Vorrichtung zur Beschleunigung des Einschaltvorgangs zwischen elektrischen Kontakten

Abstract

 Bei einer Vorrichtung zur Beschleunigung des Einschaltvorgangs zwischen einem stationären elektrischen Kontakt 11 und einem beweglichen elektrischen Kontakt 12 eines elektrischen Schaltgerätes, insbesondere eines Leitungsschutzschalters 10, ist der bewegliche Kontakt an einem von einer Kontaktfeder 17 beaufschlagten Schwenkbügel 14 angeordnet und zum Einschalten unter Mitwirkung eines Schalthebels 29 in seine Anlagestellung am stationären Kontakt 11 bringbar, wobei ein Halteelement 26 vorgesehen ist, dessen Angriff an dem durch die Kontaktfeder 17 vorgespannten Schwenkbügel 14 mittels des Schalthebels 29 beim Einschalten zur Erzielung einer Momenteinschaltung lösbar ist. Dabei gibt das Halteelement 26 bei der Einschaltbewegung den Schwenkbügel 14 derart frei, daß dieser mit dem bewegbaren Kontakt 12 unter Wirkung der gespannten Druckfeder 17 auf den stationären Kontakt 11 schlägt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschleunigung des Einschaltvorgangs zwischen einem stationären elektrischen Kontakt und einem von diesen entfernbaren beweglichen elektrischen Kontakt eines elektrischen Schaltgerätes, insbesondere eines Leitungsschutzschalters, wobei der bewegliche Kontakt an einem von einer Kontaktfeder in Einschaltrichtung beaufschlagten Schwenkbügel angeordnet und zum Einschalten unter Mitwirkung eines Schalthebels in seine Anlagestellung am stationären Kontakt bringbar ist.

[0002] Bei derartigen elektrischen Schaltgeräten tritt bisher ein sogenannter Einschaltlichtbogen auf, der die elektrischen Kontakte beansprucht. Es entstehen unerwünschte nicht leitende Oxide mit der Folge, daß in nachteiliger Weise der Kontaktspannungsabfall erhöht und die Kontakterwärmung vergrößert wird. Diesen unerwünschten Effekten könnte man dadurch begegnen, daß man die Kontaktanlagekraft so erhöht, daß die Oxidschichten beim Einschalten zerstört werden. Der Einsatz einer stärkeren Kontaktfeder oder einer zusätzlichen Andruckfeder hat jedoch insbesondere bei Leitungsschutzschaltern den Nachteil, daß mit der vergrößerten Kontaktkraft zwangsläufig schlechtere Ergebnisse bei der Kurzschlußabschaltung in Kauf genommen werden müssen. Darüberhinaus hängt die Kontakteinschaltgeschwindigkeit in diesem Fall nicht von der stärkeren Dimensionierung einer Kontaktfeder, sondern von der Betätigungsgeschwindigkeit des Schalthebels ab.

[0003] Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die gespeicherte Energie einer für das Aufreißen der Kontakte benötigten Schaltfeder bei der Einschaltbewegung einzusetzen. Hierzu sind jedoch aufwendige Änderungen der Schalthebelkinematik nötig. Außerdem hängt auch in diesem Fall die Kontakteinschaltgeschwindigkeit mit der Betätigungsgeschwindigkeit des Schalthebels zusammen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß bei vorhandenen Schaltgeräten ohne größere konstruktive Änderung eine von der Betätigungsgeschwindigkeit des Schalthebels unabhängige Kontakteinschaltgeschwindigkeit erreicht wird.

[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten Patentansprüchen zu entnehmen.

