Vorrichtung zum Auswerfen eines elektrischen Schalters aus einem Stecksockel, Stecksockel mit solch einer Vorrichtung und elektrischer Schalter mit solch einer Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auswerfen eines elektrischen Schalters aus einem Stecksockel, einen Steckso ckel mit solch einer Vorrichtung und einen elektrischen Schalter mit solch einer Vorrichtung.

Die Hauptaufgabe heutiger Leistungsschalter ist das Zu- oder Abschalten von Strom und Spannung aus einem Anlagenabschnitt, sowie das selbstständige Auslösen des Leistungsschalters im Falle einer Überbelastung oder eines Kurzschlusses.

Um im Wartungs- oder Reparaturfall Leistungsschalter schnell und ohne langen Anlagenstillstand austauschen zu können, wer den diese typischerweise in Stecksockeln montiert, in die der Schalter möglichst schnell und ohne Schalterverdrahtung ge steckt und gezogen werden kann.

Je größer die Baugruppe, desto höher sind die Steck- und Ziehkräfte in oder aus dem Stecksockel. Beispielsweise gibt es für das Stecken oder Ziehen des elektrischen Schalters zur Vereinfachung gerade für größere Baugruppen Stecksockel mit Kurbelmechanismen (Plug In / Draw Out, PI/DO).

Typischerweise werden an den Leistungsschaltern auf der Rück seite Stiftkontakte angeschraubt, beispielsweise bei einem dreipoligen Schalter 6 Stiftkontakte oder bei einem vierpoli- gen Schalter 8 Stiftkontakte.

Bei einem Stecksockel (Plug In, PI) finden sich entsprechend gegenüberliegend zu den am Leistungsschalter angebrachten Stiftkontakten 6 oder 8 Gegenkontakte, beispielsweise Tulpen kontakte. Beim Stecken des Schalters muss gleichzeitig die Summe der Steckkräfte aller 6 bis 8 Steckkontakte beispiels weise von Hand aufgewendet werden, gleiches gilt beim Ziehen des Schalters, dass die Summe der Ziehkräfte aller 6 bezie hungsweise 8 Steckkontakte aufgewendet werden müssen.

Beim Stecksockel mit Kurbelmechanismus werden die Kräfte der 6 beziehungsweise 8 Steckkontakte über einen seitlich ange brachten Kurbelmechanismus mit Übersetzung aufgebracht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Aus werfen eines elektrischen Schalters aus einem Stecksockel zur Verfügung zu stellen, der auf einen aufwendigen Kurbelmecha nismus verzichtet und der es automatisiert ermöglicht, den elektrischen Schalter ohne Aufwendung hoher Kräfte auszuwer fen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung zum Auswerfen eines elektrischen Schalters aus einem Stecksockel gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben. Ebenfalls wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch den Stecksockel gemäß Patentanspruch 4 gelöst. Vorteil hafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Stecksockels sind in den Unteransprüchen 5 bis 9 angegeben. Weiter wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch den elektrischen Schalter gemäß Patentanspruch 10 gelöst.

Die Vorrichtung zum Auswerfen eines elektrischen Schalters aus einem Stecksockel gemäß Patentanspruch 1, wobei der elektrische Schalter an einer Oberseite des Stecksockels ein gesteckt werden kann und dadurch elektrisch kontaktiert wird, umfasst mindestens einen ersten Aktuator mit einer ersten Formgebung und einer zweiten Formgebung, wobei die Vorrich tung so angeordnet ist, dass der elektrische Schalter in den Stecksockel eingesteckt werden kann, wenn der mindestens eine erste Aktuator seine erste Formgebung einnimmt und bei Über gang von der ersten Formgebung zur zweiten Formgebung des mindestens einen ersten Aktuators der eingesteckte elektri sche Schalter aus dem Stecksockel ausgeworfen wird, wobei der erste Aktuator ein Formgedächtnislegierungs-Aktuator ist.

