Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind Schaltgeräte bekannt, welche bei überhöhten Strömen in einem Leitungsnetz, welche über eine vorgebbare Zeit andauern, dieses Leitungsnetz von einem Versorgungsnetz trennen, um die weitere Zufuhr elektrischen Stromes zu verhindern. Es sind weiters Schaltgeräte bekannt, welche bei einem Kurzschluss in einem Leitungsnetz dieses Leitungsnetz von einem Versorgungsnetz trennen, um die weitere Zufuhr elektrischen Stromes zu verhindern. Derartige Schaltgeräte weisen daher eine sog. Überstromauslösevorrichtung bzw. eine Kurzschlussauslösevorrichtung auf, welche bei einem Ansprechen eine mechanische Trennvorrichtung auslösen, welche die Schaltkontakte des Schaltgeräts trennt, und den weiteren Stromfluss verhindert. Die Überstromauslösevorrichtung bzw. die Kurzschlussauslösevorrichtung wirken dabei in der Regel mechanisch auf einen mechanischen Auslöser der Trennvorrichtung.

Es ist bekannt, dass die Überstromauslösevorrichtung bzw. die Kurzschlussauslösevorrichtung nicht direkt auf die Trennvorrichtung einwirken, und diese daher nicht durch eine unmittelbare bzw. übertragungsgliedfreie mechanische Betätigung auslösen, da die Überstromauslösevorrichtung bzw. die Kurzschlussauslösevorrichtung vielfach als Baugruppe von der Trennvorrichtung entfernt in dem Schaltgerät angeordnet sind. Derartig ausgebildete Schaltgeräte weisen daher ein mechanisches Verbindungslied zwischen der Überstromauslösevorrichtung bzw. der Kurzschlussauslösevorrichtung und der Trennvorrichtung auf. Nachteilig daran ist, dass die mechanische Wirkung, welche durch die Überstromauslösevorrichtung bzw. die Kurzschlussauslösevorrichtung auf die Trennvorrichtung ausgeübt wird, zu einer Beschädigung der Überstromauslösevorrichtung, der Kurzschlussauslösevorrichtung, des Verbindungslieds und/oder der Trennvorrichtung führen kann. Eine derartige Beschädigung des Schaltgeräts führt dazu, dass dieses beim nächsten Anlassfall, bei welchem das Schaltgerät ausgelöst werden sollte, nicht auslösen wird. Da derartige Beschädigungen in vielen Fällen von außen nicht erkennbar sind, werden derartig beschädigte Schaltgeräte nicht ausgetauscht, und stellen somit eine ernsthafte Gefährdung für Menschen und Anlagen dar.

Die US 4 503 408 A beschreibt einen Schutzschalter mit einem Bimetallauslöser, welcher über eine Auslösewelle ein Schaltschloss betätigt. Die Auslösewelle weist dabei einen ersten Hebelarm auf, zur Betätigung durch das Bimetallelement, sowie einen zweiten Hebelarm zur Betätigung durch einen elektromagnetischen Kurzschlussauslöser. An dem zweiten Hebelarm ist weiters ein Sperrmittel angeordnet, zum Sperren eines Austöseteils eines Schaltschlosses. Der zweite Hebelarm weist weiters Blattfedern auf, welche jeweils ein magnetisches Blatt tragen, welches zur Anziehung durch den Kurzschlussauslöser vorgesehen sind.

Die DE 10 2006 005697 A1 offenbart eine Einrichtung zur Auslösung eines Scbutzschalters mit einem Überstromauslöser und einem Kurzschlussauslöser, welche beide über eine starre Auslösewelle ein Schaltschloss ansteuern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Schaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, bei welchem die Funktionsfähigkeit derartiger Schaltgeräte besser sichergestellt werden kann, und bei welchen Beschädigungen des Schaltgeräts im Berieb vermieden werden können.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.

Dadurch kann eine Beschädigung des Schaltgeräts im Betrieb vermieden werden, und sichergestellt werden, dass kein schadhaftes bzw. nicht funktionsfähiges Schaltgerät weiter verwendet wird. Dadurch können insbesondere Beschädigungen der Überstromauslösevorrichtung, der Kurzschlussauslösevorrichtung des Umlenkhebels und/oder der Trennvorrichtung, insbesondere aufgrund der mechanischen Wirkung, welche die Überstromauslösevorrichtung bzw. die Kurzschlussauslösevorrichtung auf den Umlenkhebel bzw. die Trennvorrichtung ausüben, vermieden werden.

