WO2019219345A1 - Schaltgerät mit einer reduzierten mechanischen schlagbelastung bei änderung des betriebsmodus in den ausgeschalteten zustand - Google Patents

Schaltgerät mit einer reduzierten mechanischen schlagbelastung bei änderung des betriebsmodus in den ausgeschalteten zustand Download PDF

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WO2019219345A1
WO2019219345A1 PCT/EP2019/060666 EP2019060666W WO2019219345A1 WO 2019219345 A1 WO2019219345 A1 WO 2019219345A1 EP 2019060666 W EP2019060666 W EP 2019060666W WO 2019219345 A1 WO2019219345 A1 WO 2019219345A1
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switching device
contact
contact carrier
armature
damping element
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PCT/EP2019/060666
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Max Lehnert
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/30—Electromagnetic relays specially adapted for actuation by ac

Definitions

  • the invention relates to a switching device with a elektromag genetic drive, which has a coil, a fixed positioning TES yoke and a fixed yoke to be movable magnet armature, and with a switching contact of a fixed contact with contacts and a movable switching bridge with contacts whose contacts by BeWe movement of the armature along an axis to close and open, wherein the armature is positioned in operative connection to a contact carrier.
  • such a switching device contains an electromagnet 1 with a magnet yoke 2 on which, for example, two magnet coils 4 for magnetic excitation are arranged.
  • An armature 6 associated with the magnetic yoke 2 is resiliently mounted in a housing 10 of the switching device by means of a return arrangement constructed from two return springs 8 connected in parallel.
  • Magnetic yoke 2, solenoid 4 and armature 6 form a rule electromagnetic drive of the switching device.
  • the magnet armature 6 is positively connected via a prestressed contact spring 12 with a movable contact bridge 14.
  • the movable con tact bridge 14 are two fixed contact carrier 16 associated assigns.
  • the armature 6 forms the actuator of the magnetic drive rule for the relative movement between the contact bridge 14 and the contact carrier sixteenth
  • the contact bridge 14 and the fixed contact carrier 16 are each provided with contact pieces or contacts 18.
  • the switch contact formed by the movable contact bridge 14 and the fixed contact carrier 16 is located in open position (OPEN position).
  • OPEN position open position
  • the return springs 8 are biased so that the armature. 6 is pressed in the rest position of the OPEN position with a bias or Hal tekraft Fo against a stop 22.
  • the further closing movement of the armature 6 is now carried out against the force exerted by the return springs 8 increasing spring forces and in addition against the action of the ruled by the pa rallel connected to the contact spring 12, also to be taken spring force. Since the force exerted by the prestressed Kunststofffe 12 spring force is significantly greater than the spring force exerted by the return spring 8, the force acting on the armature 6 total restoring force increases abruptly.
  • This switching mechanism implemented above is exposed to a high mechanical load, especially in switching devices with a large switching capacity.
  • this movement direction ended by a bounce of the contact carrier to stop surfaces in the housing of the contactor.
  • the con tact carrier meets arranged on the same plane and planparal lel trained attacks.
  • the resulting shock load is directly over the stops in the housing of the
  • the object of the present invention da rin, a switching device with a reduced mechanical
  • a switching device with an electromagnetic drive having a coil, a fixed yoke and a fixed posi tioned yoke movable magnet armature, and with egg nem switching contact of a fixed contact with contacts and a movable switching bridge with contacts, its contacts are closed by a movement of the armature along an axis and open, wherein the armature is positioned in operative connection to a contact carrier.
  • the He-making is characterized in that between Victorträ ger and Festschalt Georgia a damping element is arranged.
  • the core of the invention consists firstly in the use of a damping element, which is preferably formed elastically ver mouldable and is used for example in the form of a gum mis.
  • this damping element is not applied flat on the stop surface of the stop dome, but edged with a low projection into the stop surface on the stop dome in the housing of the contactor inte grated.
  • the stop surface of the damping element thus corresponds to the front or narrow side of the damping element.
  • stopper domes have different distances from the contact carrier. After the impact of the contact carrier on the closer stop dome is a rotational / tilting movement of the contact carrier in the direction of the further spaced apart stop dome. As a result, a part of the collision gie and thus the resulting impact load is not forwarded to the other components in the contactor, for example, to the housing or the fixed contact pieces, but in this rotation or. Tipping movement degraded to a large extent. Also, the rebound of the contact carrier in the direction of a switched mode of operation is sprung or damped by this arrangement.
  • the Dämpfungsele element is formed elastically deformable.
  • stop surfaces are arranged on the housing of the switching device between the contact carrier and the fixed contact. It is also advantageous if the stop surfaces are formed as front sides in Anschalgdomen.
  • the distances between tween the stop surfaces and the contact carrier are formed different Lich large.
  • the damping element is arranged between the front side and a rear side of the stop dome arranged parallel thereto.
  • damping element is formed beyond the front side of the stop dome, wherein it does not cover the entire front side of the entire surface.
  • the switching device is a contactor.
