| WO/2001/067474 | FAST ACTING HIGH FORCE TRIP ACTUATOR |
| WO/2001/027948 | ELECTRIC POLE FOR LOW-VOLTAGE POWER CIRCUIT BREAKER |
| JP3959941 | CIRCUIT BREAKER AND ACCESSORY SWITCH THEREOF |
Seidler, Günter (Sternstr. 11, Berlin, 13359, DE)
Thiede, Ingo (Fregestr. 76, Berlin, 12159, DE)
Türkmen, Sezai (Schuckertdamm 334, Berlin, 13629, DE)
Wajnberg, Artur (Essener Str. 26, Berlin, 10555, DE)
Schmidt, Detlev (Richardstr. 61, Berlin, 12055, DE)
Seidler, Günter (Sternstr. 11, Berlin, 13359, DE)
Thiede, Ingo (Fregestr. 76, Berlin, 12159, DE)
Türkmen, Sezai (Schuckertdamm 334, Berlin, 13629, DE)
Wajnberg, Artur (Essener Str. 26, Berlin, 10555, DE)
| 1. | Antriebsstrang für zumindest einen bewegbaren Kontakt (6) eines elektrischen Schalters (1) mit einer Schaltwelle (9), mit einer die Schaltwelle mit einem Antrieb (19) koppelnden ersten Koppelbaugruppe (15) und mit zumindest einer die Schaltwelle mit dem zumindest einen bewegbaren Kontakt koppelnden zweiten Koppelbaugruppe (8), bei dem zum Stützen des zumindest einen bewegbaren Kon taktes (6) in einer EINPosition ein Verklinken des An triebsstranges in einer EINStellung vorgesehen ist und bei dem ein die Stützweite des verklinkten Antriebs stranges kraftabhängig veränderndes Bauteil vorgesehen ist, das ein Überführen des zumindest einen bewegbaren Kontaktes in eine AUSPosition ermöglicht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t, d a s s als die Stützweite des Antriebsstranges kraftabhängig veränderndes Bauteil zumindest eine drehmomentgeschaltete Kupplung (25 ; 35) vorgesehen ist, mittels derer die erste Koppelbaugruppe (8) oder die zumindest eine zweite Kop pelbaugruppe (15) an die Schaltwelle (9) gekuppelt ist. |
| 2. | Antriebsstrang nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t, d a s s die drehmomentgeschaltete Kupplung (25 ; 35) ein Mittel zum Einstellen einer vorgegebenen Kupplungskraft auf weist. |
| 3. | Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t, d a s s die drehmomentgeschaltete Kupplung als Rutschkupplung ausgebildet ist. |
| 4. | Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t, d a s s drehmomentgeschalteten Kupplung (25 ; 35) als Sperrkörper kupplung ausgebildet ist, die zumindest ein federbelaste tes Ausrückelement aufweist. |
| 5. | Antriebsstrang nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t, d a s s federbelastete Kugeln (52) als Ausrückelemente vorgesehen sind. |
| 6. | Antriebsstrang nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t, d a s s zumindest ein rampenartiger Vorsprung (43) als Ausrück element vorgesehen ist. |
| 7. | Strombegrenzender elektrischer Schalter (1) insbesondere NiederspannungsLeistungsschalter mit zumindest einem be wegbaren Kontakt (6), einem Antrieb (19) und einem den zumindest einen bewegbaren Kontakt mit dem Antrieb kop pelnden Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6. |
Die Erfindung betrifft weiterhin einen strombegrenzenden e- lektrischen Schalter mit einem derartigen Antriebsstrang.