Vorteilhaft hierbei ist, dass der elektrische Schalter kraft los aus dem Stecksockel gezogen werden kann. Ebenso ermög licht die erfindungsgemäße Vorrichtung, den Schalter aus ei ner Fernwarte aus dem Stecksockel herauszufahren.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der mindestens eine erste Aktuator in seiner ersten Formge bung durch Anschlusskabel nicht bestromt, und der mindestens eine erste Aktuator in seiner zweiten Formgebung durch die Anschlusskabel bestromt oder umgekehrt.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor richtung umfasst diese einen zweiten Aktuator mit einer ers ten Formgebung und einer zweiten Formgebung, wobei bei Über gang von der ersten Formgebung zur zweiten Formgebung des zweiten Aktuators der in den Stecksockel eingelegte elektri sche Schalter in den Stecksockel eingezogen wird, und wobei der zweite Aktuator ein Formgedächtnislegierungs-Aktuator ist. Vorteilhaft hierbei ist, dass der elektrische Schalter kraftlos und automatisiert in den Stecksockel eingezogen wer den kann.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch den Steck sockel mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Pa tentanspruch 4 gelöst, wobei die Vorrichtung im Stecksockel an der Oberseite des Stecksockels angeordnet ist. Alternativ ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen dem erfindungs gemäßen Stecksockel und dem elektrischen Schalter in einem separaten Gehäuse angeordnet.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steck sockels umfasst dieser seitliche Ausladungen, in denen die Vorrichtung untergebracht ist. In einer weiteren Ausgestaltung weist der elektrische Schal ter einen Vorsprung auf, der mit den Aktuatoren zusammenwirkt zum Einziehen und Auswerfen des elektrischen Schalters.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steck sockels sind der erste Aktuator und der zweite Aktuator band förmig zwischen Befestigungspunkten ausgebildet.

In einer Ausgestaltung weist der Stecksockel Steckkontakte auf, die mit Stiftkontakten des elektrischen Schalters Zusam menwirken zur elektrischen Kontaktierung des eingesteckten elektrischen Schalters.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenso durch den elektri schen Schalter gemäß Patentanspruch 10 gelöst, wobei die er findungsgemäße Vorrichtung im elektrischen Schalter in Rich tung der Oberseite des Stecksockels angeordnet ist.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher Verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden.

Dabei zeigen:

Figur

1A und 1B: Stecksockel mit elektrischem Schalter und

Stecksockel mit seitlichen Ausladungen und elektrischem Schalter;

Figur

2A und 2B: erfindungsgemäße Vorrichtung mit im Steckso ckel eingezogenem elektrischem Schalter und vom Stecksockel ausgeworfenem elektrischem Schalter; Figur

3A und 3B: erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen Steckso ckel und elektrischem Schalter bei eingezoge- nem elektrischem Schalter und ausgeworfenem elektrischem Schalter; und

Figur

4A und 4B: Stecksockel mit seitlichen Ausladungen mit eingezogenem elektrischem Schalter und ausge worfenem elektrischem Schalter.

Figur 1A zeigt einen typischen Stecksockel 200 für einen elektrischen Schalter 1000 (Plug In, PI). Der elektrische Schalter 1000 ist in den Stecksockel 200 eingesteckt, zum Tauschen des elektrischen Schalters 1000 im Wartungs- oder Reparaturfall kann dieser von Hand gezogen werden. Dabei muss die Summe der Ziehkräfte aller in Figur 1A nicht dargestell ten Steckkontakte aufgebracht werden.

Figur 1B zeigt einen elektrischen Schalter 1000 in einem Kur belmechanismus-Stecksockel 200 (Plug In / Draw Out, PI/DO). Der Stecksockel 200 umfasst dazu seitliche Ausladungen 211; 212, in denen sich ein Kurbelmechanismus befindet, mit dessen Hilfe der elektrische Schalter 1000 gesteckt beziehungsweise gezogen wird. Dieser für größere Baugruppen vorgesehene Kur belmechanismus ermöglicht über Übersetzungen oder über den Hebel der Kurbel, die Summe der Steck- und Ziehkräfte aller Steckkontakte aufzubringen.

In Figur 2A ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zum Aus werfen eines elektrischen Schalters 1000 aus einem Steckso ckel 200 dargestellt. Der elektrische Schalter 1000 kann an einer Oberseite des Stecksockels 200 eingesteckt werden und wird dadurch elektrisch kontaktiert. Die Vorrichtung 100 umfasst mindestens einen ersten Aktuator 110 mit einer ersten Formgebung und mit einer zweiten Formge bung. Die erste Formgebung des ersten Aktuators 110 ist in Figur 2A dargestellt, die zweite Formgebung des ersten Aktua tors 110 ist entsprechend der Darstellung in Figur 2B.

Die Vorrichtung 100 ist so angeordnet, dass der elektrische Schalter 1000 in den Stecksockel 200 eingesteckt werden kann, wenn der mindestens eine erste Aktuator 110 seine erste Form gebung einnimmt, wie dies in Figur 2A gezeigt ist. Bei Über gang von der ersten Formgebung zur zweiten Formgebung des mindestens einen ersten Aktuators 110 wird der eingesteckte elektrische Schalter 1000 aus dem Stecksockel 200 ausgewor fen. Entsprechend der Darstellungen in den Figuren 2A und 2B bedeutet dies, dass der eingesteckte Schalter 1000 aufgrund der Änderung der Formgebung von erster Formgebung zu zweiter Formgebung vom ersten Aktuator 110 aus dem Stecksockel 200 gedrückt wird.

