Stro begrenzender Leistungsschalter

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen strombegrenzenden Leistungs- Schalter mit mindestens einem zweiarmigen drehbaren Schalt¬ stück, welches in seiner geschlossenen Grundstellung zwei feste Schaltstücke miteinander verbindet, wobei die festen Schaltstücke derart ausgestaltet sind, daß sich bei einem ϋberlastfall zwischen ihnen und dem stromdurchflossenen dreh- baren Schaltstück elektrodynamische Kräfte ergeben, die das drehbare Schaltstück gegen den Druck mindestens einer Kontakt¬ feder aus seiner geschlossenen Stellung in eine geöffnete Sicherungsstellung verschwenken.

Stand der Technik

Ein derartiger Leistungsschalter ist aus der EP-Al-560 696 bekannt. Er umfaßt eine in einem Schaltkammergehäuse angeord- nete Kontaktanordnung mit zwei festen Schaltstücken, welche jeweils über schienenförmige Leiter mit entsprechenden An¬ schlußklemmen 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 Schalt¬ stücke derart ausgestaltet sind, daß sich im ϋberlastfall, z.B. bei einem Kurzschluß, zwischen ihnen und dem stromdurch¬ flossenen drehbaren Schaltstück aufgrund der sich ausbildenden Magnetfelder Kräfte ergeben, die das drehbare Schaltstück aus seiner geschlossenen Stellung verschwenken, d.h. elektrodyna¬ misch öffnen, und in eine geöffnete Endstellung bringen. In

dieser Sicherungsstellung wird das drehbare Schaltstuck dann so lange gehalten, bis es durch Betätigung eines entsprechen¬ den Stellelementes wieder freigegeben und beispielsweise mittels einer vorgespannten Druckfeder wieder in seine Grund- Stellung zuruckgeschwenkt wird. Aus der EP-Al-406 130 ist ein strombegrenzender Leistungsschalter bekannt, bei dem an dem beweglichem Schaltstuck ein nockenartiges Rastelement angeord¬ net ist, welches sich bei einem Verschwenken des Schaltstuckes von seiner Grundstellung in eine Sicherungsstellung von einem federbeaufschlagten schwenkbaren Sperrglied an dem Zuruck- schwenken in die Grundstellung gehindert wird.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leistungsschalter der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem in der Sicherungs¬ stellung des drehbaren Schaltstuckes dieses bis zur Freigabe durch Betätigung eines entsprechenden Stellelementes sicher gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelost, daß in der Sicherungsstellung das drehfest in dem Schaltkammergehause angeordnete mindestens eine Sperrglied an dem nasenformig ausgebildeten mindestens einem Rastelement in Richtung der Drehachse des drehbaren Schaltstuckes verschieblich angreift.

Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform besteht darin, daß an dem Sperrglied ein Steuernocken angeordnet ist, dessen dem Rast- element zugewandte Seite als Sperrflache ausgebildet ist, die das in der Sicherungsstellung befindliche drehbare Schaltstuck in dieser Lage fixiert.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform ist ein die Achse koaxial umgebender und an einem Stellelement des Lei- stungsschalters 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 Aus- nehmung 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 Anschlags¬ flächen 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 Führungs- zapfen vorgesehen, auf welchem das Sperrglied längsverschieb¬ bar angeordnet ist.

Vorzugsweise weist das andere Ende der spaltförmigen Ausneh¬ mung eine Anschlagsfläche auf, an der das drehbare Schaltstück in seiner Grundstellung anliegt. Außerdem kann das drehbare Schaltstück mittels der Anschlagsfläche bei einer (z.B. manu¬ ellen) Betätigung des Leistungsschalters durch Drehung des entsprechenden Stellelementes gegen den Druck entsprechender Kontaktfedern ebenfalls in seine Sicherungsstellung ver- schwenkt 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 Mit¬ nehmerteiles und des Sperrgliedes mindestens in einem Teilbe¬ reich 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 zu¬ rückgeschwenkt.

Um das drehbare Schaltstück besonders sicher in seiner geöff¬ neten Stellung zu halten, sind bei einer weiteren Ausführungs¬ form an dem drehbaren Schaltstück zwei um 180° versetzt ange¬ ordnete nasenförmige Rastelemente vorgesehen. Zur Blockierung der Rastelemente sind dabei zwei in axialer Richtung ver¬ schiebbare 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 Grund- Stellung verhindert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungs¬ beispiel. Es zeigen:

Fig.l: eine perspektivische Ansicht der Kontaktanordnung eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters, bei dem ein

Gehäuseteil des zweiteiligen Schaltkammergehäuses abgenommen ist;

Fig.2: eine perspektivische Ansicht des in Fig.l dargestellten drehbaren Schaltstückes der Kontaktanordnung mit einem auf einer Achse angeordneten Mitnehmerteil und zwei Sperrgliedern;

Fig.3: einen Schnitt durch das in Fig.2 dargestellte drehbare Schaltstück in seiner Grundstellung entlang der dort mit III-III bezeichneten Linie, wobei aus Gründen der

Übersichtlichkeit das hintere Sperrglied nicht darge¬ stellt ist und die in Fig.2 nicht wiedergegebenen festen Schaltstücke gestrichelt eingezeichnet sind;

Fig.4: einen Fig.3 entsprechenden Schnitt mit in seiner Siche¬ rungsstellung befindlichen drehbaren Schaltstück und