Bei bekannten strombegrenzenden elektrischen Schaltern mit einem in der oben genannten Weise ausgebildeten Antriebs- strang ist jeweils im Zuge der zumindest einen zweiten Kop- pelbaugruppe ein in seiner Länge kraftabhängig veränderbares Bauteil vorgesehen (DE 197 40 422 A1, EP 0 398 461 A2, DE 100 49 728 C2). -Bei diesen bekannten strombegrenzenden elektri- schen Schaltern sind die den einzelnen Polen zugeordneten, bewegbaren Kontakte zur Strombegrenzung unabhängig voneinan- der in ihre AUS-Position überführbar.-Bei Integration der bekannten kraftabhängig veränderbaren Bauteile, beispielswei-
se der bekannten Knickhebel (DE 197 40 422 A1, DE 100 49 728 C2) oder des bekannten teleskopartigen Gliedes (EP 0 398 461 A2) verlängert sich die Stützweite des Antriebsstranges ge- genüber der bisherigen Stützweite. Damit ist zur Unterbrin- gung des Antriebsstranges in einem elektrischen Schalter ent- sprechend der Verlängerung der Stützweite des Antriebsstran- ges mehr Bauraum in Kraftrichtung des Antriebsstranges erfor- derlich. Soll die Stützweite nach der Integration des kraft- abhängig veränderbaren Bauteiles gegenüber der bisherigen Stützweite unverändert bleiben, ist ein entsprechendes Kürzen der Stützweite des bisherigen Antriebsstranges erforderlich.
Ausgehend von einem Antriebsstrang mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 (DE 197 40 422 A1, EP 0 398 461 A2, DE 149 728 C2) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang anzugeben, der in elektrische Schalter leicht integrierbar ist, um diese als strombegren- zende elektrische Schalter einzusetzen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass als die Stützweite des Antriebsstranges kraftabhängig verän- derndes Bauteil zumindest eine drehmomentgeschaltete Kupplung vorgesehen ist, mittels derer die erste Koppelbaugruppe oder die zumindest eine zweite Koppelbaugruppe an die Schaltwelle gekuppelt ist. -Die drehmomentgeschalteten Kupplung erfordert bei ihrer Integration in einen Antriebsstrang weder zusätzli- chen Bauraum in Kraftrichtung des Antriebsstranges noch eine Veränderung der Stützweite der übrigen Glieder des Antriebs- stranges, da sie in ihrer nicht ausgelösten, ersten Schalt- stellung die Stützweite des Antriebsstranges gegenüber der Stützweite des Antriebsstranges vor der Integration nicht verändert.
Sofern die drehmomentgeschaltete Kupplung zum Ankuppeln der zweiten Koppelbaugruppen an die Schaltwelle dient, sind die den einzelnen Polen zugeordneten bewegbaren Kontakte-wie bei den genannten bekannten Antriebssträngen-unabhängig voneinander in ihre AUS-Position überführbar. Andererseits sind alle bewegbaren Kontakte gemeinsam in ihre AUS-Position überführbar, wenn die drehmomentgeschaltete Kupplung die ers- te Koppelbaugruppe an die Schaltwelle kuppelt.-Während bei der zuerst genannten Ausführungsform des neuen Antriebsstran- ges jede der zweiten Koppelbaugruppen mittels einer drehmo- mentgeschalteten Kupplung an die Schaltwelle gekuppelt werden muss, um alle Pole strombegrenzend öffnen zu können, hat die zuletzt genannte Ausführungsform des neuen Antriebsstranges den Vorteil, dass nur eine drehmomentgeschaltete Kupplung für alle Pole erforderlich ist. Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass keine zusätzlichen, den einzelnen Polen zugeordneten Fangeinrichtungen oder Endlagen-Halteeinrichtungen erforder- lich sind. Vielmehr kommen die schon vorhandenen, allen Polen gemeinsam zugeordneten Einrichtungen zum Einsatz, die auch beim Öffnen der Verklinkung wirken.
In bevorzugter Ausgestaltung des neuen Antriebsstranges ist vorgesehen, dass die drehmomentgeschaltete Kupplung ein Mit- tel zum Einstellen einer vorgegebenen Kupplungskraft auf- weist.