Der erste Aktuator 110 ist ein Formgedächtnislegierungs- Aktuator, der eine erste Formgebung und eine zweite Formge bung einnehmen kann. Formgedächtnislegierungen haben die Ei genschaft, dass sie sich bei einer bestimmten, höheren Tempe ratur an ihre ursprüngliche Form zurückerinnern können. Dadurch ist es möglich, Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren zu konstruieren, die bei einer tiefen Temperatur in eine an dere Lage oder Länge gezwungen werden. Erhitzt man diese Ak tuatoren auf diese bestimmte, höhere Temperatur, welche durch die Legierungsanteile eingestellt wird, nehmen diese Aktua toren schlagartig wieder ihre angelernte Form an. Die Erhit zung der Formgedächtnislegierungen kann über die Umgebung mittels eines Heizelements erfolgen, welches eine indirekte Beheizung bedeutet, oder dadurch, dass die Formgedächtnisle gierung selbst von Strom durchflossen wird, was einer direk ten Beheizung entspricht. Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren können als Draht, der sich bei einer höheren Temperatur zusammenzieht, als Metall streifen, der bei der höheren Temperatur abknickt, als Qua der, der bei der höheren Temperatur sein Volumen ändert, oder als beliebig geformte Geometrie, die optimal in den zur Ver fügung stehenden Raum passt und die bei der höheren Tempera tur in einer bestimmten, gewünschten Richtung ihre Ausdehnung beziehungsweise ihr Volumen ändert, ausgebildet sein.

Zum Heizen dieses mindestens einen ersten Aktuators 110 sind Anschlusskabel 115; 116 vorgesehen, die es ermöglichen, den ersten Aktuator 110 zu bestromen. Beispielsweise kann der erste Aktuator 110 in seiner ersten Formgebung durch die An schlusskabel 115; 116 nicht bestromt sein und in seiner zwei ten Formgebung durch die Anschlusskabel 115; 116 bestromt werden. Ebenso ist ein umgekehrtes Vorgehen möglich, dass der erste Aktuator in seiner ersten Formgebung bestromt wird und in seiner zweiten Formgebung nicht. Durch das Bestromen wird der erste Aktuator 110 direkt geheizt, ebenso ist es möglich, dass der erste Aktuator 110 durch ein beigeordnetes Heizele ment mit Anschlusskabeln 115; 116 indirekt beheizt wird.

Der elektrische Schalter 1000 weist Stiftkontakte 1001; 1002 auf, die mit Steckkontakten 201; 202 des Stecksockels 200 Zu ^¬ sammenwirken zur elektrischen Kontaktierung des eingesteckten elektrischen Schalters 1000. In Figur 2A ist dargestellt, wie der eingesteckte elektrische Schalter 1000 mit seinen Stift kontakten 1001; 1002 über die Steckkontakte 201; 202 des Stecksockels 200 elektrisch kontaktiert ist.

Das Auswerfen beziehungsweise Ziehen des elektrischen Schal ters 1000 bedeutet, dass der elektrische Schalter 1000 ent sprechend der Darstellungen der Figuren 2A und 2B nach oben bewegt wird entsprechend der Pfeilrichtung in Figur 2B. Nach dem Ziehen des elektrischen Schalters 1000 sind seine Stift kontakte 1001; 1002 von den Steckkontakten 201; 202 des Stecksockels 200 physisch getrennt, eine elektrische Kontak tierung ist nicht mehr gegeben.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus den Figuren 2A und 2B ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 im Stecksockel 200 an der Oberseite des Stecksockels 200 angeordnet. Ebenso kann aber die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zwischen dem Steck sockel 200 und dem elektrischen Schalter 1000 in einem sepa raten Gehäuse 101 angeordnet sein, wie dies in den Figuren 3A und 3B gezeigt ist.

Hierbei umfasst der elektrische Schalter 1000 längere Stift kontakte 1001; 1002, die durch die erfindungsgemäße Vorrich tung 100 und ihr Gehäuse 101 hindurchtauchen können bis zu den Steckkontakten 201; 202 des Stecksockels 200. Der mindes tens eine Aktuator 110 umfasst wiederum eine erste Formgebung und eine zweite Formgebung. Nimmt der erste Aktuator 110 eine erste Formgebung an, so kann der elektrische Schalter 1000 eingesteckt werden, wie es in Figur 3A dargestellt ist.

