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(11) | EP 3 293 750 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | SCHALTSCHLOSS FÜR EIN NIEDERSPANNUNGSSCHUTZGERÄT |
| (57) Die Erfindung betrifft ein Schaltschloss für ein Niederspannungsschutzgerät mit zwei
sich gegenüberliegenden Schaltplatinen (1,2), wobei zwischen den Schaltplatinen (1,2)
eine drehbare Handhabe (3) angeordnet ist, die über einen Übertragungsmechanismus
mit einem an einem Lager (4) angeordneten Schalthebel (5) in Wirkverbindung steht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass am Lager (4) eine nachrüstbare Einrichtung zum sprunghaften Einschalten angeordnet, die in Wirkverbindung mit dem Schalthebel (5) steht. |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Schaltschloss für ein Niederspannungsschutzgerät mit zwei sich gegenüberliegenden Schaltplatinen, wobei zwischen den Schaltplatinen eine drehbare Handhabe angeordnet ist, die über einen Übertragungsmechanismus mit einem an einem Lager angeordneten Schalthebel in Wirkverbindung steht.
[0002] Niederspannungsschutzgeräte, insbesondere Leistungsschalter, dienen unter Anderem dem sicheren Abschalten bei einem Kurzschluss und schützen dadurch Verbraucheranlagen. Ferner eignen sich elektrische oder mechanische Schalteinheiten für das betriebsmäßige manuelle Schalten von Verbrauchern sowie zur sicheren Trennung einer Anlage vom Stromnetz bei Wartungsarbeiten oder bei Änderungen an der Anlage. Elektrische Schalteinheiten werden häufig elektromagnetisch betrieben.
[0003] Das heißt, derartige Schalteinheiten sind technisch hochwertige elektrische Schaltgeräte mit integriertem Schutz für Motoren, Leitungen, Transformatoren und Generatoren. Näheren Einsatz finden sie an Funktionsstellen mit geringerer Schalthäufigkeit. Derartige Schalteinheiten sind neben dem Kurzschlussschutz auch für den Überlastschutz geeignet.
[0004] Im Fall eines Kurzschlusses schaltet eine elektrische Schalteinheit eine elektrische Anlage sicher ab. Somit bietet diese einen Sicherungsschutz vor Überlastung. Jeder Leiter, durch den Strom fließt, erwärmt sich mehr oder weniger stark. Die Erwärmung hängt dabei vom Verhältnis der Stromstärke zum Stromleiterquerschnitt ab, der so genannten Stromdichte. Die Stromdichte darf nicht zu groß werden, da sonst durch eine zu hohe Erwärmung die Leiterisolationen verschmoren können oder möglicherweise ein Brand ausgelöst werden kann. Um elektrische Anlagen gegen diese schädigende Auswirkung zu schützen, werden Schalteinheiten als Überstromschutzeinrichtungen verwendet.
[0005] Leistungsschalter weisen zwei voneinander getrennt wirkende Auslösemechanismen für den Überlast- und Kurzschlussschutz auf. Beide Auslöser sind in Reihe geschaltet. Den Schutz beim Kurzschluss übernimmt ein zeitlich nahezu unverzögert wirkender elektrischer Auslöser. Beim Kurzschluss entklinkt der elektromagnetische Auslöser unverzögert ein Schaltschloss des Leistungsschalters. Ein Schaltanker trennt das Schaltstück, ehe der Kurzschlussstrom seinen Höchstwert erreichen kann.
[0006] Bekannte Schalteinheiten weisen eine Kontaktschiebereinheit mit einem Kontaktschieber und einem beweglichen Schaltstück auf. Das bewegliche Schaltstück weist ferner elektrische Kontakte auf. Ferner weisen derartige Schalteinheiten erste Kontakte zu einer Stromleitung auf. In einem eingeschalteten Zustand kontaktieren die elektrischen Kontakte des beweglichen Schaltstückes die festen Kontakte der Schalteinheit. Im Kurzschlussfall werden die elektrischen Kontakte des beweglichen Schaltstücks von den festen Kontakten gelöst, so dass der Stromfluss unterbrochen wird. Hierbei wird das bewegliche Schaltstück von den Kontakten gelöst.