  • a contactor has a contact carrier, which is preferably T-shaped, wherein the first portion of the T-shaped con tact carrier is aligned with the contact system and the second portion is formed to the armature.
  • a contact carrier which is preferably T-shaped, wherein the first portion of the T-shaped con tact carrier is aligned with the contact system and the second portion is formed to the armature.
  • the stop surfaces are at different heights, that is, arranged in different distances to the second subarea of the contact carrier.
  • the stop surfaces are part of the impact domes and correspond to the front side. Parallel to the front side, a back is arranged. The front side and the back side are spaced from a side surface, that is, the side surface is formed between the front and back.
  • a damping element preferably integrated before a rubber, which is not flat on the front side, but formed between the front and back of the impact dome.
  • the damping element protrudes beyond the front side, so that the second portion of the contact carrier first Fung element on the Dämp and only subsequently on the front side of the nä ago positioned stopper dome hits before he by a rotational movement on the damping element of the remote on beat dome and then hit on its front.
  • Figure 1 is a schematic representation of a switching device of the prior art in an off mode of operation.
  • Figure 2 is a schematic representation of the switching device of Figure 1 in an intermediate mode before reaching the switched operating mode.
  • FIG. 3 is a schematic representation of the switching device according to FIG. 1 in an activated operating mode
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a switching device with a damping arrangement from the prior art
  • Fig. 5 is a schematic representation of an inventive SSES switching device with a novel damping arrangement.
  • Fig. 1 shows a switching device of the prior art in egg nem off mode of operation.
  • the switching device has egg nen electromagnet 1 with a magnetic yoke 2, on which two magnetic coils 4 are arranged for magnetic excitation.
  • An armature 6 associated with the magnetic yoke 2 is resiliently mounted in a housing 10 of the switching device by means of a return arrangement constructed from two return springs 8 connected in parallel.
  • Magnet yoke 2, solenoid 4 and Mag netanker 6 form an electromagnetic drive of the
  • the armature 6 is non-positively connected via a biased contact spring 12 with a movable contact bridge 14.
  • the movable contact bridge 14 are associated with two fixed contact carrier 16.
  • the Magnetan ker 6 forms the actuator of the magnetic drive for the relative movement between the contact bridge 14 and the con tact carrier 16th
  • the contact bridge 14 and the fixed contact carrier 16 are each provided with contact pieces or contacts 18.
  • the switch contact formed by the movable contact bridge 14 and the fixed contact carrier 16 is in the open position (OPEN position).
  • OPEN position the open position
  • the return springs 8 are biased so that the armature 6 in the rest position of the OPEN position is pressed with a biasing or holding force Fo against a stop 22.
  • FIG. 2 shows the switching device of the prior art in egg nem intermediate mode before reaching the on mode of operation.
  • the contacts 18 touch, the armature 6 has covered a distance So.
  • Fig. 3 shows the switching device in the switched Radiomo mode.
  • the switching device has a contact carrier 71, which is in operative connection with egg nem magnet armature 72. At the contact carrier 71 are preference, two return springs 73 are arranged.
  • the contact carrier 71 is preferably T-shaped, wherein the first portion 74 of the T-shaped contact carrier 71 is aligned to the contact system and the second portion 75 is formed to the armature 72.
  • the armature 72 is positively connected via a preloaded contact spring with a movable switch piece 76 be.
  • the movable switching piece 76 two Festschalt conductede 77 are assigned.
  • the magnetic armature 72 forms the actuator of the magnetic drive for the relative movement between the contact piece 76 and the contactor.
  • the Clock carrier 71 The movable contact piece 76 and the fixed switching pieces 77 are each provided with contact pieces or contact 78 th.
  • the switching contact formed by the movable contact piece 76 and the Festschalt Wunschen 77 is in the open position.
  • abutment surfaces 79 are positioned on both sides of the first portion 74 of the contact carrier 71 for the second portion 75 of the contact carrier 71 in the housing of the contactor. These stop surfaces 79 are arranged on the same plane in the housing, so that the contact carrier 71 on both impact surfaces 79 meets at the same time.
  • the impact surfaces 79 are arranged at the same height, ie, at the same distance from the second subregion 75 of the contact carrier 71.
  • the arrow 80a shows the direction of movement of the contact carrier 71 after the impact on the stop surface 79.
  • the arrow 80b shows the direction of movement of the contact carrier 71 during the switch-off operation.
  • Fig. 5 shows a switching device with a damping arrangement according to the invention.
  • the switching device has a contact carrier 81, which is in operative connection with a magnet armature 82.
  • At the contact carrier 81 preferably two return springs 83 are arranged.
  • the contact carrier 81 is preferably T-shaped, wherein the first portion 84 of the T-shaped contact carrier is aligned with the contact system and the second portion 85 is formed to the armature 82.
  • the armature 82 is non-positively connected via a pre-tensioned contact spring with a movable contact piece 86.
  • the movable contact piece 86 are two fixed switching pieces 87 assigned.