Fig.5: eine perspektivische Ansicht eines vergrößert darge¬ stellten Sperrgliedes.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

In Fig.l 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 schleifen- förmig 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 Schalt¬ stücke 8, 9. An dem drehbaren Schaltstück 11 sind zwei gegen¬ überliegende nasenförmige Rastelemente 18, 19 drehfest ange¬ ordnet. Mit 20 ist in Fig.2 ein ebenfalls um die Achse 10 schwenkbarer Mitnehmer bezeichnet, der über zwei Führungs- zapfen 21 mit jeweils einer Klauenkupplung 22, 23 verbindbar ist. Diese Klauenkupplungen sind beispielsweise über entspre¬ chende Stellelemente des nicht dargestellten Schaltschlosses des Leistungsschalters 1 bzw. mit benachbarten Kontaktanord¬ nungen für weitere Netzphasen verbunden. Der Mitnehmer 20 be- sitzt in seinem mittleren Bereich eine spaltförmige Ausnehmung 24, die sich in Umfangsrichtung des Mitnehmers erstreckt und

entlang welcher die nasenförmigen Rastelemente 18, 19 ver¬ schwenkbar sind. Dabei weist die Ausnehmung 24 - in Umfangs¬ richtung gesehen - in bezug auf jedes der beiden Rastelemente jeweils eine Mitnehmerfläche 25 bzw. 27 und eine Anschlags- fläche 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 vorhan¬ den, der die Toleranzen und Abbrandverluste der Schaltstücke ausgleicht. Auf den Fuhrungszapfen 21 des Mitnehmers 20 sind zwei ringförmige Sperrglieder 31, 32 mit in axialer Richtung vorstehenden Steuernocken 33, 34 gelagert. In Fig.l und Fig.2 ist das Sperrglied 31 aus Übersichtlichkeitsgründen zum Be¬ trachter 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 Schalt¬ stück 11 gedrückt, so daß die dem Schaltstück zugewandten Frontflächen 35, 36 der Steuernocken 33, 34 an den Außen¬ flächen 37, 38 der nasenförmigen Rastelemente 18, 19 anliegen. Die Sperrglieder 31, 32 sind drehfest in dem Schaltkammerge¬ häuse gelagert und besitzen hierzu Nocken 39, 40, die in entsprechende schienenförmige Ausnehmungen des Schaltkammerge¬ häuses 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 Schalt¬ stück 11 seine Sicherungsstellung erreicht, und die Rast¬ elemente 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 Sperrflachen 42, 43 (Fig.5) ein Zurück¬ drehen der Rastelemente 18, 19 — und damit auch des drehbaren Schaltstuckes 11 - verhindern (Fig.4). Ahnlich ist der Vor¬ gang, wenn statt einer elektrodynamischen Drehung des dreh- baren Schaltstuckes 11 dieses durch Betätigung des Mitnehmers 20 verschwenkt wird, z.B. durch manuelle Betätigung des Lei¬ stungsschalters, wobei das Stellelement über die Klauen¬ kupplung 22 mit dem Mitnehmer verbunden ist. In diesem Fall werden über die Mitnehmerflachen 25, 27 der spaltförmigen Ausnehmung 24 das drehbare Schaltstuck 11 und damit auch die nasenförmigen Rastelemente 18, 19 mitgedreht. Sind die nasen¬ förmigen Rastelemente um einen Winkel verschwenkt worden, der der Sicherungsstellung des drehbaren Schaltstuckes 11 ent¬ spricht, werden die Steuernocken 33, 34 von den Rastelementen 18, 19 freigegeben und bilden wiederum eine Sperrflache, die ein Zuruckschwenken des drehbaren Schaltstuckes 11 verhindert.

Um das drehbare Schaltstuck 11 aus der Sicherungsstellung wieder zu losen, ist vorgesehen, daß sich die beiden Sperr- glieder 31, 32 an dem Mitnehmer 20 über keilförmige Flachen 44-47 abstutzen. Wird nämlich der Mitnehmer 20 in Richtung auf die Grundstellung des drehbaren Schaltstuckes 11 verdreht, so drucken die entsprechenden keilförmigen Flachen 46, 47 des Mitnehmers 20 die Sperrglieder 31, 32 von dem Schaltstuck weg und die nasenförmigen Rastelemente 18, 19 werden frei. Die Kontaktfedern 100 drucken dann das drehbare Schaltstuck 11 in seine Grundstellung zurück. Sofern das Schaltstuck 11 durch Drehung des Mitnehmers 20 in die Sicherungsstellung ver¬ schwenkt wurde, drucken die entsprechenden Kontaktfedern 100 auch den Mitnehmer 20 in die Ausgangsstellung. Eine entspre¬ chende Schloßfeder des nicht dargestellten Schaltschlosses des Leistungsschalters kann daher schwacher als bei bekannten Leistungsschaltern dimensioniert werden.

Um ein sicheres Losen des drehbaren Schaltstuckes 11 zu gewahrleisten, 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 einge¬ klemmt sind. Vielmehr muß in der Sicherungsstellung ein ent¬ sprechender 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 Sperr¬ glieder 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 Anschlags¬ flächen 26, 28 bei der elektrodynamischen Drehung des dreh¬ baren 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 Metall¬ schaum, 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 Steuer¬ nocken 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.