Die Erfindung betrifft einen strombegrenzenden Leistungsschalter mit mindestens einem zweiarmigen drehbaren Schaltstück, welches in seiner geschlossenen Grundstellung zwei feste Schaltstücke miteinander verbindet, wobei die festen Schaltstücke derart ausgestaltet sind, daß sich bei einem Überlastfall zwischen ihnen und dem stromdurchflossenen drehbaren Schaltstück elektrodynamische Kräfte ergeben, die das drehbare Schaltstück gegen den Druck mindestens einer Kontaktfeder aus seiner geschlossenen Stellung in eine geöffnete Sicherungsstellung verschwenken.
Ein derartiger Leistungsschalter ist aus der EP-A1-560 696 bekannt. Er umfaßt eine in einem Schaltkammergehäuse angeordnete Kontaktanordnung mit zwei festen Schaltstücken, welche jeweils über schienenförmige Leiter mit entsprechenden Anschlußklemmen verbunden sind. Außerdem ist ein zweiarmiges, um eine Achse drehbares Schaltstück vorgesehen, welches in seiner geschlossenen Stellung, d.h. Grundstellung, die beiden festen Schaltstücke miteinander verbindet, wobei die festen Schaltstücke derart ausgestaltet sind, daß sich im Überlastfall, z.B. bei einem Kurzschluß, zwischen ihnen und dem stromdurchflossenen drehbaren Schaltstück aufgrund der sich ausbildenden Magnetfelder Kräfte ergeben, die das drehbare Schaltstück aus seiner geschlossenen Stellung verschwenken, d.h. elektrodynamisch öffnen, und in eine geöffnete Endstellung bringen. In dieser Sicherungsstellung wird das drehbare Schaltstück dann so lange gehalten, bis es durch Betätigung eines entsprechenden Stellelementes wieder freigegeben und beispielsweise mittels einer vorgespannten Druckfeder wieder in seine Grundstellung zurückgeschwenkt wird. Aus der EP-A1-406 130 ist ein strombegrenzender Leistungsschalter bekannt, bei dem an dem beweglichem Schaltstück ein nockenartiges Rastelement angeordnet ist, welches sich bei einem Verschwenken des Schaltstückes von seiner Grundstellung in eine Sicherungsstellung von einem federbeaufschlagten schwenkbaren Sperrglied an dem Zurückschwenken in die Grundstellung gehindert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leistungsschalter der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem in der Sicherungsstellung des drehbaren Schaltstückes dieses bis zur Freigabe durch Betätigung eines entsprechenden Stellelementes sicher gehalten wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Sicherungsstellung das drehfest in dem Schaltkammergehäuse angeordnete mindestens eine Sperrglied an dem nasenförmig ausgebildeten mindestens einem Rastelement in Richtung der Drehachse des drehbaren Schaltstückes verschieblich angreift.
Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß an dem Sperrglied ein Steuernocken angeordnet ist, dessen dem Rastelement zugewandte Seite als Sperrfläche ausgebildet ist, die das in der Sicherungsstellung befindliche drehbare Schaltstück in dieser Lage fixiert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein die Achse koaxial umgebender und an einem Stellelement des Leistungsschalters drehfest angeordneter Mitnehmer vorgesehen, welcher mindestens eine sich in Umfangsrichtung erstreckende spaltförmige Ausnehmung aufweist, entlang der das nasenförmige Rastelement verschwenkbar ist. Insbesondere weist das in Umfangsrichtung gesehene erste Ende der spaltförmigen Ausnehmung eine Mitnehmerfläche auf, die derart gewählt ist, daß sie von dem nasenförmigen Rastelement erst nach Erreichen der Sicherungsstellung des drehbaren Schaltstückes erreicht wird und im Falle eines elektrodynamischen öffnens des drehbaren Schaltstückes dessen Drehbewegung abbremst. Zweckmäßigerweise sind die Gehäuseteile derart ausgebildet, daß die Anschlagsflächen der nasenförmigen Rastelemente in den Gehäuseteilen liegen. Dabei bestehen die Anschlagsflächen vorzugsweise aus einem dämpfenden Material. Zweckmäßigerweise ist auf der dem Rastelement abgewandten Seite des Mitnehmers ein Führungszapfen vorgesehen, auf welchem das Sperrglied längsverschiebbar angeordnet ist.
