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Title:
MULTIPOLE ELECTRICAL SWITCHING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/045428
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a multipole electrical switching device (1) with at least two switching poles (7), with a drive mechanism (12) and with a switching shaft (28), which is capable of rotating under the effect of the drive mechanism (12) about an axis of rotation (29) formed by pivot bearings, in which each of the switching poles (7) has in each case one current path (6) and one switching contact system for opening and closing the current path, wherein a movable contact arrangement of the switching contact system of each of the switching poles (7) has in each case an integral switching shaft segment (280), which is formed from insulating material, which bears a contact lever arrangement (30) and in which the switching shaft segments (280) of adjacent switching poles (7) are connected in each case by means of at least two connecting branches (34, 35) so as to form the switching shaft (28), said connecting branches extending in each case at a distance (A) parallel to the axis of rotation (29) and being formed from corresponding connecting elements (36, 38; 37, 39). In order to ensure connection of the switching shaft segments (280) with as precise a fit as possible, in which the modularity of the individual switching poles (7) is retained and complicated assembly operations are avoided, provision is made for all of the connection elements (36, 37, 38, 39) of the at least two connecting branches (34, 35) to be formed by first sections of the integral switching shaft segments (280), which bear the contact lever arrangements (30).

Inventors:
DAHL JOERG-UWE (DE)
GODESA LUDVIK (DE)
HIERL ANDREAS (DE)
PIRKER SIEGFRIED (DE)
PNIOK THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/065568
Publication Date:
April 21, 2011
Filing Date:
October 15, 2010
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
DAHL JOERG-UWE (DE)
GODESA LUDVIK (DE)
HIERL ANDREAS (DE)
PIRKER SIEGFRIED (DE)
PNIOK THOMAS (DE)
International Classes:
H01H71/10; H01H1/20
Domestic Patent References:
WO2005069324A12005-07-28
WO2003050835A12003-06-19
Foreign References:
EP2099044A22009-09-09
FR2891661A12007-04-06
US20060152308A12006-07-13
EP0542636B11996-04-17
EP1454331B12006-06-21
DE19910032C12000-04-06
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Mehrpoliges elektrisches Schaltgerät (1) mit zumindest zwei Schaltpolen (7), mit einem Antriebsmechanismus (12) und mit einer unter der Einwirkung des Antriebsmechanismus (12) um eine von Drehlagern gebildete Drehachse (29) dreh¬ baren Schaltwelle (28),

- bei dem jeder der Schaltpole (7) jeweils eine Strombahn (6) und ein Schaltkontaktsystem zum Öffnen und Schließen der Strombahn aufweist, wobei eine bewegliche Kontaktan¬ ordnung des Schaltkontaktsystems jedes der Schaltpole (7) jeweils ein aus Isolierstoff gebildetes, einstückiges Schaltwellensegment (280) aufweist, das eine Kontakt¬ hebelanordnung (30) trägt und

- bei dem die Schaltwellensegmente (280) benachbarter der Schaltpole (7) zur Bildung der Schaltwelle (28) jeweils mittels zumindest zweier Verbindungsstränge (34, 35) ver¬ bunden sind, die sich jeweils in einem Abstand (A) paral¬ lel zur Drehachse (29) erstrecken und aus korrespondierenden Anschlusselementen (36, 38; 37, 39) gebildet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s alle Anschlusselemente (36, 37, 38, 39) der zumindest zwei Verbindungsstränge (34, 35) von ersten Abschnitten der die Kontakthebelanordnungen (30) tragenden einstückigen

Schaltwellensegmente (280) gebildet sind.

Mehrpoliges elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die korrespondierenden Anschlusselemente (36, 38; 37, 39) Paare vom männlich-weiblich Typ bilden. Mehrpoliges elektrisches Schaltgerät (1) 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 e t, d a s s von zweiten Abschnitten der einstückigen Schaltwellensegmente (280) Stützlager (40) für den Antriebsmechanismus

(12) an die Schaltwelle (28) koppelnde Kopplungselemente

(41) ausgebildet sind.

