Kontaktaufreisseinrichtung für Schutzschaltgeräte

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufreißen einer zur Verschweißung neigenden elektrischen Kontaktpaarung aus einem ortsfesten und einem von diesem wegbewegbaren Kontakt, insbesondere in einem Schutzschaltgerät.

[0002] Wegen guter Lichtbogenlaufeigenschaften und wegen des geringen Kontaktspannungsabfalls ist für Kontaktpaarungen bei Schaltgeräten die Verwendung eines edlen homogenen Werkstoffs, vorzugsweise Silber, günstig. Bei bestimmten Kurzschlußströmen neigt dieser Werkstoff jedoch in unerwünschter Weise zur Kontaktverschweißung. Bei bekannten Anordnungen werden daher für die Kontaktpaarung heterogene Werkstoffe, z. B. Sinterkontakte, verwendet, die z. B. mit der Komponente Kohlenstoff die Schweißneigung verlieren.

[0003] Eine derartige Kontaktverschweißungsgefahr besteht in einem Strombereich, der unterhalb von 400 A liegt. Bei diesem Strom ist bei herkömmlichen Schaltgeräten ein Schlaganker noch nicht wirksam, und die vorhandene Kinematik ist nicht in der Lage, die verklebten Kontakte aufzureißen.

[0004] Nachteilig an dem Einsatz heterogener Werkstoffe für derartige Kontaktpaarungen ist jedoch, daß sie schlechtere Lichtbogenlaufeigenschaften besitzen. Außerdem beinhaltet ihre Verwendung erhebliche Probleme bei der Fertigung, insbesondere deshalb, weil sich ein Kontakt mit geringer Schweißneigung auch schlecht auf einen Kontaktträger aufbringen läßt.

[0005] In der DE-A-31 19 910 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung offenbart, bei der ein stromführender Kontakthebel an seinem einen Ende eine Kontaktstelle für ein festes Kontaktstück aufweist und an seinem anderen Ende drehbar auf einem Stift gelagert ist. Der Kontakthebel selbst ist mit einer Druckfeder beaufschlagt und nach Auslösung zur Erzielung einer hohen Kontaktaufreißkraft im ersten Moment der Auslösung um eine gehäusefeste Nase schwenkbar. In einer zweiten Bewegungsphase erfolgt dann eine weitere Verschwenkung des Kontakthebels selbst um eine weiter vom Kontakt entfernt liegende gehäusefeste Nase, um bis zum Ende der Schwenkbewegung des Kontakthebels einen langen Kontaktöffnungsweg mit vergleichsweise geringerer weiterer Öffnungskraft zu erzielen.

[0006] Als nachteilig ist bei dieser vorbekannten Vorrichtung anzusehen, daß zum einen eine speziell mit zwei unterschiedlichen Nasen konfigurierte Gehäuseausbildung für verschiedene Schwenksituationen vorzusehen ist. Außerdem ist es bei dieser vorbekannten Kontaktvorrichtung erforderlich, den Kontakthebel, der den vom ortsfesten Kontakt wegbewegbaren Kontakt bildet, aufwendig selbst so umzugestalten, daß er den verschiedenen Bewegungsphasen einschließlich der direkten Federbeaufschlagung, genügt. Dadurch ist es auch nicht möglich, übliche derartige Kontaktordnungen mit einer entsprechenden Vorrichtung zu versehen bzw. vorhandene Schutzschalter Kontaktkonfiguration ohne Modifikation der Kontakte selbst mit einer wunschgemäß geänderten Erfindungscharakteristik nachzurüsten.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit einer herkömmlichen Kontaktpaarung verfügbar zu machen, die trotz der Kontaktverschweißungsgefahr den Einsatz edler homogener Werkstoffe für die Kontakte ermöglicht.

[0008] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten Patentansprüchen zu entnehmen.

[0009] Vorzugsweise ist dabei die Verschieberichtung des Drehschubgelenks derart orientiert, daß der Schalthebel in einem zweiten Bewegungsabschnitt im Drehschubgelenk entweder zusätzlich, also unter Überlagerung der Drehbewegung, oder separat, also ohne Überlagerung einer Drehbewegung, verschiebbar und in einem dritten Bewegungsabschnitt mit niedriger Weiteröffnungskraft durch vergleichsweise geringerer Hebelübersetzung um das Drehschubgelenk verschwenkbar ist.