[0007] Leistungsschalter erfüllen neben ihren Schutzfunktionen als Überlast- und Kurzschlussauslöser, wie oben schon erwähnt, auch das normative Ein- und Ausschalten von Motoren. Zum Nachweis dieser Funktionen müssen die Leistungsschalter nach der Produktnorm den zehnfachen Motornennstrom einschalten können. Um diese Grenzbelastung gewährleisten zu können, ist es notwendig, dass der Leistungsschalter die Doppelunterbrechung der drei Strombahnen in Form jeweils einer beweglichen Brücke mit zwei beweglichen Kontaktstellen und zwei festen Kontaktstellen, nahezu gleichzeitig und in einer Sprungfunktion schließt.
[0008] Zur Realisierung dieser Funktion wird über eine handbetätigte Mechanik, in Form eines Betätigungselements, eines Schaltschlosses und einer Betätigungskette, der Kontaktapparat aus Kontaktschieber und einer beweglichen Brücke freigegeben. Die Freigabe erfolgt durch eine so genannte Schnelleinschaltung. Dabei werden die drei Kontaktsysteme durch eine Mechanik erst dann freigegeben, nachdem das Schaltschloss bereits eingeschaltet wurde. Nun bestimmt der Federspeicher in Form einer Kontaktlastfeder die Kinematik des Kontaktsystems beim Einschalten.
[0009] Nach dem Auftreffen der Brücken auf den Festschaltstücken beschleunigt der Kontaktschieber, bis er an einem Anschlag reflektiert wird. Durch die Reflexion und der daraus resultierenden kinetischen Energie des Kontaktschiebers kommt es zu einem erneuten Öffnen des Kontaktsystems. Dies kann bei einem gleichzeitigen erhöhten Strom in dieser Strombahn zu Verschweißungen führen.
[0010] Bei Leistungsschaltern mit geringen Nennströmen ist die Funktion der Schnelleinschaltung nicht notwendig. Jedoch wäre es für den Fertigungsprozess wünschenswert, wenn die Schaltschlösser dieser Leistungsschalter durch einfache bauliche Maßnahmen mit einer Schnelleinschaltung in Form eines Nachrüstprozesses versehen werden könnten.
[0011] Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Schaltschloss für ein Niederspannungsschutzgerät zu schaffen mit einer nachrüstbaren Einrichtung zum sprunghaften Einschalten.
[0012] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schaltschloss mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0013] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schaltschloss für ein Niederspannungsschutzgerät gelöst mit zwei sich gegenüberliegenden Schaltplatinen, wobei zwischen den Schaltplatinen eine drehbare Handhabe angeordnet ist, die über einen Übertragungsmechanismus mit einem an einem Lager angeordneten Schalthebel in Wirkverbindung steht. Die Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass am Lager eine nachrüstbare Einrichtung zum sprunghaften Einschalten angeordnet ist, die in Wirkverbindung mit dem Schalthebel steht.