  • the magnet armature 82 forms the actuator of the magnetic drive for the relative movement between the contact piece 86 and the contact carrier 81.
  • the be wegliche contact piece 86 and the fixed contact pieces 87 are each Weil provided with contact pieces or contacts 88.
  • the switching contact formed by the movable contact piece 86 and the Festschalt Cultureen 87 is in the open Stel development.
  • stop surfaces 89, 90 g are between the second portion 85 of the T-shaped cone Clock carrier 81 and the fixed contact pieces on both sides of the first portion 84 of the contact carrier 81 for the second portion 85 of the Kunststoffträ gers 81 positioned in the housing of the contactor.
  • stop surfaces 89, 90 are arranged at different levels in the housing, so that the contact carrier 81 on both stop surfaces 89,90 staggered. This has the consequence that the contact carrier 81 performs a rotational or tilting movement in the direction of the second stop surface 90.
  • the impact surfaces 89, 90 are at different heights, that is, arranged at different distances to the second portion 85 of the contact carrier 81.
  • the abutment surfaces 89, 90 are as abutment domes 91, 92 with a front side or stop surface 89, 90 and a rear side arranged parallel to 93, 94 and a side surface 95, 96, which the front side or stop surface 89, 90 of the back 93rd , 94 spaced.
  • a Dämp tion element 97 In the stop domes 91, 92 is a Dämp tion element 97, preferably a rubber integrated, which is not flat on the front or stop surface 89, 90, but between the front or stop surface 89, 90 and back of the stop dome 91, 92 is formed. It is provided that the damping element 97 projects beyond the front side or stop surface 89, 90, so that the second portion 85 of the contact carrier 81 first on the Dämp tion element 97 and only subsequently on the front side or stop surface 89 of the closer positioned stop dome 91 strikes Before it hits by a rotational movement on the damping element of the distal stop dome 92 and then on the front side or stop surface 90.
  • the arrow 98 shows the direction of movement of the contact carrier 81 after impact with the stop.
  • the arrow 99 shows the movement Rich tion of the contact carrier 81 during the turn-off.
  • the arrow 100 symbolizes the rotational or tilting movement of the contact carrier 81 on impact.
  • the switching device according to the invention with a reduced mechanical impact load when changing the operating mode in the off state is characterized by the fact that the new shape, the position and the arrangement of the damping element and the abutment surfaces in the abutment domes have resulted in a new interaction between return springs, switch-off speed, impact load and rebounding.
  • the impact energy is not dissipated via the stable or rigid plastic housing or transferred to other components such as the Festschalt Irishe, whereby a higher mechanical load of these components would be associated with their lifetime shortening, but builds up by an intelligent arrangement of the impact energy beauf beat components, so the damping element and the impact surfaces of the impact dome again.
  • Other advantages of the solution presented here are that the measures can be integrated into the previous installation space of the contactor and the assembly and test procedure does not have to be changed.
  • the impact load of the components is reduced, thereby increasing the mechanical life.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Antrieb, welcher eine Spule, ein fest positioniertes Joch und einen relativ zum fest positionierten Joch beweglichen Magnetanker (82) aufweist, und mit einem Schaltkontakt aus einem Festschaltstück (87) mit Kontakten (88) und einer beweglichen Schaltbrücke (86) mit Kontakten (88), dessen Kontakte (88) durch eine Bewegung des Magnetankers (82) längs einer Achse zu schließen und zu öffnen sind, wobei der Magnetanker (82) in Wirkverbindung zu einem Kontaktträger (81) positioniert ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen Kontaktträger (81) und Festschaltstück (87) ein Dämpfungselement (97) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Schaltgerät mit einer reduzierten mechanischen Schlagbelas tung bei Änderung des Betriebsmodus in den ausgeschalteten Zustand
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einem elektromag netischen Antrieb, welcher eine Spule, ein fest positionier tes Joch und einen relativ zum fest positionierten Joch be weglichen Magnetanker aufweist, und mit einem Schaltkontakt aus einem Festschaltstück mit Kontakten und einer beweglichen Schaltbrücke mit Kontakten, dessen Kontakte durch eine Bewe gung des Magnetankers längs einer Achse zu schließen und zu öffnen sind, wobei der Magnetanker in Wirkverbindung zu einem Kontaktträger positioniert ist.
Die prinzipielle Funktionsweise eines derartigen elektromag netischen Schaltgeräts ist anhand der FIG 1 bis 3 am Beispiel eines Schützes erläutert. Gemäß FIG 1 enthält ein solches Schaltgerät einen Elektromagneten 1 mit einem Magnetjoch 2, auf dem beispielsweise zwei Magnetspulen 4 zur magnetischen Erregung angeordnet sind. Ein dem Magnetjoch 2 zugeordneter Magnetanker 6 ist durch eine aus zwei parallelgeschalteten Rückstellfedern 8 aufgebaute Rückstellanordnung federnd in einem Gehäuse 10 des Schaltgeräts gelagert. Magnetjoch 2, Magnetspule 4 und Magnetanker 6 bilden einen elektromagneti schen Antrieb des Schaltgeräts. Der Magnetanker 6 ist kraft schlüssig über eine vorgespannte Kontaktfeder 12 mit einer beweglichen Kontaktbrücke 14 verbunden. Der beweglichen Kon taktbrücke 14 sind zwei feststehende Kontaktträger 16 zuge ordnet. Der Magnetanker 6 bildet den Aktuator des magneti schen Antriebs für die Relativbewegung zwischen der Kontakt brücke 14 und dem Kontaktträger 16.
