WO2015090384A1

WO2015090384A1 - Schaltgerät mit wechselbarer schaltstückbaugruppe

Info

Publication number: WO2015090384A1
Application number: PCT/EP2013/077163
Authority: WO
Inventors: Ludwig Niebler; Vadzim Kulinovich; Tobias VIEHAUSER
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-25
Also published as: EP3028290B1; US20170004934A1; CN105723493B; BR112016008726B1; CN105723493A; BR112016008726A2; EP3028290A1; US9922780B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einer Schaltkammer (1), in welcher ein fest positioniertes Schaltstück (2) gegenüber liegend zu einem beweglichen Schaltstück (3) angeordnet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das fest positionierte Schaltstück (2) auf einem Kunststoffträgerteil (4) aufgesteckt ist und diese Bauteilkombination aus fest positioniertem Schaltstück (2) und Kunststoffträgerteil (4) als wechselbare Schaltstückbaugruppe ausgebildet ist.

Description

Beschreibung

Schaltgerät mit wechselbarer Schaltstückbaugruppe Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einer Schaltkammer, in welcher ein fest positioniertes Schaltstück gegenüber liegend zu einem beweglichen Schaltstück angeordnet ist.

Schaltgeräte wie zum Beispiel große Schütze, sind rein mecha- nisch für eine Lebensdauer von 10 Millionen Schaltspielen ausgelegt. Werden diese Schütze elektrisch bei ihrer Bemes^¬ sungsgrenze eingesetzt, so sind die Schaltkontakte schon deutlich früher verschlissen, beispielsweise bei 1 Million Schaltspielen. Bereits heute bieten Hersteller von kostenin- tensiven Schützen Ersatzschaltstücke an. Ein Kunde kann die verschlissenen Schaltstücke im Schütz wechseln, statt den kostenintensiven Schütz komplett auszutauschen, womit eine Kostenersparnis verbunden ist. Allerdings erfordert die Funktionalität der wechselbaren

Schaltstücke besondere konstruktive Anforderungen. So werden zum Beispiel durch die Lichtbögen an der Schaltstelle, die beim betriebsmäßigen Schalten entstehen, die Schaltkammerwände thermisch sehr stark belastet. Dadurch können beispiels- weise keine thermoplastischen Kunststoffe im Bereich der

Schaltstelle eingesetzt werden, da diese Anschmelzen und da^¬ durch geschädigt werden könnten.

Jedoch ist gerade der Einsatz von thermoplastischen Kunst- Stoffen für die Schaltkammer besonders reizvoll, da durch Verwendung dieses speziellen Kunststoffes die Schaltkammer filigraner und kleiner gebaut werden kann und dadurch der gesamte Schütz kompakter ausgestaltet werden kann. Im Stand der Technik sind bereits verschiedene Schaltvorrich^¬ tungen mit entfernbaren Kontakteinheiten bekannt. Aus der EP 0 834 894 B2 geht eine Schaltvorrichtung für elektrischen Strom hervor, die eine Schaltanordnung mit einem Körper aus elektrisch isolierendem Material aufweist sowie einen ersten und einen zweiten stationären Kontakt, die an dem Körper angebracht sind. Die Schaltvorrichtung weist ferner einen bewegbaren Kontakt auf, der bewegbar mit dem Körper gekoppelt ist und selektiv die ersten und zweiten stationären Kontakte kontaktiert beziehungsweise zum Schließen einer elektrischen Verbindung mit ihnen in Eingriff kommt. Des Weiteren verfügt die Schaltvorrichtung über eine Betätigeranordnung mit einem Einschluss beziehungsweise einem Gehäuse, das einen elek- trisch betätigten Antrieb enthält, der ein Glied umfasst, das lösbar mit dem bewegbaren Kontakt gekoppelt ist zum abwechselnden Beätigen des bewegbaren Kontakts in Eingriff mit den ersten und zweiten stationären Kontakten beziehungsweise aus dem Eingriff heraus.

Dabei ist die Schaltanordnung in abdichtender Weise an der Betätigungsanordnung befestigt, um zu verhindern, dass Bögen, die zwischen dem bewegbaren Kontakt und den ersten und zweiten stationären Kontakten erzeugt werden, aus der Schaltvor- richtung für elektrischen Strom entweichen, wobei die Schaltanordnung als eine einzelne Einheit von der Betätigeranord^¬ nung für eine Reparatur und einen Austausch abnehmbar ist.