Die drehmomentgeschaltete Kupplung kann als Rutschkupplung oder als mit einem federbelasteten Ausrückelement versehene Sperrkörperkupplung ausgebildet sein. Bei Ausbildung der drehmomentgeschalteten Kupplung als Sperrkörperkupplung kön- nen als Ausrückelemente mit Vorteil federbelastete Kugeln vorgesehen sein. Als Ausrückelement kann jedoch auch ein ram- penartiger Vorsprung dienen.
Der neue Antriebsstrang kann mit Vorteil in elektrische Schalter integriert werden, um diese als strombegrenzende e- lektrische Schalter auszubilden. Hierbei wird der Antriebs- strang derart in den Schalter integriert, dass er zumindest einen bewegbaren Kontakt des Schalters und einen Antrieb des Schalters koppelt.
Zwei Ausführungsbeispiele des neuen strombegrenzenden elekt- rischen Schalters-jeweils mit einem der neuen Antriebs- stränge-sind in den Figuren 1 bis 13 dargestellt. Dabei zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Schalters mit einem Antriebsstrang, Figuren 2 und 6 jeweils einen Ausschnitt eines elektrischen Schalters mit einer im Zuge des Antriebsstranges angeordneten drehmomentgeschalteten Kupplung, Figuren 3 bis 5 eine Schnittdarstellung des Ausschnitts gemäß der Figur 2 in drei verschiedenen Phasen des Bewegungsablau- fes, Figuren 7 bis 9 eine Schnittdarstellung des Ausschnitts gemäß der Figur 6 in drei verschiedenen Phasen des Bewegungsablau- fes, Figuren 10 und 11 die drehmomentgeschaltete Kupplung gemäß der Figur 2 und Figuren 12 und 13 die drehmomentgeschaltete Kupplung gemäß der Figur 6.
Die Figur 1 zeigt einen elektrischen Schalter 1 in Form eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit einem Schaltkontakt- system und einer zugeordneten Lichtbogen-Löschkammer 2. Das Schaltkontaktsystem besteht aus einer feststehenden Schalt- kontaktanordnung 3 und einer beweglichen Schaltkontaktanord- nung 4. Die bewegliche Schaltkontaktanordnung 4 weist dabei einen schwenkbaren Kontaktträger 5 und mehrere bewegbare Kon- takte 6 in Form von Kontakthebeln auf. Die bewegbaren Kontak- te 6 sind parallel zueinander schwenkbar und mittels Kontakt- kraft-Federn 7 unter Vorspannung federnd an dem Kontaktträger 5 abgestützt. Der elektrische Schalter 1 weist weiterhin ei- nen mit einer Speicherfeder 18 versehenen Antrieb 19, und ei- nen den Antrieb 19 mit den bewegbaren Kontakten 6 koppelnden Antriebsstrang auf. Der Antriebsstrang umfasst dabei eine Schaltwelle 9, eine den Antrieb 19 mit der Schaltwelle 9 kop- pelnde erste Koppelbaugruppe 15 und eine die Schaltwelle 9 mit den bewegbaren Kontakten 6 koppelnde zweite Koppelbau- gruppe 8.
Gemäß der Figur 2 besteht die zweite Koppelbaugruppe 8 insbe- sondere aus dem-die Kontakthebel tragenden-Kontaktträger 5, einem an dem Kontaktträger angelenkten ersten Hebel 21 und einem an dem ersten Hebel angelenkten zweiten Hebel 22. Die Schaltwelle 9 dient dabei gleichzeitig zum Übertragen der An- triebskräfte an zwei weitere bewegliche Schaltkontaktanord- nungen 4.
Gemäß der Figur 3 ist der zweite Hebel 22 der zweiten Koppel- baugruppe 8 drehfest mit der Schaltwelle 9 verbunden. Ein He- bel 23, der ein erstes Ende der ersten Koppelbaugruppe 15 bildet, ist mittels einer drehmomentgeschalteten Kupplung 25 an die Schaltwelle 9 gekuppelt. Beim Einschalten des elektri- schen Schalters werden die Elemente des Antriebsstranges un-
ter der Kraft der Speicherfeder 18 aus einer gestrichelt dar- gestellten AUS-Stellung in eine EIN-Stellung überführt. Mit- tels des in der Figur 1 schematisch dargestellten Schalt- schlosses 17, wird der Antriebsstrang im Bereich der ersten Koppelbaugruppe 15 verklinkt und damit in seiner EIN-Stellung gehalten. In dieser EIN-Stellung sind der Kontaktträger 5 und damit die auf einem Lagerbolzen 20 des Kontaktträgers schwenkbar gehaltenen Kontakte 6 in ihrer EIN-Position abge- stützt, deren Lage durch die Stützweite des in EIN-Stellung befindlichen Antriebsstranges vorgegeben ist.