[0006] In vorteilhafter Weise ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Halteelement vorgesehen, dessen Angriff an dem durch die Kontaktfeder vorgespannten Schwenkbügel mittels des Schalthebels beim Einschalten lösbar ist. Hierdurch kann der Schwenkbügel, der durch die gespeicherte Energie der Kontaktfeder beaufschlagt ist, während des Einschaltens schlagartig freigegeben und unter der Wirkung der Kontaktfeder auf den stationären Kontakt auftreffen, wobei eventuell vorhandene Oxidschichten durchschlagen werden. Die Erfindung verwirklicht damit eine sogenannte Momenteinschaltung, die dem Entstehen von Einschaltlichtbögen entgegenwirkt und eine zuverlässige Kontaktschließung gewährleistet, ohne daß eine Abhängigkeit von der Betätigungsgeschwindigkeit des Schalthebels besteht und ohne daß der Ausschaltvorgang beeinträchtigt wird. Dies ist vor allem bei Leitungsschutzschaltern von wesentlicher Bedeutung.

[0007] Das Halteelement kann an dem Schwenkbügel an jeder geeigneten Stelle angreifen, die den sonstigen funktionellen Ablauf nicht beeinträchtigt und an die räumlichen Gegebenheiten angepaßt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung greift das Halteelement in eine vorzugsweise sägezahnartig geformte Eingriffsausnehmung, vorzugsweise seitlich an dem Schwenkbügel an. Diese Eingriffsausnehmung läßt sich ohne großen Herstellungsaufwand bei der Herstellung des Schwenkbügels mitgestalten, wobei die Eingriffsausnehmung eine Haltekante bzw. -fläche aufweisen muß, um den haltenden Angriff durch das Halteelement zu realisieren. Dabei hat die bevorzugte Ausgestaltung der Eingriffsausnehmung als Sägezahn mit einer Einlauf- und einer Halteflanke den Vorteil, daß das Halteelement bei der Bewegung des Schwenkbügels aus der AUS-Schaltstellung in die EIN-Schaltstellung problemlos und zuverlässig an den Schwenkbügel angreifen kann.

[0008] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht das Halteelement aus einem federnden Material und ist aus seiner Angriffsstellung an dem Schwenkbügel elastisch wegbewegbar. Eine konstruktiv besonders einfache und platzsparende Lösung ergibt sich insbesondere dann, wenn das Halteelement mit einem verlängerten Ende der Kontaktfeder gebildet ist. In diesem Fall wird kein zusätzliches Element benötigt, sondern die vorhandene Kontaktfeder nur geringfügig modifiziert. Alternativ kann das Halteelement auch als gehäusefestes Federelement mit einem Anlage- und Eingriffsabschnitt ausgebildet sein.

[0009] Für das Lösen des Angriffs des Halteelements an dem Schwenkbügel ist es aus kinematischen und herstellungstechnischen Gründen besonders günstig, wenn der für die Auslösebewegung für die schlagartige Freigabe des Schwenkbügels verantwortliche Schalthebel eine entsprechend angeformte Steuerfläche aufweist, an der das Halteelement anliegt. Durch diese angeformte Steuerfläche können alle anderen funktionsbedingten Gestaltungsmerkmale des Schalthebels beibehalten werden, und es ist in vorteilhafter Weise eine Angriffssteuerung für das Halteelement möglich, die den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend angepaßt werden kann.

[0010] Insbesondere ist es möglich, in einer ersten Phase bei der Einschaltbewegung des Schalthebels den Schwenkbügel bis zum Eingriff des Halteelements in die Eingriffsausnehmung mit der Schalthebelbewegung zu koppeln und dann nach Eingriff des Halteelements für eine zweite Bewegungsphase des Schalthebels zu entkoppeln, bis dann durch die Steuerfläche des Schalthebels das Halteelement aus dem Eingriff mit dem Schwenkbügel gebracht wird und schlagartig frei unter Wirkung der gespannten Kontaktfeder auf den stationären Kontakt auftreffen kann.