Wird nun die Formgebung des ersten Aktuators 110 von erster Formgebung zu zweiter Formgebung geändert, beispielsweise durch Bestromung durch die Anschlusskabel 115; 116, so wird der eingesteckte elektrische Schalter 1000 aus dem Steckso ckel 200 ausgeworfen. Dies bedeutet, dass die Stiftkontakte 1001; 1002 des elektrischen Schalters 1000 von den Steckkon takten 201; 202 des Stecksockels 200 physisch getrennt werden durch das Anheben des elektrischen Schalters 1000 aus dem Stecksockel 200 entsprechend der Richtung des Pfeils in Figur 3B.

In den Figuren 4A und 4B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 dargestellt. Die Vor richtung 100 umfasst einen zweiten Aktuator 120, der eben falls eine erste Formgebung und eine zweite Formgebung um fasst. Bei Übergang von der ersten Formgebung zur zweiten Formgebung des zweiten Aktuators 120 wird der elektrische Schalter 1000 in den Stecksockel 200 eingezogen und elektrisch kontaktiert. Der zweite Aktuator 120 ist ebenfalls ein Formgedächtnislegierungs-Aktuator. Dadurch ist es mög lich, den elektrischen Schalter 1000 kraftlos und automatisch in den Stecksockel 200 zu stecken oder aus dem Stecksockel 200 zu ziehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 kann beispielsweise in seitlichen Ausladungen 211; 212 untergebracht sein. Der elektrische Schalter 1000 weist dazu einen Vorsprung 1005 auf, der mit den Aktuatoren 110; 120 zusammenwirkt zum Ein ziehen und Auswerfen des elektrischen Schalters 1000.

Der erste Aktuator 110 und der zweite Aktuator 120 sind je weils bandförmig zwischen Befestigungspunkten 111, 112; 121;

122 ausgebildet. Der erste Aktuator 110 wirft den elektri schen Schalter 1000 bei Übergang von erster Formgebung zu zweiter Formgebung aus dem Stecksockel 200 aus („ziehen"), der zweite Aktuator 120 wirkt entgegengesetzt und zieht den elektrischen Schalter 1000 bei Übergang von seiner ersten Formgebung zu seiner zweiten Formgebung in den Stecksockel 200 ein („stecken").

Bei eingezogenem elektrischen Schalter 1000 entsprechend der Darstellung in Figur 4A sind die Stiftkontakte 1001; 1002 des elektrischen Schalters 1000 eingetaucht in die Steckkontakte 201; 201 des Stecksockels 200 zur elektrischen Kontaktierung.

Bei Übergang von erster Formgebung zu zweiter Formgebung des ersten Aktuators 110, entsprechend der Darstellung des Über gangs von Figur 4A zu Figur 4B, wird der elektrische Schalter 1000 aus dem Stecksockel 200 ausgeworfen. Die Stiftkontakte 1001; 1002 des elektrischen Schalters 1000 sind beim ausge worfenen elektrischen Schalter 1000 physisch getrennt von den Steckkontakten 201; 202 des Stecksockels 200. Um die Formgebung des ersten Aktuators 110 und des zweiten Aktuators 120 zu ändern sind jeweils elektrische Anschlusska bel 115; 116 beim ersten Aktuator 110 und elektrische An schlusskabel 125; 126 beim zweiten Aktuator 120 vorgesehen. Über diese elektrischen Kabel 115, 116; 125, 126 können die Aktuatoren 110; 120 entweder direkt oder über ein Heizelement an den Aktuatoren 110; 120 indirekt beheizt werden.

Die dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 100 kann ebenso im elektrischen Schalter 1000 in Richtung der Oberseite des Stecksockels 200 angeordnet sein.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 100, beziehungsweise den erfindungsgemäßen Stecksockel 200 oder den erfindungsge mäßen elektrischen Schalter 1000 ergibt sich die Möglichkeit, elektrische Schalter 1000 kraftlos in Stecksockel 200 zu ste cken. Ebenso ergibt sich die Möglichkeit einen elektrischen Schalter 1000 kraftlos in einen Stecksockel 200 zu stecken und zu ziehen. Dies ermöglicht es, einen elektrischen Schal ter beispielsweise aus einer Fernwarte aus dem Stecksockel herausfahren zu lassen.

Ebenso ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 den elektrischen Schalter 1000 aus dem Stecksockel 200 auswirft beziehungsweise einzieht aufgrund eines Befehls, der elektrisch oder funktechnisch an diesen weitergegeben wird. Beispielsweise kann ein Benutzer über ein Smartphone, ein Tablett-Computer, ein Notebook oder einen sonstigen Computer mit der Vorrichtung 100 kommunizieren und diese zum Auswerfen beziehungsweise Einziehen des elektrischen Schalters 1000 be wegen.