[0014] Der Kern der Erfindung besteht darin, dass durch die nachrüstbare Einrichtung zum sprunghaften Einschalten nur noch eine einzige Schaltschlossunterbaugruppe benötigt wird, die komplett automatisiert gefertigt und geprüft werden kann. Die erfindungsgemäße nachrüstbare Einrichtung zum sprunghaften Einschalten weist ein Sperrteil und eine Rückstellfeder auf, die nachträglich montiert werden können, um das Schaltschloss für größere Nennströme anzupassen. Dabei wird zunächst das Sperrteil über eine Drehbewegung in den Lagerbolzen eingeschnappt, an welchem bereits der Schalthebel angeordnet ist. Anschließend wird die Rückstellfeder mit dem Sperrteil verschnappt. Die Rückstellfeder ist dabei so gestaltet, dass sie leicht und sicher montiert werden kann und gleichzeitig als Anschlag für das Sperrteil dient. Das Sperrteil befindet sich weiterhin innerhalb der Schaltschlossgeometrie und benötigt keinen zusätzlichen Bauraum innerhalb des Komplettgeräts. Das Wirkprinzip und die Funktion sind identisch mit der bisherigen Lösung, so dass zum bisherigen Herstellungsprozess lediglich ein weiterer Schritt für die Nachrüstung dazu kommt. Diese nachträgliche Montage des Sperrteils verringert die Varianz der vormontierten Schaltschlossbaugruppe. Es kann wieder auf ein vormontiertes Standardschaltschloss zurückgegriffen werden, das anschließend je nach Verwendung über die unterschiedlich starken, außenliegenden Zugfedern und ein nachträglich montierbares Sperrteil konfiguriert wird.
[0015] Dadurch verringert sich der Lager- und Handlingsaufwand. Der Bedarf an Schaltschlössern mit Schnelleinschaltung kann bedarfsgerecht und ohne größeren Aufwand gesteuert werden. Die bisher komplizierte Handbestückung der vormontierten Schaltschlossbaugruppe entfällt und wird durch die einfachere nachträgliche Bestückung an der fertigen Baugruppe ersetzt.
[0016] Eine Fortführung des erfindungsgemäßen Konzepts kann vorsehen, dass die Einrichtung zum sprunghaften Einschalten ein Sperrteil aufweist.
[0017] Eine spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Konzepts kann darin bestehen, dass das Sperrteil auf das Lager aufschnappbar ist.
[0018] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Konzepts kann darin bestehen, dass das Sperrteil ein keilförmiges Bauteil aufweist, an welchem zwei Schenkel zur gleichen Seite herausragend ausgebildet sind.
[0019] Eine Fortführung dieses erfindungsgemäßen Konzepts kann darin bestehen, dass an einem Schenkel eine halbkonzentrische Ausnehmung ausgebildet ist, über welche das Sperrteil auf das Lager aufschnappt, so dass der Schalthebel und das Sperrteil im gleichen Lagerpunkt gelagert sind.
[0020] Eine Fortführung des erfindungsgemäßen Konzepts kann vorsehen, dass die Einrichtung zum sprunghaften Einschalten eine Rückstellfeder aufweist.
[0021] Eine spezielle Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Konzepts kann vorsehen, dass die Rückstellfeder U-förmig ausgebildet ist mit zwei Schenkeln und einem die Schenkel verbindenden Übergangsbereich.
[0022] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Konzepts kann darin bestehen, dass die Schenkel der Rückstellfeder am Sperrteil zu befestigen sind, so, dass die Rückstellfeder als Anschlag für das Sperrteil wirkt.
[0023] Das erfindungsgemäße Schaltschloss für ein Niederspannungsschutzgerät weist zwei sich gegenüberliegende Schaltplatinen auf, wobei zwischen den Schaltplatinen eine drehbare Handhabe angeordnet ist, die über einen Übertragungsmechanismus mit einem an einem Lager angeordneten Schalthebel in Wirkverbindung steht. An diesem Lager ist eine nachrüstbare Einrichtung zum sprunghaften Einschalten in Form eines Sperrteils und einer Rückstellfeder angeordnet. Die Einrichtung zum sprunghaften Einschalten steht in Wirkverbindung mit dem Schalthebel. Das Sperrteil weist ein keilförmiges Bauteil auf, an welchem zwei Schenkel zur gleichen Seite herausragend ausgebildet sind. An einem der Schenkel ist eine halbkonzentrische Ausnehmung ausgebildet, über welche das Sperrteil auf das Lager aufschnappt, so dass der Schalthebel und das Sperrteil im gleichen Lagerpunkt gelagert sind. Die Rückstellfeder ist U-förmig ausgebildet mit zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln und einem die Schenkel verbindenden Übergangsbereich. Die Montage sieht vor, dass zuerst das Sperrteil vorzugsweise über eine Drehbewegung auf das Lager eingeschnappt wird und anschließend die Rückstellfeder mit dem Sperrteil verschnappt.