[0011] Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Einsatz bei einem Leitungsschutzschalter, der sich in seiner AUS-Schaltstellung befindet;

Fig. 2

eine Darstellung ähnlich Fig. 1, jedoch in einer Stellung, in der beim Einschalten gerade das Halteelement aus dem Eingriff an dem Schwenkbügel gelöst wird; und

Fig. 3

eine perspektivische rückseitige vergrößerte Teildarstellung im Bereich des Halteelements zur Veranschaulichung des Zusammenwirkens zwischen Schalthebelsteuerfläche und Halteelement.

[0012] In Fig. 1 ist schematisiert ein Leitungsschutzschalter 10 dargestellt, der einen stationären Kontakt 11 und einen aus der Anlagestellung an diesem zur Kontakttrennung wegbewegbaren Kontakt 12 aufweist, der an einem Schenkel 13 eines U-förmigen Schwenkbügels 14 angeordnet ist. Der Schwenkbügel 14 besitzt einen zweiten Schenkel 15, der sich in einem Schwenklager 16 abstützt. Der Schenkel 15 wird durch eine Druckfeder 17 über einen Umlenkhebel 18 in Kontaktschließrichtung beaufschlagt. Das untere Ende 19 der Druckfeder 17 ist ortsfest nahe des Umlenkbereichs 16 in einem Gehäuse 20 des Leitungsschutzschalters 10 gehalten. Das gegenüberliegende Ende 21 der Druckfeder 17 ist in nicht dargestellter Weise durch einen Längsschlitz in dem Schenkel 15 hindurchgeführt, und mit einem abgewinkelten Teil 22 eines Leiters 23 verbunden. Über eine Anschlußklemme 24 ist der Leiter 23 an eine elektrische Leitung anschließbar.

[0013] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 25 ist durch ein Halteelement 26 und, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 ersichtlich, durch eine sägezahnartige Ausnehmung 27 sowie einer Steuerfläche 28 (Fig. 3) an einem Schalthebel 29 gebildet. Die sägezahnartige Eingriffsausnehmung 27 weist im Bereich des Stegs 31 des Bügels 14 eine Eingriffsflanke 32 und eine Anlagefläche 33 auf. Das Halteelement 26 besteht aus einem verlängerten Ende der Kontaktfeder 17 und ist zur seitlichen Anlage an den Schwenkbügel 14 zur Erzielung des Eingriffs vorgespannt. Das obere Ende 30 des Halteelements 26 ist zur Kontaktierung der an dem Schalthebel 29 angeformten Steuerfläche 28 abgebogen. In Fig. 3 ist durch einen gekrümmten Pfeil die Schwenkrichtung des Schalthebels für die Einschaltbewegung gezeigt. Auf das Ende 30 des Halteelements 26 weist ein gerader Pfeil, der die vorgesehene Ausrückbewegung des Halteelements 26 aus der sägezahnartigen Eingriffsausnehmung 27 andeutet.

[0014] Der Schalthebel 29 gehört zu einer Auslösehebelanordnung 35 des Leitungsschutzschalters 10 und wirkt mit einer starken kontaktaufreißenden Schaltfeder 36 sowie mit einem manuell zu handhabenden Schaltknebel 37 zu einer verklinkten Bereitschaftsstellung und einer entklinkten AUS-Stellung zusammen. Am unteren Ende des Schalthebels 29 befindet sich eine Angriffsanformung 38, durch die der Schenkel 13 des Schwenkbügels 14 gegen die Wirkung der Kontaktfeder 17 bei Auslösung des Leitungsschutzschalters 10 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung bewegbar ist, bei der das Halteelement 26 an dem Steg 31 anliegt, sich jedoch noch nicht in der Eingriffsausnehmung 27 befindet.

[0015] Ausgelöst werden kann die Auslösehebelanordnung 35 durch eine ab einem bestimmten Auslösestrom und/oder ab einer auftretenden thermischen Erhitzung durch eine Auslöseeinrichtung 39, die in Verbindung mit einer Anschlußklemme 40 steht und in Fig. 1 oberhalb einer Lichtbogen-Löschkammer 41 in dem Gehäuse 20 des Leitungsschutzschalters 10 angeordnet ist.