[0010] Dabei ist durch die Drehpunktverlagerung bei der Schalthebelbewegung eine anfangs hohe Aufreißkraft mit anschließender niedrigerer Weiteröffnungskraft auf den beweglichen Kontakt ausübbar. Diese Drehpunktverlagerung kann durch verschiedene kinematische Lösungen realisiert werden, unter anderem auch durch entsprechende Steuerprofile. Wenn der Schalthebel, der vorzugsweise einen ersten Schenkel für den Angriff der Halteeinrichtung und einen zweiten Schenkel für den Angriff an den beweglichen Kontakt aufweist, zwischen seinen beiden Schenkeln drehverschiebbar und am zweiten Schenkel anlageverschwenkbar gelagert ist, wird eine außerordentlich kompakte funktionable und herstellungstechnisch einfache Kinematik geschaffen, bei der die gewünschte Verknüpfung von Aufreißkraft und Kontaktöffnungsweg in einfacher Weise verwirklicht werden kann.

[0011] Gemäß der Erfindung kommt somit vorteilhaft ein Schalthebel zur Anwendung, der in einem eingeschalteten Zustand, also in der Bereitschaftsstellung, zwischen einem festen Anlagepunkt, der beispielsweise in einem Schaltgerätgehäuse gebildet ist, und einer vorzugsweise mit einer Klinke ausgebildeten Halteeinrichtung durch eine Schaltfeder in Kontaktaufreißrichtung vorgespannt ist. Nach der Entklinkung dreht sich der Schalthebel dabei zunächst unter Einwirkung der Schaltfeder um seinen Anlagepunkt, insbesondere seinen Gehäuseanschlag, in Kontaktaufreißrichtung. Die Kraft der Schaltfeder wird dabei vorteilhaft so durch das Hebelverhältnis am Schalthebel übersetzt, daß die Aufreißkraft am beweglichen Kontakt erheblich größer ist als wenn die Drehung von Anfang an um den ortsfesten Lagerzapfen, beispielsweise im Gehäuse, erfolgen würde.

[0012] Nachdem der Kontakt mit großer Kraft getrennt wurde, dreht sich der Schalthebel aufgrund der auf ihn wirkenden Schaltfederkraft weiter, bis seine Langlochführung am ortsfesten Lagerzapfen des Gehäuses anschlägt. In diesem Moment erfolgt dann die Verlagerung des Drehpunktes in der Weise, daß die Kraft auf den beweglichen Kontakt im nunmehr geänderten Hebelverhältnis abnimmt. Hierzu trägt auch bei, daß durch die Hebelschwenkung die resultierende Kraft, die auf den beweglichen Kontakt wirkt, aufgrund der sich ändernden Einwirkungsverhältnisse abnimmt. Durch die Übersetzung ins Schnelle wird der bewegliche Kontakt dann in die erforderliche Endstellung der Ausposition gebracht, wobei während dieses dritten Bewegungsabschnitts kein großer Kraftbedarf erforderlich ist.

[0013] Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die Lage des Anlagepunktes und die des Drehschubgelenks beim Schalthebel derart gewählt sind, daß die Wirkungslinie der auf den bewegbaren Kontakt gerichteten Kraft mit der Bewegungsrichtung des Kontaktes beim Öffnen zusammenfällt und anschließend kraftverringernd durch die Schwenkbewegung des Schalthebels divergiert.

[0014] Das Drehschubgelenk ist, wie bereits oben kurz angesprochen, vorzugsweise mit einem ortsfesten bzw. gehäusefesten Lagerzapfen gebildet, der in einem Langloch geführt ist. Die zur Vorspannung des Schalthebels vorgesehene Schaltfeder ist vorzugsweise an dem ersten Schenkel angelenkt, wobei die Wirkungslinie der Schaltfederkraft derart gewählt ist, daß sich die Länge des resultiertenden Hebelarms für die Schwenkbewegung des Schalthebels im dritten Bewegungsabschnitt gegenüber der im ersten Bewegungsabschnitt verringert.

[0015] Die oben angesprochene Halteeinrichtung ist in besonders einfacher Weise mit einer lösbaren Klinkensperre gebildet, zu dem bei dem Einsatz in Schaltgeräten ein Klinkenhebel gehört.

[0016] Durch die erfindungsgemäß geschaffene Möglichkeit des wirkungsvollen und zuverlässigen mechanischen Aufbrechens gegebenenfalls verklebter Kontakte wird in günstiger Weise die Verwendung von heterogenen Kontaktauflagen, beispielsweise Sinterkontakten, vermieden. Vorteilhaft vermeidet die erfindungsgemäße Ausgestaltung zusätzlichen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand und ermöglicht die Auswahl des Kontaktwerkstoffs nach rein elektrischen und kommerziellen Gesichtspunkten.