[0024] Weitere Ausführungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung erläutert.
[0025] Dabei zeigen schematisch:
Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung ein aus dem Stand der Technik bekanntes Schaltschloss ohne Schnelleinschaltfunktion;
Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Schaltschloss mit einer nachrüstbaren Einrichtung zum sprunghaften Einschalten in Form eines Sperrteils und einer Rückstellfeder;
Fig. 3 in einer perspektivischen Darstellung das erfindungsgemäße Schaltschloss nach Fig. 2 mit eingeschnapptem Sperrteil;
Fig. 4 in einer Draufsicht das erfindungsgemäße Schaltschloss mit dem Prozessschritt "aufschnappendes Sperrteil";
Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Schaltschlosses mit nachrüstbarer Einrichtung zum sprunghaften Einschalten;
Fig. 6 in einer perspektivischen Darstellung die erfindungsgemäße nachrüstbare Einrichtung zum sprunghaften Einschalten.
[0026] In Fig. 1 ist ein Schaltschloss aus dem Stand der Technik dargestellt. Das Schaltschloss weist zwei sich gegenüberliegende Schaltplatinen 1, 2 auf, wobei zwischen den Schaltplatinen 1, 2 eine drehbar gelagerte Handhabe 3 angeordnet ist. Die Handhabe 3 steht über einen Überragungsmechanismus mit einem an einem Lager 4 angeordneten Schalthebel 5 in Wirkverbindung. Die Fig. 1 zeigt ein Schaltschloss ohne Schnelleinschaltfunktion.
[0027] In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Schaltschloss dargestellt mit einer separat dargestellten nachrüstbaren Einrichtung zum sprunghaften Einschalten in Form eines Sperrteils 6 und einer Rückstellfeder 7. Das erfindungsgemäße Schaltschloss weist ebenfalls zwei sich gegenüberliegende Schaltplatinen 1, 2 auf, wobei zwischen den Schaltplatinen 1, 2 eine drehbare Handhabe 3 angeordnet ist, die über einen Übertragungsmechanismus mit einem am Lager 4 angeordneten Schalthebel 5 in Wirkverbindung steht. Das Sperrteil 6 weist ein keilförmiges Bauteil 8 auf, an welchem zwei Schenkel 9, 10 zur gleichen Seite herausragend ausgebildet sind. Am Schenkel 9 ist eine halbkonzentrische Ausnehmung 11 ausgebildet, über welche das Sperrteil 6 auf das Lager 4 aufschnappt, so dass der Schalthebel 5 und das Sperrteil 6 im gleichen Lagerpunkt gelagert sind. Die Rückstellfeder 7 ist U-förmig ausgebildet mit zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln 12, 13 und einem die Schenkel 12, 13 verbindenden Übergangsbereich 14.
[0028] In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Schaltschloss mit aufgeschnapptem Sperrteil 6 dargestellt. Aus Fig. 3 geht hervor, dass der Schenkel 10 des Sperrteils 6 einen Berührungspunkt 15 mit dem Schalthebel 5 aufweist. Über diesen Berührungspunkt 15 stehen das Sperrteil 6 und der Schalthebel 5 in Wirkverbindung.
[0029] In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßes Schaltschloss inklusive des Prozessschrittes "Aufschnappen des Sperrteils 6 auf das Lager 4" dargestellt. Die Montage sieht vor, dass zuerst das Sperrteil 6 vorzugsweise über eine Drehbewegung auf das Lager 4 eingeschnappt wird und anschließend die Rückstellfeder 7 mit dem Sperrteil 6 verschnappt.