Gemäß der Figur 4 bewirken unzulässig hohe Ströme-insbeson- dere Kurzschlussströme-eine auf die bewegbaren Kontakte 6 wirkende elektrodynamische Kraft. Diese elektrodynamische Kraft übt über die KontaktkraftFedern 7, den schwenkbaren Kontaktträger 5 und die Hebel 21 und 22 auf die Schaltwelle 9 ein Drehmoment aus, das größer als das Grenzmoment der dreh- momentgeschalteten Kupplung 25 ist. Dabei schaltet die dreh- momentgeschalteten Kupplung 25 derart, dass die Schaltwelle 9 relativ zu dem endseitigen Hebel 23 der verklinkten ersten Koppelbaugruppe 15 schwenkt, während die erste Koppelbaugrup- pe 15 ihre EIN-Stellung beibehält. In ihre AUS-Stellung ge- langt die erste Koppelbaugruppe 15 entsprechend der Darstel- lung in Figur 5 erst dann, wenn die Verklinkung der ersten Koppelbaugruppe 15 freigegeben wird. Beispielsweise wird der hohe Strom, der die elektrodynamische bzw. strombegrenzende Öffnung der Kontakte 3 und 6 bewirkt hat, auch von einem in bekannter Weise im Schalter vorgesehenen Überstromauslöser 12 erfasst und zur Steuerung des Schaltschlosses verarbeitet.
Das Öffen des Schaltschlosses kann auch manuell durch Betäti- gen einer frontseitig am Schalter angeordneten Drucktaste 10 erfolgen. Dabei wirken sowohl der Überstromauslöser 12 als auch die Drucktaste 10 über einen Ausösestrang 13 auf das
Schaltschloss. Nach dem Öffen des Schaltschlosses dreht sich der an die Schaltwelle 9 angekuppelten Hebels 23 der ersten Koppelbaugruppe in Richtung des in Figur 5 gezeigten Pfeiles 27. Damit ist der Antriebsstrang für einen erneuten EIN- Schaltvorgang einschaltbereit, sofern die Speicherfeder 18 über den Antrieb 19 erneut gespannt wurde.
Gemäß der Figuren 6 bis 9 ist bei einer voneinander unabhän- gigen Freigabe der bewegbaren Kontakte 6 der einzelnen Pole der endseitige Hebel 33 der ersten Koppelbaugruppe 15 dreh- fest auf der Schaltwelle 9 angeordnet und der zweite Hebel 32 der zweiten Koppelbaugruppe 8 mittels der drehmomentgeschal- teten Kupplung 35 an die Schaltwelle 9 gekuppelt. Bei einem unzulässig hohen Strom bewirkt das damit verbundene Drehmo- ment, dass der zweite Hebel 32 der zweiten Koppelbaugruppe relativ zu der Schaltwelle 9 und dem fest auf ihr angeordne- ten Hebel 33 der ersten Koppelbaugruppe schwenkt. Dieses Schwenken bewirkt die Verkürzung der Stützweite des aus dem ersten 21 und dem zweiten Hebel 32 der zweiten Koppelbaugrup- pe gebildeten Kniegelenkes.
Gemäß der Figur 9 erfolgt das Rückstellen des Antriebsstran- ges-wie schon bei dem Antriebsstrang gemäß der Figuren 2 bis 5-durch Freigabe der Verklinkung d. h. durch Öffnen des Schaltschlosses 17 der ersten Koppelbaugruppe, wobei hier die Schaltwelle 9 relativ zu dem zweiten Hebel 32 der zweiten Koppelbaugruppe 8 in ihre AUS-Stellung gedreht wird.