Aus der DE 1 094 851 ist eine Kontakteinrichtung mit wechsel- barer Kontakteinheit bekannt, bei der die Anschlussstücke der elektrischen Zuführungsleitung an einem Sockel befestigt sind, welche mit der Kontakteinheit derart in Verbindung steht, dass beim Abnehmen der Kontakteinheit vom Sockel die Zuführungsleitungen nicht gelöst werden müssen. Dabei ist die auswechselbare Kontakteinheit, die vorzugsweise aus einem Kontaktkörper mit feststehendem Kontakt und einem Betätigungsteil mit beweglichen Kontakten ausgeführt ist, durch lösbare, mit den Anschlussstücken des Sockels zusammenwirkenden Befestigungsmitteln am Sockel mechanisch befestigt. Durch diese Befestigungsmittel wird gleichzeitig die elektrische Verbindung der Kontakteinheit mit den Zuführungsleitungen hergestellt . Der Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen besteht darin, dass sie ein großes Bauvolumen bedingen und/oder der Kunde nach eigenem Ermessen neben den Schaltstücken noch weitere Einzelteile tauschen muss, die nur durch kompetentes Personal ausgetauscht werden können.

Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung da^¬ rin, ein Schaltgerät mit einer Schaltkammer zu schaffen, welches einen einfachen Austausch der Schaltstücke trotzt kom- pakter Bauweise des Schaltgeräts ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiter^¬ bildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche .

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schaltgerät mit einer Schaltkammer gelöst, in welcher ein fest positioniertes Schaltstück gegenüber liegend zu einem beweglichen Schaltstück angeordnet ist. Die Erfindung zeichnet sich dabei da^¬ durch aus, dass das fest positionierte Schaltstück auf einem Kunststoffträger aufgesteckt ist und diese Bauteilkombination aus fest positioniertem Schaltstück und Kunststoffträgerteil als wechselbare Schaltstückbaugruppe ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß ist also das fest positionierte Schaltstück in einem Schaltgerät, vorzugsweise in einem Schütz auf einem Kunststoffträgerteil aufgesteckt und bildet zusammen mit die- sem einen Schaltkammereinsatz. Dabei kann vorgesehen sein, dass am Kunststoffträgerteil die Partien der Schaltkammer mit angeformt sind, die beim betriebsmäßigen Schalten in Mitleidenschaft gezogen werden. Diese Baugruppe aus Schaltstück und Kunststoffträgerteil ist so ausgeführt, dass sie sehr leicht vom Kunden ausgetauscht werden kann, der diesen Schaltkammereinsatz als Ersatzteil kaufen kann. Die beweglichen Schaltstücke sind in einem Kontaktträger montiert und können ebenfalls mit ausgetauscht werden. Der Kon^¬ taktträger und die Schaltkammer sind dabei so konstruiert oder abgeschirmt, dass sie nicht von Schaltlichtbögen geschä^¬ digt werden. In alternativen Ausgestaltungsformen können im Schaltkammereinsatz auch Lichtbogenlöschmittel wie beispiels^¬ weise Löschbleche oder Löschkörbe oder metallische Abschir^¬ mungen mit diversen Funktionen integriert sein. Diese Licht- bogenlöschmittel sind je nach Bemessungs-Betriebsstrom und

Bemessungs-Betriebsspannung für die Abschaltung von Strömen, beispielsweise in einem Schütz erforderlich.