Die Unteransprüche, welche ebenso wie der Patentanspruch 1 gleichzeitig einen Teil der Beschreibung bilden, betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:

• Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts in axonometrischer Explosionsdarstellung;
• Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Schaltschlosses zusammen mit einem Umlenkhebel in Seitenriss;
• Fig. 3 der Umlenkhebel gemäß Fig. 1 und 2 in einer ersten axonometrischen Darstellung;
• Fig. 4 der Umlenkhebel gemäß Fig. 1 und 2 in einer zweiten axonometrischen Darstellung; und
• Fig. 5 eine Überstromauslösevorrichtung, eine Kurzschlussauslösevorrichtung und erste Schalkontakte gemäß Fig. 1 in axonometrischer Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt Schaltgerät 1, vorzugsweise Leistungsschalter, mit wenigstens einer Eingangsklemme 2 und wenigstens einer Ausgangsklemme 3 zum Anschluss elektrischer Leiter, sowie mit einem ersten Schaltkontakt 4 und einem zweiten Schaltkontakt, wobei die Schaltkontakte 4 in einer geschlossenen Stellung einen Strompfad zwischen der Eingangsklemme 2 und der Ausgangklemme 3 schließen, wobei eine Trennvorrichtung 5 zum Trennen des ersten Schaltkontaktes 4 und des zweiten Schaltkontaktes vorgesehen ist, und wobei eine Überstromauslösevorrichtung 6 und/oder eine Kurzschlussauslösevorrichtung 7 vorgesehen sind, welche zum Auslösen der Trennvorrichtung 5 mit dieser mittels eines Umlenkhebels 8 in mechanischer Wirkverbindung stehen, wobei der Umlenkhebel 8 wenigstens einen ersten Hebelarm (9) und einen zweiten Hebelarm 10 aufweist, wobei der erste Hebelarm 9 einen Ansteuerfortsatz 11 zur Ansteuerung durch die Überstromauslösevorrichtung 6 und/oder die Kurzschlussauslösevorrichtung 7 aufweist, und wobei der zweite Hebelarm 10 einen Betätigungsfortsatz 12 zum Auslösen der Trennvorrichtung 5 umfasst, wobei der Betätigungsfortsatz 12 federnd nachgiebig ausgebildet ist.

Dadurch kann eine Beschädigung des Schaltgeräts 1 im Betrieb vermieden werden, und sichergestellt werden, dass kein schadhaftes bzw. nicht funktionsfähiges Schaltgerät 1 weiter verwendet wird. Dadurch können insbesondere Beschädigungen der Überstromauslösevorrichtung 6, der Kurzschlussauslösevorrichtung 7 des Umlenkhebels 8 und/oder der Trennvorrichtung 5, insbesondere aufgrund der mechanischen Wirkung, welche die Überstromauslösevorrichtung 6 bzw. die Kurzschlussauslösevorrichtung 7 auf den Umlenkhebel 8 bzw. die Trennvorrichtung 5 ausüben, vermieden werden.

Fig. 1 zeigt eine Reihe von Baugruppen einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1 in axonometrischer Explosionsdarstellung. Dargestellt ist eine Ausführung eines Schaltgeräts 1 mit drei Schaltstrecken bzw. Strompfaden, wobei jede vorgebbare Anzahl an Schaltstrecken bzw. schaltbaren Strompfaden vorgesehen sein kann. Vorzugweise sind erfindungsgemäße Schaltgeräte 1 mit einem, zwei, drei oder vier Strompfaden vorgesehen. Entsprechend der Anzahl an Strompfaden sind jeweils die selbe Anzahl an Eingangsklemmen 2 bzw. Ausgangsklemmen 3 vorgesehen. In den Figuren sind jeweils lediglich gehäusefeste Teile der Eingangsklemmen 2 bzw. Ausgangsklemmen 3 dargestellt. Die betreffenden Eingangsklemmen 2 bzw. Ausgangsklemmen 3 umfassen in der Regel zusätzlich zu den dargestellten Teilen, jeweils wenigstens eine Klemmschraube, sowie bevorzugt jeweils wenigstens eine mittels der Klemmschraube bewegliche Klemmbacke.