Vorzugsweise weist das andere Ende der spaltförmigen Ausnehmung eine Anschlagsfläche auf, an der das drehbare Schaltstück in seiner Grundstellung anliegt. Außerdem kann das drehbare Schaltstück mittels der Anschlagsfläche bei einer (z.B. manuellen) Betätigung des Leistungsschalters durch Drehung des entsprechenden Stellelementes gegen den Druck entsprechender Kontaktfedern ebenfalls in seine Sicherungsstellung verschwenkt werden. Das drehbare Schaltstück wird auch in diesem Fall durch Blockierung der nasenförmigen Rastelemente mittels mindestens eines axial verschiebbaren Sperrgliedes in seiner Sicherungsstellung gehalten.
Um ferner auf einfache Weise eine Freigabe des drehbaren Schaltstückes aus der Sicherungsstellung zu erreichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Berührungsflächen des Mitnehmerteiles und des Sperrgliedes mindestens in einem Teilbereich keilförmig auszugestalten, so daß bei einer Drehung des Mitnehmers mittels des entsprechenden Stellelementes eine axiale Verschiebung des Sperrgliedes gegen die Rückstellkraft entsprechender Sperrgliedfedern erfolgt. Dadurch wird die Rastnase von dem Sperrglied freigegeben und das Sperrstück durch die Kontaktfedern wiederum in seine Grundstellung zurückgeschwenkt.
Um das drehbare Schaltstück besonders sicher in seiner geöffneten Stellung zu halten, sind bei einer weiteren Ausführungsform an dem drehbaren Schaltstück zwei um 180° versetzt angeordnete nasenförmige Rastelemente vorgesehen. Zur Blockierung der Rastelemente sind dabei zwei in axialer Richtung verschiebbare federbeaufschlagte Sperrglieder vorgesehen, die axial vor und hinter dem drehbaren Schaltstück angeordnet sind und deren Sperrflächen zusammen eine Fläche ergeben, die das Zurückschwenken des drehbaren Schaltstückes in seine Grundstellung verhindert.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiei. Es zeigen:
In Fig.1 ist mit 1 ein Leistungsschalter bezeichnet, der ein Schaltkammergehäuse mit den Gehäuseteilen 2, 3 und einer in dem Gehäuse angeordneten Kontaktanordnung umfaßt. Zum Anschluß des Leistungsschalters 1 an einen entsprechenden Stromkreis sind zwei Anschlußklemmen 4, 5 vorgesehen, die über schleifenförmig ausgebildete schienenförmige Leiter 6, 7 mit zwei festen Schaltstücken 8, 9 (Fig.3) verbunden sind. Die festen Schaltstücke 8, 9 werden mittels eines um eine Achse 10 gegen den Druck entsprechender Kontaktfedern 100 (Fig.3) drehbaren Schaltstückes 11 überbrückt. Dabei drücken die beiden Arme 12, 13 des drehbaren Schaltstückes 11 über Kontaktauflagen 14, 15 gegen entsprechende Kontaktauflagen 16, 17 der festen Schaltstücke 8, 9. An dem drehbaren Schaltstück 11 sind zwei gegenüberliegende nasenförmige Rastelemente 18, 19 drehfest angeordnet. Mit 20 ist in Fig.2 ein ebenfalls um die Achse 10 schwenkbarer Mitnehmer bezeichnet, der über zwei Führungszapfen 21 mit jeweils einer Klauenkupplung 22, 23 verbindbar ist. Diese Klauenkupplungen sind beispielsweise über entsprechende Stellelemente des nicht dargestellten Schaltschlosses des Leistungsschalters 1 bzw. mit benachbarten Kontaktanordnungen für weitere Netzphasen verbunden. Der Mitnehmer 20 besitzt