Erfindungsgemäß ist der Schaltkammereinsatz derart konstru- iert, dass er alle Verschleißstellen beinhaltet. Da alle Ver^¬ schleißstellen einer Schaltkammer im Kammereinsatz integriert sind, ist es konstruktiv nicht erforderlich, dass andere Gehäuseteile des Schaltgeräts bezüglich der Lichtbogenresis^¬ tenz weitere Anforderungen erfüllen. Dadurch ergeben sich we- niger Restrektionen bei der Auswahl des Materials und bei der konstruktiven Gestaltung. Daraus ergibt sich insgesamt eine filigranere Gestaltung des Schaltgeräts, wodurch eine kompak^¬ te Bauweise ermöglicht wird. Der Kunde muss beim erfindungs^¬ gemäßen Schaltgerät mit wechselbarer Schaltstückbaugruppe le- diglich die Schaltkammereinsätze tauschen, die die bewegli^¬ chen Schaltstücke und das Kunststoffträgerteil umfassen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kunststoffträgerteil zwei pa- rallel zueinander ausgebildete Seitenflächen aufweist, die über eine erste weitere Seitenfläche miteinander verbunden sind. Diese drei Seitenflächen sind insgesamt U-förmig ausge^¬ bildet und ermöglichen die Aufnahme des fest positionierten Schaltstücks. Das fest positionierte Schaltstück ist dabei vorzugsweise U-förmig ausgebildet mit zwei Schenkeln und ei^¬ nem verbindenden Mittelstück. Dabei ist konstruktiv vorgesehen, dass einer der Schenkel des fest positionierten Schalt- Stücks auf der ersten verbindenden Seitenfläche zu liegen kommt .

Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass beabstandet von und parallel zu der ersten verbindenden Seitenfläche eine zweite verbindende Seitenfläche angeordnet ist, so dass sich zwi^¬ schen der ersten und der zweiten verbindenden Seitenfläche eine Ausnehmung ausbildet, in welche ein Schenkel des U- förmig ausgebildeten fest positionierten Schaltstücks ein- führbar ist. Durch die erste verbindende Seitenfläche und die darüber angeordnete zweite verbindende Seitenfläche ergibt sich ein Führungsschlitz, in welchem ein Schenkel des U- förmig ausgebildeten fest positionierten Schaltstücks eingeführt werden kann.

In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann ein weiteres Konzept darin bestehen, dass an den parallel zueinander ausgebildeten Seitenflächen parallel zueinander ausgebildete Ausnehmungen zur Aufnahme von Löschblechen ausgebildet sind. Die Integration diverser Funktionen in das Kunststoffträgerteil ermöglicht eine breite Anwendung dieser Bauteile, so dass auch bei höheren Bemessungsströmen und höheren Bemessungs-Betriebsspannungen, die sich bei der Abschaltung von Strömen in einem Schaltgerät ergeben, Lichtbogenlöschmittel am Kunststoffträgerteil platziert werden können.

In einer weiteren speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann ein weiteres Konzept darin bestehen, dass an den parallel zu^¬ einander ausgebildeten Seitenflächen zwei parallel zueinander positionierte Führungsnuten zur Aufnahme eines Löschkorbes angeordnet sind. Auch diese Aufnahmemittel sind dazu ausge^¬ bildet, das Kunststoffträgerteil auch für höhere Bemessungs- Betriebsströme und höhere Bemessungs-Betriebsspannungen zugänglich zu machen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann eine technische Weiterführung des erfindungsgemäßen Kon- zepts darin bestehen, dass das Kunststoffträgerteil aus einem Hochtemperaturthermoplast gefertigt ist.

In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgese- hen sein, dass das Kunststoffträgerteil aus Duroplast gefer^¬ tigt ist.

Die oben ausgeführten Merkmalskombinationen können insbesondere in einem Schütz Anwendung finden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die vorliegende Erfindung insbesondere in ihrer bevorzugten Ausgestaltung als Leistungsschalter verwendet wird. Zudem kann die vorliegende Erfindung auch als Kompakt^¬ motorabzweig ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Schaltgerät weist eine Schaltkammer auf, in welcher fest positionierte Schaltstücke gegenüber liegend zu beweglichen Schaltstücken angeordnet sind. Die fest posi^¬ tionierten Schaltstücke sind jeweils im Kunststoffträgerteil angeordnet. Am Schaltgerät können seitlich Anschlussklemmblö- cke angeordnet sein. Die Schaltkammer wird durch eine Schalt^¬ kammerabdeckung abgedeckt. Für den Austausch der wechselbaren Schaltstückbaugruppe wird die Schaltkammerabdeckung entfernt, und die Schaltstückbaugruppen werden nach rechts beziehungsweise links weggezogen und ausgetauscht.