[0017] Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Skizze eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in ihrer Bereitschaftsstellung;

Fig. 2

eine Darstellung gemäß Fig. 1, bei der der bewegliche Kontakt in seine Endstellung der Ausposition gebracht ist; und

Fig. 3

eine grafische Darstellung des Verlaufs der Aufreißkraft über den Kontaktöffnungsweg.

[0018] In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung 10 zum Aufreißen einer zur Verschweißung neigenden elektrischen Kontaktpaarung aus einem ortsfesten Kontakt 11 und einem von diesem wegbewegbaren Kontakt 12 dargestellt, die für den Einsatz in einem Schutzschaltgerät vorgesehen ist. Der bewegbare Kontakt 12 ist bogenähnlich ausgestaltet und an seinem gegenüberliegenden Ende bei 13 gehäusefest angelenkt. Die Kontaktschließkraft wird über ein angelenktes Glied 14 aufgebracht, daß sich über eine Andruckfeder 15 an seinem anderen Ende am Gehäuse abstützt. Zur Vereinfachung wurde auf die Darstellung entsprechender Kontaktbeschichtungen verzichtet.

[0019] Zu dem bogenförmig ausgestalteten bewegbaren Kontakt 12 gehört ein sich vertikal nach oben erstreckender Beaufschlagungsabschnitt 16, der für den Angriff durch einen Schalthebel 17 vorgesehen ist.

[0020] Der Schalthebel 17 weist einen ersten Schenkel 18 für den Angriff einer Halteeinrichtung 19 und einen zweiten Schenkel 20 für den Angriff an den beweglichen Kontakt 12 im Beaufschlagungsbereich 16 auf. Zwischen seinen beiden Schenkeln 18 und 20 ist der Schalthebel 17 mittels eines Drehschubgelenks 21 drehverschiebbar gelagert. Das Drehschubgelenk 21 besteht aus einem ortsfesten Lagerzapfen 22, der in einem Langloch 23 geführt ist.

[0021] An dem zweiten Schenkel 20 ist von dem Drehschubgelenk beabstandet am äußeren Rand ein Anlagepunkt 24 am Schnittpunkt zueinander abgewinkelter Anlageflächen 25 und 26 gebildet, um den der Schalthebel 17 in einem anfänglichen ersten Bewegungsabschnitt verschwenkt. Der Anlagepunkt 24 stützt sich an einer flachen Gehäusefläche 27 ab, die auch als Anschlag für die verschwenkte Anlagefläche 26 fungiert, siehe Fig. 2.

[0022] An dem ersten Schenkel 18 des Schalthebels 17 ist eine Klinke 28 angeformt, die zusammen mit einem Klinkenhebel 29 eine Ausgestaltung der Halteeinrichtung 19 als Klinkensperre zeigt. Der Klinkenhebel 29 ist ebenfalls schwenkbar am Gehäuse gelagert und kann aus dem verklinkt dargestellten Zustand nach Verschwenkung in den gestrichelt dargestellten Zustand durch Aufbringen einer Kraft K auf sein anderes Hebelende gebracht werden.

[0023] An den ersten Schenkel 18 ist von dem Drehschubgelenk 21 beabstandet eine Schaltfeder 30 angelenkt, die mit ihrem anderen Ende an dem Gehäuse befestigt ist.

[0024] In Fig. 1 sind die Hebelverhältnisse dargestellt, die sich an dem Schalthebel 17 in dessen Bereitschaftsstellung aufgrund der Beaufschlagung durch die Schaltfeder 30 und des Abstützens des Schalthebels 17 mittels seines Anlagepunktes 24 an der flachen Gehäusewand 27 bezüglich einer Aufreißkraft F für den beweglichen Kontakt 17 ergeben. Ein Vergleich mit der Darstellung in Fig. 2, in der der Schalthebel 17 seine Endstellung in der Ausposition erreicht hat, offenbart, daß nunmehr aufgrund geänderter Hebelverhältnisse a':b' andere Verhältnisse herrschen als zuvor bei dem Hebelverhältnis a:b. Dies ist auf die bei der Bewegung des Schwenkhebels 17 vorgesehene Verlagerung des Drehpunktes zurückzuführen, bei der von der kraftintensiven Verschwenkung um den Anlagepunkt 24 und der anschließenden Relativverschiebung des Lagerzapfens 22 im Langloch 23 eine vergleichsweise geringere Kraft F' durch die nunmehr herrschenden Schwenkbedingungen gegeben ist.