[0030] In Fig. 5 ist ein Ausschnitt des erfindungsgemäßen Schaltschlosses dargestellt in Form der nachrüstbaren Einrichtung zum sprunghaften Einschalten mit dem Sperrteil 6 und der Rückstellfeder 7. Diese Darstellung zeigt die konkrete Positionierung der nachrüstbaren Einrichtung zum sprunghaften Einschalten zwischen den Schaltplatinen 1, 2.
[0031] Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße nachrüstbare Einrichtung zum sprunghaften Einschalten in Form des Sperrteils 6 und der Rückstellfeder 7. Fig. 6 zeigt, wie der Schenkel 9 des Sperrteils 6 im aufgeschnappten Zustand auf dem Lagerbolzen 16 positioniert ist. Zudem ist dargestellt, wie die Schenkel 12, 13 der U-förmigen Rückstellfeder auf dem Sperrteil 6 aufgeschnappt sind.
[0032] Das erfindungsgemäße Schaltschloss für Niederspannungsschutzgeräte mit einer nachrüstbaren Einrichtung zum sprunghaften Einschalten zeichnet sich dadurch aus, dass durch die nachträgliche Montage des Sperrteils beziehungsweise der Rückstellfeder die Varianz der vormontierten Schaltschlossbaugruppe verringert wird. Es kann wieder auf ein vormontiertes Standardschaltschloss zurückgegriffen werden, dass anschließend je nach Verwendung über die unterschiedlich stark ausgebildeten Zugfedern und ein nachträglich montierbares Sperrteil konfiguriert wird. Dadurch verringert sich der Lager-und Handlingsaufwand. Der Bedarf an Schaltschlössern mit Schnelleinschaltung kann bedarfsgerecht und ohne größeren Aufwand gesteuert werden. Die bisher komplizierte Handbestückung der vormontierten Schaltschlossbaugruppe entfällt und wird durch die einfache nachträgliche Bestückung an der fertigen Baugruppe ersetzt. Es kommt hinzu, dass das Sperrteil sich weiterhin innerhalb der Schaltschlossgeometrie befindet und keinen zusätzlichen Bauraum innerhalb des Komplettgeräts benötigt.
Bezugszeichenliste
1. Schaltschloss für ein Niederspannungsschutzgerät mit zwei sich gegenüberliegenden
Schaltplatinen (1,2), wobei zwischen den Schaltplatinen (1,2) eine drehbare Handhabe
(3) angeordnet ist, die über einen Übertragungsmechanismus mit einem an einem Lager
(4) angeordneten Schalthebel (5) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass am Lager (4) eine nachrüstbare Einrichtung zum sprunghaften Einschalten angeordnet
ist, die in Wirkverbindung mit dem Schalthebel (5) steht.
2. Schaltschloss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum sprunghaften Einschalten ein Sperrteil (6) aufweist.
3. Schaltschloss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrteil (6) auf das Lager (4) aufschnappbar ist.
4. Schaltschloss nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrteil (6) ein keilförmiges Bauteil (8) aufweist, an welchem zwei Schenkel
(9,10) zur gleichen Seite herausragend ausgebildet sind.
5. Schaltschloss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Schenkel (9) eine halbkonzentrische Ausnehmung (11) ausgebildet ist, über welche
das Sperrteil (6) auf das Lager (4) aufschnappt, so dass der Schalthebel (5) und das
Sperrteil (6) im gleichen Lagerpunkt gelagert sind.
6. Schaltschloss nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum sprunghaften Einschalten eine Rückstellfeder (7) aufweist.
7. Schaltschloss nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (7) U-förmig ausgebildet ist mit zwei sich gegenüberliegenden
Schenkeln (12,13) und einem die Schenkel (12,13) verbindenden Übergangsbereich (14).
8. Schaltschloss nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (12,13) der Rückstellfeder (7) am Sperrteil (6) zu befestigen sind,
so, dass die Rückstellfeder (7) als Anschlag für das Sperrteil (6) wirkt.