Die Positionierung der Kunststoffträgerteile im Schaltgerät erfolgt vorzugsweise über eine Führungsschiene-Nut-Konstruktion. Es ist auch möglich sein, dass die beweglichen Schaltstücke ebenfalls in einem Kontaktträger montiert sind und ebenso ausgetauscht werden können.

Das erfindungsgemäße Kunststoffträgerteil weist vorzugsweise zwei parallel zueinander ausgebildete Seitenflächen auf, die über eine erste weitere Seitenfläche miteinander verbunden sind. Beabstandet von und parallel zu der ersten verbindenden Seitenfläche ist vorzugsweise eine zweite verbindende Seiten^¬ fläche angeordnet und zwar derart, dass sich zwischen der ersten und der zweiten verbindenden Seitenfläche eine Ausneh- mung ausbildet, in welche ein Schenkel eines U-förmig ausge^¬ bildeten fest positionierten Schaltstücks einführbar ist.

Vorzugsweise sind an den parallel zueinander ausgebildeten Seitenflächen parallel zueinander ausgebildete Ausnehmungen zur Aufnahme von Löschblechen ausgebildet. Des Weiteren können an den parallel zueinander ausgebildeten Seitenflächen auch parallel zueinander positionierte Führungsnuten zur Aufnahme eines Löschblechkorbes angeordnet sein. Das erfindungs- gemäße Kunststoffträgerteil ist vorzugsweise als Hochtempera^¬ turthermoplast gefertigt. Insbesondere kann das Kunststoff- trägerteil aus Duroplast gefertigt sein.

Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nach- folgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.

Dabei zeigen schematisch: Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung ein Schaltgerät aus dem Stand der Technik mit einer Schaltkammer, in welcher fest positionierte und gegenüber liegend dazu bewegliche Schaltstücke angeordnet sind; Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Schaltgerät mit wechselbaren Schaltstückbaugruppen;

Fig. 3 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine erfindungsgemäße SchaltStückbaugruppe ;

Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße zusammengebaute Schaltstückbaugruppe.

In Fig. 1 ist ein Schaltgerät aus dem Stand der Technik dar- gestellt mit einer Schaltkammer 100, in welcher fest positio^¬ nierte Schaltstücke 200 gegenüber liegend zu beweglichen Schaltstücken 300 angeordnet sind. Am Schaltgerät sind seit^¬ lich Anschlussklemmblöcke 400 angeordnet. Das Schaltgerät wird durch eine Lichtbogenkammer 500 abgedeckt. Die Schalt^¬ kammerwände, die durch den Schaltlichtbogen in Mitleidenschaft gezogen wurden, sind in der Lichtbogenkammer 500 untergebracht, die ebenfalls gewechselt werden muss, wenn die Schaltstücke gewechselt werden.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Schaltgerät, das eine Schaltkammer 1 aufweist, in welcher fest positionierte

Schaltstücke 2 gegenüber liegend zu beweglichen Schaltstücken 3 angeordnet sind. Die fest positionierten Schaltstücke 2 sind jeweils in Kunststoffträgerteile 4 angeordnet. Am

Schaltgerät können seitlich Anschlussklemmblöcke 5 angeordnet sein. Die Schaltkammer 1 wird durch eine Schaltkammerabde^¬ ckung 6 abgedeckt. Für den Austausch der wechselbaren Schalt- Stückbaugruppe wird die Schaltkammerabdeckung 6 entfernt und die Schaltstückbaugruppen werden nach rechts beziehungsweise nach links weggezogen und ausgetauscht. Die Positionierung der Kunststoffträgerteile 4 im Schaltgerät erfolgt vorzugs^¬ weise über eine Führungsschiene-Nut-Konstruktion. Es kann zu- sätzlich auch vorgesehen sein, dass die beweglichen Schaltstücke 3 ebenfalls in einem Kontaktträger montiert sind und ebenso ausgetauscht werden.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Schaltstückbaugruppe in Einzelteilen dargestellt. Die erfindungsgemäße Schaltstück^¬ baugruppe weist einen Kunststoffträger 4 auf, der vorzugswei^¬ se zwei parallel zueinander ausgebildete Seitenflächen 7, 8 aufweist, die über eine erste weitere Seitenfläche 9 mitei^¬ nander verbunden sind. Beabstandet von und parallel zur ers- ten verbindenden Seitenfläche 9 ist eine zweite verbindende Seitenfläche 10 angeordnet, so dass sich zwischen der ersten und der zweiten verbinden Seitenfläche 9, 10 eine Ausnehmung 11 ausbildet, in welche ein Schenkel 12 eines U-förmig ausge^¬ bildeten fest positionierten Schaltstücks 2 einführbar ist. An den parallel zueinander ausgebildeten Seitenflächen 7, 8 sind vorzugsweise parallel zueinander ausgebildete Ausnehmun^¬ gen 13 zur Aufnahme von Löschblechen 14 ausgebildet. Zudem können an den parallel zueinander ausgebildeten Seitenflächen 7, 8 des Kunststoffträgers 4 zwei parallel zueinander positi^¬ onierte Führungsnuten 15, 16 zur Aufnahme eines Löschkorbes 17 angeordnet sein. Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße zusammengebaute Schalt^¬ stückbaugruppe mit aufgesteckten Löschblechen 14 und aufgesetztem Löschkorb 17.