[0025] Fig. 3 zeigt anschaulich den Verlauf der Aufreißkraft F über den Kontaktöffnungsweg S. Demgemäß ist in dem ersten Bewegungsabschnitt, in dem eine hohe Aufreißkraft F erforderlich ist, die durch die Vorrichtung erzielbare Kraft außerordentlich hoch, fällt dann in einem außerordentlich kurzen zweiten Bewegungsabschnitt infolge der Verschiebung des Schalthebels 17 im Drehschubgelenk 21 stufenartig auf einen erheblich niedrigeren Wert F', der dann durch die Eingriffsverhältnisse zwischen dem zweiten Schenkel 20 und dem Beaufschlagungsabschnitt 16 geringfügig wieder zunimmt.

Ansprüche

1. Vorrichtung (10) zum Aufreißen einer zur Verschweißung neigenden elektrischen Kontaktpaarung aus einem ortsfesten (11) und einem von diesem wegbewegbaren Kontakt (12), insbesondere in einem Schutzschaltgerät, mit einem in Kontaktaufreißrichtung vorgespannten und aus einer Bereitschaftsstellung um ein Drehschubgelenk (21) verschwenkbaren Schalthebel (17) zum Beaufschlagen des bewegbaren Kontakts (12), und einer Einrichtung (19), durch die der Schalthebel (17) in der Bereitschaftsstellung haltbar ist, wobei die Verschieberichtung des Drehschubgelenkes (21) derart orientiert ist, daß der Schalthebel (17) zur Erzielung einer hohen Aufreißkraft in einem ersten Bewegungsabschnitt aus der Bereitschaftstellung mit großer Hebelübersetzung um einen Anlagepunkt (24) verschwenkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (17) einen ersten Schenkel (18) für den Angriff der Halteeinrichtung (19) und einen zweiten Schenkel (20) für den Angriff an den bewegbaren Kontakt (12) aufweist, wobei der Schalthebel (17) zwischen seinen beiden Schenkeln drehverschiebbar (21) und am zweiten Schenkel (20) anlageverschwenkbar (24) gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschieberichtung des Drehschubgelenks (21) derart orientiert ist, daß der Schalthebel (17) in einem zweiten Bewegungsabschnitt im Drehschubgelenk (21) zusätzlich oder separat verschiebbar und in einem dritten Bewegungsabschnitt mit niedriger Weiteröffnungskraft durch vergleichsweise geringerer Hebelübersetzung um das Drehschubgelenk (21) verschwenkbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Anlagepunktes (24) und die des Drehschubgelenks (21) derart gewählt sind, daß die Wirkungslinie der auf den bewegbaren Kontakt (12) gerichteten Kraft mit der Bewegungsrichtung des Kontakts beim Öffnen zusammenfällt und anschließend kraftverringernd aufgrund der Schwenkbewegung des Schalthebels (17) divergiert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehschubgelenk (21) mit einem ortsfesten Lagerzapfen (22) gebildet ist, der in einem Langloch (23) geführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (17) beiderseits des Anlagepunktes (24) zueinander abgewinkelte Anlageflächen (25, 26) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorspannung des Schalthebels (17) eine Schaltfeder (30) vorgesehen ist, die an dem ersten Schenkel (18) angelenkt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungslinie der Schaltfederkraft derart gewählt ist, daß sich die Länge (a, a') des resultierenden Hebelarms für die Schwenkbewegung des Schalthebels (17) im dritten Bewegungsabschnitt gegenüber der im ersten Bewegungsabschnitt verringert.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (19) mit einer lösbaren Klinkensperre (28, 29) gebildet ist.

Claims

1. Arrangement (10) for breaking open a pair of electrical contacts tending to get stuck, which consists of a stationary contact (11) and a contact (12) movable away from the stationary one, particularly in a protective switching device, comprising a switching lever (17) biased in the contact break-open direction and pivotable from a stand-by position about a sliding pivot (21) for acting upon said movable contact (12), and a means (19) serving to hold said switching lever (17) in the stand-by position, with the direction of displacement of said sliding pivot (17) being oriented in a way that said switching lever (17) is pivotable, in a first phase of movement, at a high lever ratio, from the stand-by position about an abutment point (24) so as to achieve a great break-open force.