in seinem mittleren Bereich eine spaltförmige Ausnehmung 24, die sich in Umfangsrichtung des Mitnehmers erstreckt und entlang welcher die nasenförmigen Rastelemente 18, 19 verschwenkbar sind. Dabei weist die Ausnehmung 24 - in Umfangsrichtung gesehen - in bezug auf jedes der beiden Rastelemente jeweils eine Mitnehmerfläche 25 bzw. 27 und eine Anschlagsfläche 26 bzw. 28 (Fig.3) auf, deren Funktionen nachfolgend noch erläutert werden. Zwischen den Mitnehmerflächen 25 bzw. 27 und den ihnen gegenüberliegenden Armen 12, 13 des drehbaren Schaltstückes 11 ist jeweils ein sektorförmiger Spalt vorhanden, der die Toleranzen und Abbrandverluste der Schaltstücke ausgleicht. Auf den Führungszapfen 21 des Mitnehmers 20 sind zwei ringförmige Sperrglieder 31, 32 mit in axialer Richtung vorstehenden Steuernocken 33, 34 gelagert. In Fig.1 und Fig.2 ist das Sperrglied 31 aus Ubersichtlichkeitsgründen zum Betrachter hin verschoben dargestellt. Diese Sperrglieder werden axial über Federn 101 (wobei in Fig.2 nur eine der beiden Federn gestrichelt angedeutet ist) gegen das drehbare Schaltstück 11 gedrückt, so daß die dem Schaltstück zugewandten Frontflächen 35, 36 der Steuernocken 33, 34 an den Außenflächen 37, 38 der nasenförmigen Rastelemente 18, 19 anliegen. Die Sperrglieder 31, 32 sind drehfest in dem Schaltkammergehäuse gelagert und besitzen hierzu Nocken 39, 40, die in entsprechende schienenförmige Ausnehmungen des Schaltkammergehäuses eingreifen (nicht dargestellt).
Im folgenden wird auf die Wirkungsweise der Sperrglieder 31, 32 eingegangen: Tritt beispielsweise ein Überlastfall (z.B. ein Kurzschluß) ein, so wird das drehbare Schaltstück 11 aufgrund der magnetischen Kräfte in Richtung des Pfeiles 41 (Fig.3) gedreht, bis die nasenförmigen Rastelemente 18, 19 auf die Anschlagsflächen 26, 28 der Ausnehmung 24 auftreffen und ein Weiterdrehen des Schaltstückes 11 verhindern. Bereits vor Erreichen der Anschlagsflächen 26, 28 hat das drehbare Schaltstück 11 seine Sicherungsstellung erreicht, und die Rastelemente 18, 19 haben die Steuernocken 33, 34 freigegeben, so daß diese durch den Druck der Sperrgliedfedern 101 weiter aufeinander zugedrückt werden und mit ihren, den Rastelementen 18, 19 zugewandten Sperrflächen 42, 43 (Fig.5) ein Zurückdrehen der Rastelemente 18, 19 - und damit auch des drehbaren Schaltstückes 11 - verhindern (Fig.4). Ähnlich ist der Vorgang, wenn statt einer elektrodynamischen Drehung des drehbaren Schaltstückes 11 dieses durch Betätigung des Mitnehmers 20 verschwenkt wird, z.B. durch manuelle Betätigung des Leistungsschalters, wobei das Stellelement über die Klauenkupplung 22 mit dem Mitnehmer verbunden ist. In diesem Fall werden über die Mitnehmerflächen 25, 27 der spaltförmigen Ausnehmung 24 das drehbare Schaltstück 11 und damit auch die nasenförmigen Rastelemente 18, 19 mitgedreht. Sind die nasenförmigen Rastelemente um einen Winkel verschwenkt worden, der der Sicherungsstellung des drehbaren Schaltstückes 11 entspricht, werden die Steuernocken 33, 34 von den Rastelementen 18, 19 freigegeben und bilden wiederum eine Sperrfläche, die ein Zurückschwenken des drehbaren Schaltstückes 11 verhindert.
