkungsstrang 17 zum Verklinken des bewegbaren Kontaktes in seiner EIN-Position dient.
Der zweite Verklinkungsstrang 17 des Schaltschlosses 15 weist einen Klinkenhebel 20 sowie einen als Halbwelle ausgebildeten Anschlag 21 auf.
Der Klinkenhebel 20 ist über eine Hilfsklinke 22, eine Rolle 23 und eine dritte Hebelkette 24 an einen Verbindungsbolzen 25 der zweiten Hebelkette 11 gekoppelt. Der Klinkenhebel 20 ist dabei um ein erstes Schwenklager 26 schwenkbar, das an einer Trageinrichtung 27 ortsfest gehalten ist. Der Klinkenhebel 20 liegt bei verklinkter EIN-Position des bewegbaren Kontaktes mit einer Verklinkungsfläche 28 einerseits unter der Kraft der Kontaktkraft-Federn 7 an dem Anschlag 21 an.
Bei einem Auslösevorgang erfolgt eine Betätigung des Anschlages 21 über einen nicht dargestellten Auslösestrang beispielsweise von Hand mittels einer frontseitig am Schalter angeordneten Drucktaste 29 oder durch einen Elektromagnet 30 (vgl . Figur 1) .
Um die Teile des zweiten Verklinkungsstrangs 17 nach ihrer Freigabe schneller als bisher zu beschleunigen, ist zusätzlich zu den Kontaktkraft-Federn 7 eine Feder 31 vorgesehen, die sich einerseits an dem Antriebsstrang 10 und andererseits an dem zweiten Verklinkungsstrang 17 abstützt. Das Abstützen erfolgt dabei in der Weise, dass das eine Ende 32 der zusätzlichen Feder 31 an einem mit einer Schrägfläche 33 versehenen Nocken 34 der Schaltwelle 9 und das andere Ende 35 an einem Stift 36 des Klinkenhebels 20 abgestützt ist. Dieser Stift 36 des Klinkenhebels 20 ragt dabei quer zur Schwenkrichtung 37 des Klinkenhebels 20 von dem Klinkenhebel ab. Gemäß der Figur 3 ist die zusätzliche Feder 31, die als Biegefeder ausgeführt ist, bei in AUS-Position befindlichem bewegbaren Kontakt, d.h. bei in AUS-Position befindlicher Schaltwelle 9 nicht gespannt. Das Spannen der zusätzlichen Feder 31 erfolgt erst beim Überführen des bewegbaren Kontaktes aus seiner AUS-Position in seine EIN-Position unter der Kraft des gespannten Federspeichers 12. Hierzu gleitet das eine Ende 32 der zusätzlichen Feder 31, das von einem abgewinkelten Federschenkel gebildet ist, an der Schrägfläche 33 des Nockens 34 entlang. Dadurch, dass das Spannen der Biegefeder erst beim Einschalten und zwar in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Schalters erfolgt, wird auch deren beschleunigende Kraft auf den Klinkenhebel 20 in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Schalters aufgebaut.
Die Biegefeder kann ohne besondere Maßnahmen auf einfache Weise in den Schalter integriert werden. Hierbei kann auch vorgesehen sein, das eine Ende 32 der Feder 31 an einem anderen Teil des Antriebsstrangs 10 und das andere Ende 35 der Feder an einem anderen Teil des zweiten Verklinkungsstrangs 17 abzustützen.

Claims

Schutzansprüche
1. Elektrischer Schalter (1) mit einem bewegbaren Kontakt (6), der über einen Antriebsstrang (10) entgegen der Kraft zumindest einer Feder (31) aus einer AUS-Position in eine EIN-Position überführbar ist, und mit einem an den Antriebsstrang (10) gekoppelten Verklinkungsstrang (17), der den bewegbaren Kontakt (6) unter der Kraft der zumindest einen Feder (31) in seiner EIN-Position ver- klinkt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die zumindest eine Feder (31) in der EIN-Position des bewegbaren Kontakts (6) zumindest einen Abschnitt des Verklinkungsstrangs überbrückt.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,, d a s s zum Abstützen der zumindest einen Feder (31) zum einen eine Schaltwelle (9) des Antriebsstrangs (10) und zum an- deren ein in der EIN-Position des bewegbaren Kontaktes (6) an einem Anschlag (21) abgestützter Klinkenhebel (20) des Verklinkungsstrangs (17) dient.
3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zum Abstützen eines ersten Endes (32) der zumindest einen Feder (31) ein Nocken (34) der Schaltwelle (9) dient.
4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zum Abstützen eines zweiten Endes (35) der zumindest einen Feder (31) ein Zapfen (36) des Klinkenhebels (20) dient . Elektrischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t., d a s s die zumindest einen Feder (31) als Biegefeder ausgebildet ist .
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4468533A (en) * 1982-01-29 1984-08-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Air circuit breaker
DE4416091C1 (de) * 1994-04-20 1995-06-22 Siemens Ag Antriebsvorrichtung mit einer Sperrvorrichtung gegen ein Zurückprellen der Schaltwelle

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