Das Schaltgerät 1 umfasst in der dargestellten bevorzugten Ausführung ein Isolierstoffgehäuse 21, welches in der bevorzugten Ausführungsform eine untere Gehäuseschale 22 und eine obere Gehäuseschale 23 umfasst. Der wenigstens eine erste Schaltkontakt 4 liegt in einer geschlossenen Stellung auf dem wenigstens einen zweiten Schaltkontakt, welcher bei der dargestellten Ausführungsform nicht sichtbar innerhalb der Baugruppe der Lichtbogenlöschkammer 29 angeordnet ist.

Erfindungsgemäße Schaltgeräte 1 weisen eine Überstromauslösevorrichtung 6 und/oder eine Kurzschlussauslösevorrichtung 7 auf. Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung aus einer Überstromauslösevorrichtung 6 und einer Kurzschlussauslösevorrichtung 7.

Die Kurzschlussauslösevorrichtung 7 wird aus einem u-förmigen Joch 31 und einem Klappanker 26 gebildet, wobei das U-förmige Joch 31 an einem ersten Leiter 30 des Strompfades befestigt ist, welcher vorzugsweise der Eingangsklemme 2 und/oder der Ausgangsklemme 3 zugeordnet ist. An dem U-förmigen Joch 31 ist der Klappanker 26 drehbar gelagert, welcher durch eine Klappankerfeder 32 in eine Ruheposition, wie in Fig. 2 dargestellt, gezwungen wird, bei welcher Ruheposition der Klappanker 26 von dem U-förmigen Joch 31 absteht. Beim Auftreten eines Kurzschlusses sind die Ströme durch das Schaltgerät 1 derart hoch, dass das U-förmige Joch 31 den Klappanker 26 anzieht, wodurch ein erstes Ende 28 des Klappankers 26 ausgelenkt wird, und wobei dieses erste Ende 28 des Klappankers 26 die weitere Auslösung der Trennvorrichtung 5, und folglich das Trennen der Schaltkontakte 4, verursacht.

Die Überstromauslösevorrichtung 6 umfasst ein Bimetallelement 33, welches an dem ersten Leiter 30 befestigt ist. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird das Bimetallelement 33 direkt von Strom durchflossen, ist also selbst Teil des Strompfades, und wird unmittelbar vom Strom erwärmt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Bimetallelement 33 vollständig oder zusätzlich indirekt beheizt wird, indem etwa ein stromdurchflossener Leiter auf dem Bimetallelement 33 angeordnet ist. Mit steigender Erwärmung des Bimetallelements 33 aufgrund des Stromflusses, wird dieses immer weiter verbogen. Bei einem vorgebbaren Grad der Verbiegung des Bimetallelements 33, welcher proportional einer vorgebbaren Erwärmung des Leitungsnetzes ist, bewegt diese den Umlenkhebel 8, welcher - wie bereits dargelegt die weitere Auslösung der Trennvorrichtung 5, und folglich das Trennen der Schaltkontakte 4, verursacht. Besonders bevorzugt ist - wie auch in den Fig. 2 und 5 dargestellt vorgesehen, dass in dem Bimetallelement 33 eine Justageschraube 34 angeordnet ist, welche auf den Umlenkhebel 8 wirkt. Mittels der Justageschraube 34 kann dabei der Grad der Verbiegung des Bimetallelements 33 vorgegeben werden, welche für eine Betätigung des Umlenkhebels 8 notwendig ist.