Das erfindungsgemäße Schaltgerät mit wechselbarer Schalt- Stückbaugruppe zeichnet sich durch eine einfache Handhabung beim Austausch aus und ermöglicht zudem eine kompakte Bauwei^¬ se .

Bezugs zeichenlister

100 Schaltkammer

200 fest positionierte Schaltstücke

300 bewegliche Schaltstücke

400 Anschlussklemmblöcke

500 Lichtbogenkämmer

1 Schaltkammer

2 fest positionierte Schaltstücke

4 Kunststoffträgerteile

5 Anschussk1emmblocke

6 Schaltkämmerabdeckung

7, 8 Seitenflächen

9 verbindende Seitenfläche

10 verbindende Seitenfläche

11 Ausnehmung

12 Schenkel

13 Ausnehmung

14 Löschbleche

15, 16 Führungsnuten

17 Löschkorb

Claims

Patentansprüche

1. Schaltgerät mit einer Schaltkammer (1), in welcher ein fest positioniertes Schaltstück (2) gegenüber liegend zu ei- nem beweglichen Schaltstück (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das fest positionierte Schaltstück (2) auf einem Kunststoffträgerteil (4) aufgesteckt ist und diese Bau^¬ teilkombination aus fest positioniertem Schaltstück (2) im Kunststoffträgerteil (4) als wechselbare Schaltstückbaugruppe ausgebildet ist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffträgerteil (4) zwei parallel zueinander ausge^¬ bildete Seitenflächen (7,8) aufweist, die über eine erste weitere Seitenfläche (9) miteinander verbunden sind.

3. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beabstandet von und parallel zu der ersten verbindenden Sei^¬ tenfläche (9) eine zweite verbindende Seitenfläche (10) ange- ordnet ist, so dass zwischen der ersten und der zweiten verbindenden Seitenfläche (9,10) eine Ausnehmung (11) ausgebil^¬ det ist, in welche ein Schenkel (12) eines U-förmig ausgebil^¬ deten fest positionierten Schaltstücks (2) einführbar ist.

4. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge^¬ kennzeichnet, dass an den parallel zueinander ausgebildeten Seitenflächen (7,8) parallel zueinander ausgebildete Ausnehmungen (13) zur Aufnahme von Löschblechen (14) ausgebildet sind .

5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge^¬ kennzeichnet, dass an den parallel zueinander ausgebildeten Seitenflächen (7,8), zwei parallel zueinander positionierte Führungsnuten (15,16) zur Aufnahme eines Löschkorbes (17) an- geordnet sind.

6. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge^¬ kennzeichnet, dass das Kunststoffträgerteil (4) aus einem Hochtemperaturthermoplast gefertigt ist.

7. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge^¬ kennzeichnet, dass das Kunststoffträgerteil (4) aus Duroplast gefertigt ist.

8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Schaltgerät ein Schütz ist.

9. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge^¬ kennzeichnet, dass das Schaltgerät ein Leistungsschalter ist.

10. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge^¬ kennzeichnet, dass das Schaltgerät ein Kompaktmotorabzweig ist .