Die Kontaktbrücke 14 und der feststehende Kontaktträger 16 sind jeweils mit Kontaktstücken oder Kontakten 18 versehen. Der durch die bewegliche Kontaktbrücke 14 und den feststehen den Kontaktträger 16 gebildete Schaltkontakt befindet sich in geöffneter Stellung (OFFEN-Stellung) . In diesem ausgeschalte ten Zustand befinden sich die Kontakte 18 in einem Abstand So und die Polflächen 20 und 60 des Magnetjochs 2 bzw. des Mag netankers 6 befinden sich in einem Abstand d = H. Die Rück stellfedern 8 sind vorgespannt, so dass der Magnetanker 6 in der Ruhelage der OFFEN-Stellung mit einer Vorspann- oder Hal tekraft Fo gegen einen Anschlag 22 gedrückt wird.
Beim Einschalten der Magnetspulen 4 setzt sich der Magnetan ker 6 gegen die Wirkung der von den Rückstellfedern 8 ausge übten Haltekraft F = Fo in Richtung zum Magnetjoch 2 in Bewe gung .
FIG 2 zeigt nun eine Situation, in der sich die Kontakte 18 erstmals berühren, der Magnetanker 6 somit eine Wegstrecke So zurückgelegt hat. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Pol flächen 20, 60 in einem Abstand d = ds = H-s0. Die weitere Schließbewegung des Magnetankers 6 erfolgt nun weiter gegen die von den Rückstellfedern 8 ausgeübten zunehmenden Feder kräfte und zusätzlich gegen die Wirkung der von der dazu pa rallel geschalteten Kontaktfeder 12 ausgeübten, ebenfalls zu nehmenden Federkraft. Da die von der vorgespannten Kontaktfe der 12 ausgeübte Federkraft deutlich größer ist als die von der Rückstellfeder 8 ausgeübte Federkraft, steigt die auf den Magnetanker 6 wirkende gesamte Rückstellkraft sprunghaft an.
Im weiteren Verlauf wird die auf den Magnetanker 6 wirkende Magnetkraft größer als die von der Rückstellfeder 8 und der Kontaktfeder 12 ausgeübte Rückstellkraft und der Magnetan ker 6 kann sich weiter in Richtung zum Magnetjoch 2 bewegen, bis er schließlich, wie dies in FIG 3 dargestellt ist, in ei ner End- oder Ruheposition mit seinen Polflächen 60 auf den Polflächen 20 des Magnetjochs 2 aufliegt (d = 0) .
Dieser oben ausgeführte Schaltmechanismus ist insbesondere bei Schaltgeräten mit einer großen Schaltleistung einer hohen mechanischen Belastung ausgesetzt. Bei Änderung des Betriebs modus in den ausgeschalteten Zustand wird diese Bewegungs- richtung durch ein Aufprallen des Kontaktträgers an Anschlag flächen im Gehäuse des Schütz beendet. Dabei trifft der Kon taktträger auf auf gleicher Ebene angeordnete und planparal lel ausgebildete Anschläge. Die daraus resultierende Schlag belastung wird direkt über die Anschläge im Gehäuse des
Schütz auf die Festschaltstücke übertragen. Aufgrund dieser zusätzlichen Belastung können die Festschaltstücke nach kur zer Einsatzzeit brechen und führen so zu einem Ausfall des Schütz. Nach dem Auftreffen des Kontaktträgers auf die An schlagflächen wird der Kontaktträger wiederum ein Stück weit in Richtung des eingeschalteten Zustands zurückgeworfen, um anschließend von den Rückdruckfedern im Schütz wieder an die Anschlagflächen gedrückt zu werden. Dieser Prellvorgang stellt eine zusätzliche, nachteilige mechanische Belastung der einzelnen Bauteile im Schütz dar.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung da rin, ein Schaltgerät mit einer reduzierten mechanischen
Schlagbelastung bei Änderung des Betriebsmodus in den ausge schalteten Zustand zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination mit einander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Antrieb gelöst, welcher eine Spule, ein fest positioniertes Joch und einen relativ zum fest posi tionierten Joch beweglichen Magnetanker aufweist, und mit ei nem Schaltkontakt aus einem Festschaltstück mit Kontakten und einer beweglichen Schaltbrücke mit Kontakten, dessen Kontakte durch eine Bewegung des Magnetankers längs einer Achse zu schließen und zu öffnen sind, wobei der Magnetanker in Wirk verbindung zu einem Kontaktträger positioniert ist. Die Er findung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen Kontaktträ ger und Festschaltstück ein Dämpfungselement angeordnet ist. Der Kern der Erfindung besteht zum einen in der Verwendung eines Dämpfungselements, welches vorzugsweise elastisch ver formbar ausgebildet ist und beispielsweise in Form eines Gum mis eingesetzt wird. Dieses Dämpfungselement wird aber nicht flächig auf die Anschlagfläche des Anschlagdoms aufgebracht, sondern hochkant mit einem geringen Überstand in die An schlagfläche der Anschlagdome im Gehäuse des Schütz inte griert. Die Anschlagfläche des Dämpfungselemets entspricht somit der Front- bzw. Schmalseite des Dämpfungselements.
Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung besteht zum anderen da rin, dass die Anschlagdome unterschiedliche Abstände zum Kon taktträger aufweisen. Nach dem Auftreffen des Kontaktträgers auf den näher gelegenen Anschlagdom erfolgt eine Dreh-/ Kipp bewegung des Kontaktträgers in Richtung des weiter beabstan- deten Anschlagdoms. Dadurch werden ein Teil der Aufprallener gie und somit auch die daraus resultierende Schlagbelastung nicht an die übrigen Bauteile im Schütz beispielsweise an das Gehäuse oder die Festschaltstücke weitergeleitet, sondern in dieser Dreh-bzw. Kippbewegung zu einem großen Teil abgebaut. Auch das Rückprellen des Kontaktträgers in Richtung eines eingeschalteten Betriebsmodus wird durch diese Anordnung ab gefedert bzw. gedämpft.
In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemä ßen Konzepts kann es vorgesehen sein, dass das Dämpfungsele ment elastisch verformbar ausgebildet ist.
Eine erfindungsgemäße Weiterführung dieses Konzepts kann da rin bestehen, dass das Dämpfungselement aus Gummi gefertigt ist .
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass zwischen Kontaktträger und Festschaltstück Anschlagflächen am Gehäuse des Schaltgeräts angeordnet sind. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Anschlagflächen als Frontseiten in Anschalgdomen ausgebildet sind.
In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemä ßen Konzepts kann es vorgesehen sein, dass die Abstände zwi schen den Anschlagflächen und dem Kontaktträger unterschied lich groß ausgebildet sind.
Eine erfindungsgemäße Weiterführung dieses Konzepts kann da rin bestehen, dass das Dämpfungselement im Anschlagdom inte griert ausgebildet sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement zwischen Frontseite und einer parallel dazu angeordneten Rückseite des Anschlagdoms angeordnet ist.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement über die Frontseite des Anschlagdoms hinaus ausgebildet ist, wobei es dabei nicht vollflächig die komplette Frontseite abdeckt.
In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemä ßen Konzepts kann es vorgesehen sein, dass das Schaltgerät ein Schütz ist.
Das erfindungsgemäße Schaltgerät, insbesondere ein Schütz weist einen Kontaktträger auf, welcher vorzugsweise T-förmig ausgebildet, wobei der erste Teilbereich des T-förmigen Kon taktträgers zum Kontaktsystem ausgerichtet ist und der zweite Teilbereich zum Magnetanker ausgebildet ist. Zwischen dem zweiten Teilbereich des T-förmigen Kontaktträgers und des Festschaltstückes sind Anschlagflächen auf beiden Seiten des ersten Teilbereichs des Kontaktträgers für den zweiten Teil bereich des Kontaktträgers im Gehäuse des Schütz positio niert. Diese Anschlagflächen sind auf unterschiedlichen Ebe nen im Gehäuse angeordnet, so dass der Kontaktträger auf bei de Anschlagflächen zeitlich versetzt trifft. Dies hat zur Folge, dass der Kontaktträger eine Dreh- bzw. Kippbewegung in Richtung der zweiten Anschlagfläche vollzieht. Die Anschlag flächen sind in unterschiedlicher Höhe, d.h., in unterschied lichen Abständen zum zweiten Teilbereich des Kontaktträgers angeordnet. Die Anschlagflächen sind Bestandteil von An schlagdomen und entsprechen der Frontseite. Parallel zur Frontseite ist eine Rückseite angeordnet. Die Frontseite und die Rückseite werden von einer Seitenfläche beabstandet, d.h., die Seitenfläche ist zwischen Front- und Rückseite aus gebildet. In den Anschlagdomen ist ein Dämpfungselement, vor zugsweise ein Gummi integriert, welches nicht flächig auf der Frontseite, sondern zwischen Frontseite und Rückseite des An schlagdoms ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement über der Frontseite übersteht, so dass der zweite Teilbereich des Kontaktträgers zunächst auf das Dämp fungselement und erst nachfolgend auf die Frontseite des nä her positionierten Anschlagdoms trifft, bevor er durch eine Drehbewegung auf das Dämpfungselement des entfernteren An schlagdoms und dann auf dessen Frontseite aufschlägt.
Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nach folgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung ein Schaltgerät aus dem Stand der Technik in einem ausgeschalteten Betriebsmodus;
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung das Schaltgerät nach Fig. 1 in einem Zwischenmodus vor Erreichen des einge schalteten Betriebsmodus;
Fig. 3 in einer schematischen Darstellung das Schaltgerät nach Fig. 1 in einem eingeschalteten Betriebsmodus;
Fig. 4 in einer schematischen Darstellung ein Schaltgerät mit einer Dämpfungsanordnung aus dem Stand der Technik; Fig. 5 in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemä ßes Schaltgerät mit einer neuartigen Dämpfungsanordnung.
Fig. 1 zeigt ein Schaltgerät aus dem Stand der Technik in ei nem ausgeschalteten Betriebsmodus. Das Schaltgerät weist ei nen Elektromagneten 1 mit einem Magnetjoch 2 auf, auf welchem zwei Magnetspulen 4 zur magnetischen Erregung angeordnet sind. Ein dem Magnetjoch 2 zugeordneter Magnetanker 6 ist durch eine aus zwei parallel geschalteten Rückstellfedern 8 aufgebaute Rückstellanordnung federnd in einem Gehäuse 10 des Schaltgeräts gelagert. Magnetjoch 2, Magnetspule 4 und Mag netanker 6 bilden einen elektromagnetischen Antrieb des
Schaltgeräts. Der Magnetanker 6 ist kraftschlüssig über eine vorgespannte Kontaktfeder 12 mit einer beweglichen Kontakt brücke 14 verbunden. Der beweglichen Kontaktbrücke 14 sind zwei feststehende Kontaktträger 16 zugeordnet. Der Magnetan ker 6 bildet den Aktuator des magnetischen Antriebs für die Relativbewegung zwischen der Kontaktbrücke 14 und dem Kon taktträger 16.
Die Kontaktbrücke 14 und der feststehende Kontaktträger 16 sind jeweils mit Kontaktstücken oder Kontakten 18 versehen. Der durch die bewegliche Kontaktbrücke 14 und den feststehen den Kontaktträger 16 gebildete Schaltkontakt befindet sich in geöffneter Stellung (OFFEN-Stellung) . In diesem ausgeschalte ten Betriebsmodus befinden sich die Kontakte 18 in einem Ab stand So und die Polflächen 20 und 60 des Magnetjochs 2 bzw. des Magnetankers 6 befinden sich in einem Abstand d = H. Die Rückstellfedern 8 sind vorgespannt, so dass der Magnetanker 6 in der Ruhelage der OFFEN-Stellung mit einer Vorspann- oder Haltekraft Fo gegen einen Anschlag 22 gedrückt wird.
Beim Einschalten der Magnetspulen 4 setzt sich der Magnetan ker 6 gegen die Wirkung der von den Rückstellfedern 8 ausge übten Haltekraft F = Fo in Richtung zum Magnetjoch 2 in Bewe- gung . Fig. 2 zeigt das Schaltgerät aus dem Stand der Technik in ei nem Zwischenmodus vor Erreichen des eingeschalteten Betriebs modus. Die Kontakte 18 berühren sich, der Magnetanker 6 hat eine Wegstrecke So zurückgelegt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Polflächen 20, 60 in einem Abstand d = ds = H-So·
Die weitere Schließbewegung des Magnetankers 6 erfolgt nun weiter gegen die von den Rückstellfedern 8 ausgeübten zuneh menden Federkräfte und zusätzlich gegen die Wirkung der von der dazu parallel geschalteten Kontaktfeder 12 ausgeübten, ebenfalls zunehmenden Federkraft. Da die von der vorgespann ten Kontaktfeder 12 ausgeübte Federkraft deutlich größer ist als die von der Rückstellfeder 8 ausgeübte Federkraft, steigt die auf den Magnetanker 6 wirkende gesamte Rückstellkraft sprunghaft an.
Fig. 3 zeigt das Schaltgerät im eingeschalteten Betriebsmo dus. Im weiteren Verlauf des Zwischenmodus wird die auf den Magnetanker 6 wirkende Magnetkraft größer als die von der Rückstellfeder 8 und der Kontaktfeder 12 ausgeübte Rückstell kraft und der Magnetanker 6 kann sich weiter in Richtung zum Magnetjoch 2 bewegen, bis er schließlich in einer End- oder Ruheposition mit seinen Polflächen 60 auf den Polflächen 20 des Magnetjochs 2 aufliegt (d = 0) .