2. Arrangement according to Claim 1, characterized in that said switching lever (17) comprises a first leg (18) for engagement of said holding means (19) and a second leg (20) for engagement on said movable contact (12), with said switching lever (17) being supported between its two legs for sliding pivoting movement (21) and on said second leg (20) for abutting pivoting motion (24).

3. Arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the direction of displacement of said sliding pivot (21) is so oriented that in a second phase of movement said switching lever (17) is additionally or separately displaceable and, in a third phase of movement, pivotable about said sliding pivot (21) with a reduced continuing breaking-open force due to a comparatively lower lever ratio.

4. Arrangement according to Claim 2 or 3, characterized in that the positions of said abutment point (24) and said sliding pivot (21) are so selected that the line of action of the force directed toward said mobile contact (12) will coincide with the direction of movement of the contact when the latter opens, and subsequently diverges, while it reduces the force, under the pivoting motion of said switching lever (17).

5. Arrangement according to any of the Claims 2 to 4, characterized in that said sliding pivot (21) is configured to include a stationary pivot (22) guided in an oblong hole (23).

6. Arrangement according to any of the Claims 2 to 5, characterized in that said switching lever (17) includes bearing faces (25, 26) in mutual angular relationship on either side of said abutment point (24).

7. Arrangement according to any of the preceding Claims, characterized in that a switching spring (30) is provided for biasing said switching lever (17), which spring is articulated on said first leg (18).

8. Arrangement according to Claim 7, characterized in that the line of action of the force of said switching spring is so selected that the length (a, a') of the resulting lever arm for the pivoting movement of said switching lever (17) in the third phase of movement is reduced relative to the corresponding length in the first phase of movement.

9. Arrangement according to any of the preceding Claims, characterized in that said holding means (19) is designed to include a releasable latch lock (28, 29).

Revendications

1. Dispositif destiné à détacher des contacts électriques tendant au soudage composés d'un contact fixe (11) et d'un contact mobile (12) par rapport au premier, plus particulièrement dans un disjoncteur de protection, avec un levier de commande (17) en précontrainte dans la direction de détachement des contacts et pouvant pivoter autour d'un pivot articulé et cylindrique (21) à partir d'une position d'attente, lequel levier (17) est destiné à actionner le contact mobile (12), et un dispositif (19) par l'intermédiaire duquel le levier de commande (17) peut être maintenu en position d'attente, la direction de coulissemement du pivot articulé et cylindrique (21) étant orientée de telle façon que le levier de commande (17), pour atteindre une force d'arrachement élevée, peut être pivoté autour d'un point d'appui (24) avec un grand rapport des leviers dans une première phase de mouvement à partir de la position d'attente.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le levier de commande (17) présente une première branche (18) destinée à engréner le dispositif d'arrêt (19) et une seconde branche (20) destinée à engréner le contact mobile (12), ledit levier de commande (17) étant disposé de manière à pouvoir coulisser et tourner (21) entre ses deux branches et de manière à pouvoir pivoter (24) sur la seconde branche (20).

3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la direction de coulissement du pivot articulé et cylindrique (21) est telle que le levier de commande (17) peut coulisser en plus ou séparément dans une seconde phase de mouvement dans le pivot articulé et cylindrique (21) et peut pivoter autour du pivot articulé et cylindrique (21) dans un troisième segment de mouvement avec une force d'ouverture réduite par un rapport des leviers comparativement plus petit.

4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les positions du point d'appui (24) et du pivot articulé et cylindrique (21) sont telles que la ligne d'action de la force dirigée vers le contact mobile (12) coïncide avec la direction de mouvement du contact lors de l'ouverture et diverge ensuite avec une diminution de force en raison du pivotement du levier de commande (17).

5. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le pivot articulé et cylindrique (21) est formé par un palier fixe (22) guidé dans un trou oblong (23).

6. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le levier de commande (17) présente de part et d'autre du point d'appui (24) des surfaces d'appui (25, 26) formant un angle l'une par rapport à l'autre.

7. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications ci-dessus, caractérisé en ce qu'un ressort de commande (30) est prévu pour mettre sous précontrainte le levier de commande (17), lequel ressort est articulé sur la première branche (18).

8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la ligne d'action de la force du ressort de commande est telle que la longueur (a, a') du bras de levier qui en résulte pour le pivotement du levier de commande (17) dans la troisième phase de mouvement diminue par rapport à celle dans la première phase de mouvement.

9. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications ci-dessus, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt (19) est formé par un cliquet amovible (28, 29).

Zeichnung