Bei einem erfindungsgemäßen Schaltgerät 1 wirkt die Überstromauslösevorrichtung 6 und/oder die Kurzschlussauslösevorrichtung 7 nicht unmittelbar auf die Trennvorrichtung 5, sondern vielmehr über einen Umlenkhebel 8, wie dies etwa in Fig. 2 dargestellt ist. Fig. 2 zeigt dabei eine Anordnung aus einer Trennvorrichtung 5, einem Umlenkhebel 8, einer Überstromauslösevorrichtung 6 und einer Kurzschlussauslösevorrichtung 7. Ein derartiger Umlenkhebel 8 weist wenigstens einen ersten Hebelarm 9 und einen zweiten Hebelarm 10 auf, wobei der erste Hebelarm 9 einen Ansteuerfortsatz 11 aufweist, welcher - bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform - zur Ansteuerung durch das erste Ende 28 des Klappankers 26 vorgesehen ist. In einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1 wirkt das erste Ende 28 des Klappankers 26 auf den Ansteuerfortsatz 11 des Umlenkhebels 8. Je Schaltstrecke ist ein Ansteuerfortsatz 11 vorgesehen. Der zweite Hebelarm 10 umfasst einen Betätigungsfortsatz 12 zum Auslösen der Trennvorrichtung 5. Bei der dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Trennvorrichtung 5 als Schaltschloss 17 mit einer verrastbaren Klinke 18 ausgebildet. Das Schaltschloss 17 ist ein kraftspeicherndes Bindeglied zwischen einem Betätigungshebel 24 und den Schaltkontakten 4. Das Schaltschloss 17 wird in der gegenständlichen Ausbildung in einem ersten Schritt mittels Bewegung des Betätigungshebels 24 in einer ersten Richtung gespannt, wobei ein Federkraftspeicher gespannt wird, welcher bei einem Auslösen des Schaltschlosses 17 für eine schnelle und sichere Trennung der Schaltkontakte 4 sorgt. Der Spannvorgang wird durch ein Einrasten, Verrasten bzw. Verklinken der Klinke 18 an einem gehäusefesten Teil des Schaltschlosses 17 beendet. In einem zweiten Schritt werden mittels Bewegung des Betätigungshebels 24 in eine zweite Richtung, die Schaltkontakte geschlossen. Die Rastverbindung der Klinke 24 mit dem gehäusefesten Teil des Schaltschlosses 17 ist derart ausgebildet, dass eine vorgebbare Bewegung der Klinke 18 in einer vorgebbaren Richtung das Schaltschloss 17 entriegelt, wodurch der Federkraftspeicher freigegeben wird und die Schaltkontakte 17 getrennt werden. Ein derartiges bevorzugt zur Anwendung kommendes Schaltschloss 17 ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschriften DE 42 27 213 A1 sowie der deutschen Patentschrift DE 44 42 417 C1 beschrieben. Wenn der Umlenkhebel 8 durch eine Bewegung der Überstromauslösevorrichtung 6 und/oder der Kurzschlussauslösevorrichtung 7, insbesondere durch eine Bewegung des Klappankers 26, bewegt wird, kommt - nach einer vorgebbaren Bewegung des Umlenkhebels 8 - der Betätigungsfortsatz 12 mit der Klinke 18 in Eingriff, und bewegt die Klinke 18 derart weit, dass die Rastverbindung mit dem gehäusefesten Teil des Schaltschlosses 17 gelöst wird, wodurch das Schaltschloss 17 entriegelt, der Federkraftspeicher freigegeben wird und die Schaltkontakte 4 getrennt werden.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Betätigungsfortsatz 12 federnd nachgiebig ausgebildet ist, wobei jede Art der federnden Nachgiebigkeit vorgesehen sein kann, etwa die Ausbildung des Betätigungsfortsatzes 12 als Feder, umfassend Metall oder Kunststoff, etwa Elastomere. Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Schaltschlosses 17 mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Umlenkhebel 8, wobei das Schaltschloss 17 in teilweise gebrochener Darstellung gezeigt ist. Die Klinke 18 ist in verrasteter Position, und der Betätigungshebel 24 ist in der Position geöffneter Schaltkontakte 4. Der Betätigungsfortsatz 12 steht nicht in Eingriff mit der Klinke 18, sodass weder die Überstromauslösevorrichtung 6 noch die Kurzschlussauslösevorrichtung 7 eine Auslösesituation detektiert haben. Zum Auslösen des Schaltschlosses 17 wird der Umlenkhebel 8 durch die Überstromauslösevorrichtung 6 bzw. die Kurzschlussauslösevorrichtung 7 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt bzw. gedreht, wodurch der federnd nachgiebig ausgebildete Betätigungsfortsatz 12 mit der Klinke 18 in Eingriff kommt, und diese nach einer vorgebbaren Auslenkung das Schaltschloss 17 auslöst.