[0016] Die perspektivisch vergrößerte Ausschnittsdarstellung von Fig. 3 veranschaulicht den funktionellen Zusammenhang zwischen der Ausrückbewegung des Halteelements 26 und der für diese Ausrückbewegung verantwortlichen Steuerfläche 28 des Schalthebels 29, die bei einer Drehung des Schalthebels 29 gegen den Uhrzeigersinn in einer zweiten Phase der Einschaltbewegung wirksam wird, nachdem das Halteelement 26 in einer ersten Phase der Einschaltbewegung aus seiner Anlage an dem Steg 31 in die Eingriffsausnehmung 27 eingetreten ist.

[0017] Sobald das Halteelement 26 aus seiner Anlage an der Anlagefläche 33 der Eingriffsausnehmung 27 durch die Steuerfläche 28 seitlich herausgedrückt worden ist, kann der Schwenkbügel 14 schlagartig mit dem beweglichen Kontakt 12 auf den stationären Kontakt 11 aufschlagen.

[0018] Ersichtlich zeichnet sich die Neuerung besonders durch ihren einfachen Aufbau aus, der es gestattet, mit geringem Aufwand in vorhandenen Schaltgeräten den Effekt der Momenteinschaltung zu integrieren. So ist lediglich das eine Ende 21 der Kontaktfeder 17 zu verlängern oder alternativ ein gehäusefestes Federelement vorzusehen, der zum beweglichen Kontakt 12 gehörende Schwenkbügel 14 mit einer Eingriffsausnehmung 27 bzw. Verklinkungsstelle zu versehen und an dem Schalthebel 29 eine Steuerfläche 28 als Entklinkungsschräge anzubringen, um die gewünschte Funktion sicherzustellen. Hierdurch läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung problemlos in einer sonst unveränderten Konstruktion eines elektrischen Schaltgerätes, insbesondere eines Leitungsschutzschalters 10, einsetzen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Beschleunigung des Einschaltvorgangs zwischen einem stationären elektrischen Kontakt (11) und einem von diesen entfernbaren beweglichen elektrischen Kontakt (12) eines elektrischen Schaltgerätes, insbesondere eines Leitungsschutzschalters (10),
wobei der bewegliche Kontakt (12) an einem von einer Kontaktfeder (17) in Einschaltrichtung beaufschlagten Schwenkbügel (14) angeordnet und zum Einschalten unter Mitwirkung eines Schalthebels (29) in seine Anlagestellung an dem stationären Kontakt (11) bringbar ist,
gekennzeichnet durch
ein Halteelement (26), dessen Angriff an dem durch die Kontaktfeder (17) vorgespannten Schwenkbügel (14) mittels des Schalthebels (29) beim Einschalten lösbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schwenkbügel (14) für das Halteelement (26) eine Eingriffsausnehmung (27) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsausnehmung (27) seitlich an dem Schwenkbügel (14) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsausnehmung (27) sägezahnartig (32, 33) geformt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (26) aus einem federnden Material besteht und aus seiner Angriffsstellung elastisch wegbewegbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (26) mit einem verlängerten Ende (21) der Kontaktfeder (17) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (26) ein abgebogenes Ende (30) für den Angriff durch den Schalthebel (29) besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (26) als gehäusefestes Federelement mit einem Anlage- und Eingriffsabschnitt ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlage- und Eingriffsabschnitt bezüglich des Federelementes abgewinkelt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (29) für das Halteelement (26), vorzugsweise für dessen abgebogenes Ende (30) bzw. Anlage- und Eingriffsabschnitt, eine angeformte Steuerfläche (28) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (26) in einer ersten Phase des Einschaltens bis zum Lösen von dem Schwenkbügel (14) mit Vorspannung an diesem anliegt.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (26) in einer zweiten Phase des Einschaltens nach dem Lösen von dem Schwenkbügel (14) von diesem beabstandet ist.

Zeichnung