Um das drehbare Schaltstück 11 aus der Sicherungsstellung wieder zu lösen, ist vorgesehen, daß sich die beiden Sperrglieder 31, 32 an dem Mitnehmer 20 über keilförmige Flächen 44-47 abstützen. Wird nämlich der Mitnehmer 20 in Richtung auf die Grundstellung des drehbaren Schaltstückes 11 verdreht, so drücken die entsprechenden keilförmigen Flächen 46, 47 des Mitnehmers 20 die Sperrglieder 31, 32 von dem Schaltstück weg und die nasenförmigen Rastelemente 18, 19 werden frei. Die Kontaktfedern 100 drücken dann das drehbare Schaltstück 11 in seine Grundstellung zurück. Sofern das Schaltstück 11 durch Drehung des Mitnehmers 20 in die Sicherungsstellung verschwenkt wurde, drücken die entsprechenden Kontaktfedern 100 auch den Mitnehmer 20 in die Ausgangsstellung. Eine entsprechende Schloßfeder des nicht dargestellten Schaltschlosses des Leistungsschalters kann daher schwächer als bei bekannten Leistungsschaltern dimensioniert werden.
Um ein sicheres Lösen des drehbaren Schaltstückes 11 zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß nach dem Blockieren der nasenförmigen Rastelemente 18, 19 durch die Sperrflächen 42, 43 der Steuernocken 33, 34 der Mitnehmer 20 noch einen gewissen Freilauf besitzt, das heißt, die Rastelemente 18, 19 also nicht zwischen den Anschlagsflächen 26, 28 des Mitnehmers 20 und den Sperrflächen 42, 43 der Steuernocken 33, 34 eingeklemmt sind. Vielmehr muß in der Sicherungsstellung ein entsprechender Mindestabstand zwischen den Anschlagsflächen 26, 28 und den entsprechenden Rastelementen 18, 19 bestehen (Fig.4). Dieser Mindestabstand ist derart zu wählen, daß bei Drehung des Mitnehmers 20 die Steuernocken 33, 34 der Sperrglieder 31, 32 aufgrund der keilförmigen Flächen 44 bis 47 so weit in Richtung der Sperrgliedfedern 101 gedrückt werden, daß die Rastelemente 18, 19 nicht mehr durch die Steuernocken 33, 34 blockiert werden.
Damit der Aufprall der Rastelemente 18, 19 auf den Anschlagsflächen 26, 28 bei der elektrodynamischen Drehung des drehbaren Schaltstückes 11 nicht zu hart ist und dieses unter Umständen beschädigt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Anschlagsflächen aus einem dämpfenden Material, z.B. aus Kunststoff, Gummi oder einem energieverzehrenden Metallschaum, bestehen. Eine weitere vorteilhafte Alternative besteht darin, die Gehäuseteile 2, 3 derart auszubilden, daß die Anschlagsflächen in den Gehäuseteilen liegen.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So läßt sich die Erfindung beispielsweise anstatt mit zwei axial verschiebbaren Sperrgliedern auch nur mit einem Sperrglied realisieren, sofern die Sperrfläche an dem Steuernocken entsprechend breit gewählt wird. Anstatt eine der beiden Seitenflächen des Steuernockens als Sperrfläche auszubilden, kann der Steuernocken auch mit einer Ausnehmung versehen sein, die sich in der jeweiligen Frontfläche der Steuernocken befindet, so daß nach einem vorgebbaren Schwenkweg des drehbaren Schaltstückes das Rastelement in diese Ausnehmung gedrückt wird.