Die Federkräfte des federnnachgiebig ausgebildeten Betätigungsfortsatzes 12 sind dabei derart bemessen, dass beim Auslösen bzw. Entrasten der Klinke 18 keine wesentlichen Verformungen an dem Betätigungsfortsatz 12 auftreten. Dies stellt kein Problem dar, da die Kräfte für ein Auslösen bzw. Entrasten der Klinke 18 sehr gering sind. Bei einer massiven Ausbildung eines Betätigungsfortsatzes, gemäß dem Stand der Technik, kann es nach dem Auslösen bzw. Entrasten der Klinke 18 aufgrund der starken Verformung des Bimetallelements 33 der Überstromauslösevorrichtung 6 zu einer weiteren Verdrehung des Umlenkhebels 8 kommen, welche zu einer Beschädigung der Klinke 18, des Umlenkhebels 8 und/oder des Bimetallelements 33 führen kann. Durch die federnde nachgiebige Ausbildung des Betätigungsfortsatzes 12 in eine Bewegungsrichtung des Umlenkhebels 8 zum Auslösen der Trennvorrichtung 5 kann erreicht werden, dass bei einer weiteren Verdrehung des Umlenkhebels 8 nach dem Auslösen bzw. Entrasten der Klinke 18, die Klinke 18 nicht weiter verdreht bzw. ausgelenkt wird und keiner übermäßigen Belastung ausgesetzt wird, wodurch die Klinke 18 bzw. das ganze Schaltschloss 17 vor Zerstörungen verschont bleiben. Durch die federnd nachgiebige Ausbildung des Betätigungsfortsatzes 12 ist eine weitere Verdrehung des Umlenkhebels 8 möglich, ohne dass eine Beschädigung des Umlenkhebels 8 zu erwarten wäre. Dadurch kann auch die Überstromauslösevorrichtung 6, die Kurzschlussauslösevorrichtung 7 und der Klappanker 26 vor Beschädigungen geschützt werden.

Bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Umlenkhebel 8 als Auslösewelle 19 ausgebildet ist, wobei die Auslösewelle 19 einen Wellenkörper 20 aufweist, welcher in einem Gehäuse 21 des Schaltgeräts 1 drehbar gelagert ist. Im Bereich der vorgesehenen Lagerung des Wellenkörpers 20 weist dieser bevorzugt axiale Führungsstege 27 auf, um eine Verschiebung der Auslösewelle 19 in axialer Richtung zu verhindern. An der Auslösewelle 19 sind - wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt, Ansteuerfortsätze 11 angeordnet, sowie ein Betätigungsfortsatz 12. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Betätigungsfortsatz 12 als Feder 13, vorzugsweise als Metallfeder, ausgebildet ist, wobei jeder Federwerkstoff vorgesehen sein kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Betätigungsvorsatz 12 als Stahlfeder ausgebildet ist.

Besonders bevorzugt, und wie dargestellt, ist vorgesehen, dass die Feder 13 wenigstens bereichsweise als Drehfeder 14 ausgebildet ist, wodurch eine besonders kontrollierte federnde Wirkung in der vorgesehenen Belastungsrichtung, erreicht werden kann. Dies wird noch weiters dadurch unterstützt, dass die Drehfeder 14 wenigstens einmal vollständig um den Wellenkörper 20 der Auslösewelle 19 geschlungen ist. Dadurch kann eine hauptsächliche federnde Wirkung des Betätigungsfortsatzes 12 radial zur Drehrichtung der Auslösewelle 19 erzielt werden.

Zur sicheren und dauerhaften Anordnung der Feder 13 auf der Auslösewelle 19 ist vorgesehen, dass der Umlenkhebel 8 ein Stützlager 15 aufweist, an dem sich der, eine Drehfeder 14 umfassende, Betätigungsfortsatz 12 abstützt, und/oder dass sich die Feder 14 an einem Auflager 16 abstützt, welches am Ansteuerfortsatz 11 angeordnet ist. Das Stützlager 15 und das Auflager 16 sind in den Fig. 3 und 4 besonders gut erkennbar dargestellt. Das Stützlager 15 ist bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform als L-förmiger Anschlag ausgebildet, an welchen die Feder 13 festgelegt ist, und durch deren Federkraft gehalten ist. Das Auflager 16 ist als Querstrebe ausgebildet, an welche ein abgewinkeltes Ende der Feder 13 anliegt.

Fig. 3 zeigt dabei eine Auslösewelle 19 in der Betriebsanordnung vor bzw. bei Auslösung der Klinke 18, wobei gut zu erkennen ist, dass der Betätigungsfortsatz 12 an dem Stützlager 15 anliegt. Fig. 4 zeigt hingegen dieselbe Auslösewelle wie in Fig. 3, wobei diese jedoch derart weit verdreht wurde, dass der Betätigungsfortsatz 12 weiter an der - nicht dargestellten - Klinke 18 anliegt, ohne diese jedoch weiter zu bewegen, wobei der Betätigungsfortsatz 12 von dem Stützlager 15 abgehoben ist.