Gemäß der Figuren 10 und 13 kann jede der eingesetzten dreh- geschalteten Kupplungen als Sperrkörperkupplung ausgebildet sein, die mit zumindest einem federbelasteten Ausrückelement ausgebildet ist.
Die Figuren 10 und 11 zeigen die als Sperrkörperkupplung aus- gebildete Kupplung 25 gemäß der Figuren 2 bis 5 in vergrößer- ter Darstellung. Die Sperrkörperkupplung umfasst einen bei- spielsweise zweiteilig ausgebildeten zylindrischen Tragkörper 41, der fest mit der Schaltwelle 9 verbunden ist, einen etwa mittig am Tragkörper 41 angeordneten Bund 42, der mit zwei rampenartigen, jeweils als Ausrückelement dienenden Vorsprün- gen 43 versehen ist, und zwei endseitig vom Tragkörper gebil- dete Bunde 44,45 sowie zwei Schraubendruckfedern 46. Der an die Schaltwelle 9 anzukuppelnde Hebel 23 (vgl. Figuren 2 bis 5) ist von zwei Teilhebeln 23a, 23b gebildet und wird unter der axial wirkenden Kraft der beiden Schraubendruckfedern 46 in seiner EIN-Stellung an der in EIN-Stellung befindlichen Schaltwelle 9 gehalten. Dabei stützt sich jede der Schrauben- druckfedern 46 mit ihrem einen Ende an einem der endseitigen Bunde 44 bzw. 45 und mit ihrem anderen Ende an einem der Teilhebel 23a bzw. 23b ab. Die Teilhebel 23a und 23b weisen jeweils einen weiteren rampenartigen Vorsprung 48 auf, wobei die zugeordneten Vorsprünge 43 mit den weiteren Vorsprüngen 48 korrespondieren. Die Vorspannkraft der Schraubendruckfe- dern 46 bestimmt die Kupplungskraft und damit das Grenzmoment der Sperrkörperkupplung. Diese vorgegebene Kupplungskraft ist durch die Wahl der Stützweite der Schraubendruckfedern oder durch Wahl einer entsprechenden Federkraft der Schrauben- druckfeder 46 einstellbar. Die Stützweite der Schraubendruck- federn 46 lässt sich beispielsweise dadurch einstellen, dass der Tragkörper 41 aus zwei Teilen besteht, von denen jedes einen der Bunde 44 bzw. 45 und einen zylindrischen, endseitig mit einem Gewinde versehenen und in ein Innengewinde des mittleren Bundes 42 einschraubbaren Tragkörperabschnitt um- fasst. Die Stützweite der Schraubendruckfedern 46 kann auch dadurch eingestellt werden, dass zwischen den Bunden 44,45 und den Schraubendruckfedern 46 zusätzliche Scheiben einer
vorgegebenen Dicke eingefügt werden. Vorstellbar ist es auch, Tragkörper mit unterschiedlich dicken mittleren Bunden 42 vorzusehen.
Die Figuren 12 und 13 zeigen die als Sperrkörperkupplung aus- gebildete Kupplung 35 gemäß der Figuren 6 bis 9, bei der als Ausrückelemente federbelastete Kugeln 52 vorgesehen sind. Die Federlast wird auch hier durch Schraubendruckfedern 46 er- zeugt, die einerseits an den endseitigen Bunden 44,45 und andererseits an dem anzukuppelnden zweiten Hebel 32 (vgl. Fi- guren 6 bis 9) -der ebenfalls zweiteilig (6a, 6b) ausgebil- det ist-abgestützt sind. Die Kugeln 52 greifen in zugeord- nete Ausnehmungen 53, die einerseits in dem mittig angeordne- ten Bund 54 und andererseits in den anzukuppelnden Teilhebeln (6a, 6b) vorgesehen sind.