In Fig. 4 ist ein Schaltgerät mit einer Dämpfungsanordnung aus dem Stand der Technik dargestellt. Das Schaltgerät weist einen Kontaktträger 71 auf, welcher in Wirkverbindung mit ei nem Magnetanker 72 steht. Am Kontaktträger 71 sind vorzugs weise zwei Rückstellfedern 73 angeordnet. Der Kontaktträger 71 ist vorzugsweise T-förmig ausgebildet, wobei der erste Teilbereich 74 des T-förmigen Kontaktträgers 71 zum Kontakt system ausgerichtet ist und der zweite Teilbereich 75 zum Magnetanker 72 ausgebildet ist. Der Magnetanker 72 ist kraft schlüssig über eine vorgespannte Kontaktfeder mit einem be weglichen Schaltstück 76 verbunden. Dem beweglichen Schalt stück 76 sind zwei Festschaltstücke 77 zugeordnet. Der Mag netanker 72 bildet den Aktuator des magnetischen Antriebs für die Relativbewegung zwischen der Schaltstück 76 und dem Kon- taktträger 71. Das bewegliche Schaltstück 76 und die Fest schaltstücke 77 sind jeweils mit Kontaktstücken oder Kontak ten 78 versehen. Der durch das bewegliche Schaltstück 76 und den Festschaltstücken 77 gebildete Schaltkontakt befindet sich in geöffneter Stellung. Zwischen dem zweiten Teilbereich 75 des T-förmigen Kontaktträgers 71 und dem Festschaltstück 77 sind Anschlagflächen 79 auf beiden Seiten des ersten Teil bereichs 74 des Kontaktträgers 71 für den zweiten Teilbereich 75 des Kontaktträgers 71 im Gehäuse des Schütz positioniert. Diese Anschlagflächen 79 sind auf derselben Ebene im Gehäuse angeordnet, so dass der Kontaktträger 71 auf beide Aufschlag flächen 79 zur gleichen Zeit trifft. Die Aufschlagflächen 79 sind in gleicher Höhe, d.h., im selben Abstand zum zweiten Teilbereich 75 des Kontaktträgers 71 angeordnet. Der Pfeil 80a zeigt die Bewegungsrichtung des Kontaktträgers 71 nach dem Aufprall auf der Anschlagfläche 79. Der Pfeil 80b zeigt die Bewegungsrichtung des Kontaktträgers 71 während des Aus- schaltvorgangs .
Fig. 5 zeigt ein Schaltgerät mit einer erfindungsgemäßen Dämpfungsanordnung. Das Schaltgerät weist einen Kontaktträger 81 auf, welcher in Wirkverbindung mit einem Magnetanker 82 steht. Am Kontaktträger 81 sind vorzugsweise zwei Rückstell federn 83 angeordnet. Der Kontaktträger 81 ist vorzugsweise T-förmig ausgebildet, wobei der erste Teilbereich 84 des T- förmigen Kontaktträgers zum Kontaktsystem ausgerichtet ist und der zweite Teilbereich 85 zum Magnetanker 82 ausgebildet ist. Der Magnetanker 82 ist kraftschlüssig über eine vorge spannte Kontaktfeder mit einem beweglichen Schaltstück 86 verbunden. Dem beweglichen Schaltstück 86 sind zwei Fest schaltstücke 87 zugeordnet. Der Magnetanker 82 bildet den Aktuator des magnetischen Antriebs für die Relativbewegung zwischen dem Schaltstück 86 und dem Kontaktträger 81. Das be wegliche Schaltstück 86 und die Festschaltstücke 87 sind je weils mit Kontaktstücken oder Kontakten 88 versehen. Der durch das bewegliche Schaltstück 86 und den Festschaltstücken 87 gebildete Schaltkontakt befindet sich in geöffneter Stel lung. Zwischen dem zweiten Teilbereich 85 des T-förmigen Kon- taktträgers 81 und dem Festschaltstücke sind Anschlagflächen 89, 90 auf beiden Seiten des ersten Teilbereichs 84 des Kon taktträgers 81 für den zweiten Teilbereich 85 des Kontaktträ gers 81 im Gehäuse des Schütz positioniert. Diese Anschlag flächen 89, 90 sind auf unterschiedlichen Ebenen im Gehäuse angeordnet, so dass der Kontaktträger 81 auf beide Anschlag flächen 89,90 zeitlich versetzt trifft. Dies hat zur Folge, dass der Kontaktträger 81 eine Dreh- bzw. Kippbewegung in Richtung der zweiten Anschlagfläche 90 vollzieht. Die An schlagflächen 89, 90 sind in unterschiedlicher Höhe, d.h., in unterschiedlichen Abständen zum zweiten Teilbereich 85 des Kontaktträgers 81 angeordnet. Die Anschlagflächen 89, 90 sind als Anschlagdome 91, 92 mit einer Frontseite bzw. Anschlag fläche 89, 90 und einer dazu parallel angeordneten Rückseite 93, 94 sowie einer Seitenfläche 95, 96, welche die Frontseite bzw. Anschlagfläche 89, 90 von der Rückseite 93, 94 beabstan- det, ausgebildet. In den Anschlagdomen 91, 92 ist ein Dämp fungselement 97, vorzugsweise ein Gummi integriert, welches nicht flächig auf der Frontseite bzw. Anschlagfläche 89, 90, sondern zwischen Frontseite bzw. Anschlagfläche 89, 90 und Rückseite des Anschlagdoms 91, 92 ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement 97 über der Frontseite bzw. Anschlagfläche 89, 90 übersteht, so dass der zweite Teilbereich 85 des Kontaktträgers 81 zunächst auf das Dämp fungselement 97 und erst nachfolgend auf die Frontseite bzw. Anschlagfläche 89 des näher positionierten Anschlagdoms 91 trifft, bevor er durch eine Drehbewegung auf das Dämpfungs element des entfernteren Anschlagdoms 92 und dann auf dessen Frontseite bzw. Anschlagfläche 90 aufschlägt. Der Pfeil 98 zeigt die Bewegungsrichtung des Kontaktträgers 81 nach dem Aufprall am Anschlag. Der Pfeil 99 zeigt die Bewegungsrich tung des Kontaktträgers 81 während des Ausschaltvorgangs. Der Pfeil 100 symbolisiert die Dreh- bzw. Kippbewegung des Kon taktträgers 81 beim Aufprall.
Das erfindungsgemäße Schaltgerät mit einer reduzierten mecha nischen Schlagbelastung bei Änderung des Betriebsmodus in den ausgeschalteten Zustand zeichnet sich dadurch aus, dass durch die neue Form, die Lage und die Anordnung des Däm pfungselements und der Anschlagflächen in den Anschlagdomen ein neues Zusammenspiel zwischen Rückdruckfedern, Ausschalt geschwindigkeit, Schlagbelastung und Rückprellen gefunden wurde. Die Aufprallenergie wird nicht über das stabile bzw. starre Kunststoffgehäuse abgeleitet bzw. auf andere Bauteile wie z.B. die Festschaltstücke übertragen, womit eine höhere mechanische Belastung dieser Bauteile inklusive deren Lebens- zeitverkürzung verbunden wäre, sondern baut sich durch eine intelligente Anordnung der von der Aufprallenergie beauf schlagten Bauteile, also des Dämpfungselement und der Auf schlagflächen der Aufschlagdome wieder ab. Weitere Vorteile der hier vorgestellten Lösung bestehen darin, dass die Maß nahmen in den bisherigen Bauraum des Schütz integriert werden können und der Montage- und Prüfablauf nicht geändert werden muss. Es kommt hinzu, dass die Schlagbelastung der Bauteile reduziert und dadurch die mechanische Lebensdauer erhöht wird .
Bezugs zeichenliste
1 Elektromagnet
2 Magnetjoch
4 Magnetspule
6 Magnetanker
8 Rückstellfeder
10 Gehäuse
12 Kontaktfeder
14 Kontaktbrücke
16 Kontaktträger
18 Kontakt
20 Polfläche
22 Anschlag
60 Polfläche
71 Kontaktträger
72 Magnetanker
73 Rückstellfeder
74 erster Teilbereich
75 zweiter Teilbereich
76 bewegliches Schaltstück
77 Festschaltstück
78 Kontakt
79 Anschlagfläche
80a Pfeil
80b Pfeil
81 Kontaktträger
82 Magnetanker
83 Rückstellfeder
84 erster Teilbereich
85 zweiter Teilbereich
86 bewegliches Schaltstück
87 Festschaltstück
88 Kontakt
89 Anschlagfläche
90 Anschlagfläche
91 Anschlagdom
92 Anschlagdom 93 Rückseite
94 Rückseite
95 Seitenfläche
96 Seitenfläche
97 Dämpfungselement
98 Pfeil
99 Pfeil
100 Pfeil

Claims

Patentansprüche
1. Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Antrieb, wel cher eine Spule, ein fest positioniertes Joch und einen relativ zum fest positionierten Joch beweglichen Magnet anker (82) aufweist, und mit einem Schaltkontakt aus ei nem Festschaltstück (87) mit Kontakten (88) und einer beweglichen Schaltbrücke (86) mit Kontakten (88), dessen Kontakte (88) durch eine Bewegung des Magnetankers (82) längs einer Achse zu schließen und zu öffnen sind, wobei der Magnetanker (82) in Wirkverbindung zu einem Kontakt träger (81) positioniert ist , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kontaktträger (81) und Festschaltstück (87) ein Dämpfungselement (97) angeordnet ist.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpfungselement (97) elastisch verformbar ausge bildet ist.
3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass das Dämpfungselement (97) aus Gummi gefertigt ist .
4. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kontaktträger (81) und Festschaltstück (87) Anschlagflächen (89, 90) am Gehäuse des Schaltgeräts angeordnet sind.
5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagflächen (89, 90) als Frontseiten in Anschlagdomen (91, 92) ausgebildet sind.
6. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen den Anschlag flächen (89, 90) und dem Kontaktträger (81) unterschied lich groß ausgebildet sind.
7. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (97) im An schlagdom (91, 92) integriert ausgebildet sind.
8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (97) zwischen Frontseite und einer parallel dazu angeordneten Rücksei te (93, 94) des Anschlagdoms (91, 92) angeordnet ist.
9. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (97) über die Frontseite des Aufschlagdoms (91, 92) hinaus ausgebildet ist .
10. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät ein Schütz ist.
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