Mehrpoliges elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das die Stützlager (40) als Laschen geformt sind, die sich quer zur Drehachse (29) der Schaltwelle (28) erstrecken.

Mehrpoliges elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüchl 1 bis 4,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass separate Schaltpolgehäuse (10), die jeweils aus zwei Halbschalen (26, 27) zusammengesetzt sind, jeweils eine isolierende Umhüllung eines Schaltraumes (11) zur Aufnahme jeweils eines einzelnen der Schaltpole (7) bilden und dass Paare korrespondierender Lagermittel (43, 45; 44, 46) die Drehlager bilden,

wobei erste (43, 44) der Lagermittel von dritten Abschnit¬ ten der einstückigen Schaltwellensegmente (280) und zweite

(45, 46) der Lagermittel von Abschnitten der Halbschalen

(26, 27) gebildet sind.

Mehrpoliges elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Halbschalen (26, 27) zum Durchgriff der Anschlusselemente ((36, 37, 38, 39) sich entlang der Bewegungsbahn der Anschlusselemente erstreckende, nach Art eines gebogenen Langloches ausgebildete Durchbrüche (47, 48) aufweisen. Mehrpoliges elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die separaten Schaltpolgehäuse (10) in einem Umgehäuse (20) aufgenommen sind.

Description:
Beschreibung

Mehrpoliges elektrisches Schaltgerät Die Erfindung betrifft ein mehrpoliges elektrisches Schaltge ¬ rät mit zumindest zwei Schaltpolen, mit einem Antriebsmecha ¬ nismus und mit einer unter der Einwirkung des Antriebsmecha ¬ nismus um eine von Drehlagern gebildete Drehachse drehbaren Schaltwelle, bei dem jeder der Schaltpole jeweils eine Strom- bahn und ein Schaltkontaktsystem zum Öffnen und Schließen der Strombahn aufweist, wobei eine bewegliche Kontaktanordnung des Schaltkontaktsystems jedes der Schaltpole jeweils ein aus Isolierstoff gebildetes, einstückiges Schaltwellensegment aufweist, das eine Kontakthebelanordnung trägt und bei dem die Schaltwellensegmente benachbarter der Schaltpole zur Bil ¬ dung der Schaltwelle jeweils verbunden sind. - Diese Schalt ¬ geräte dienen zum Unterbrechen der einzelnen Phasen eines mehrphasigen Hauptstromkreises, wobei die Teile des Schaltge ¬ rätes, die einer Phase des Hauptstromkreises zugeordnet sind, jeweils einen der Schaltpole des mehrpoligen Schaltgerätes bilden. Die drehfeste Verbindung der einstückigen Schaltwellensegmente zur Schaltwelle ist dabei notwendig, um die

Schaltkontaktsysteme aller Pole mittels des Antriebsmechanis ¬ mus gemeinsam betätigen zu können. Ausführungsformen gat- tungsgemäßer mehrpoliger Schaltgeräte sind aus den Patent ¬ schriften EP 0 542 636 Bl, EP 1 454 331 Bl und DE 199 10 032 Cl bekannt.

Bei dem aus der EP 0 542 636 Bl bekannten Schaltgerät sind die Schaltwellensegmente benachbarter der Schaltpole zur Bil ¬ dung der Schaltwelle jeweils mittels zumindest zweier Verbin ¬ dungsstränge verbunden, die sich jeweils in einem Abstand pa ¬ rallel zur Drehachse erstrecken. Die beiden Verbindungssträn- ge sind dabei aus korrespondierenden Anschlusselementen in Form separater Verbindungsstangen und korrespondierender Öffnungen der Schaltwellensegmente gebildet. Ausgehend von einem mehrpoligen elektrischen Schaltgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (EP 0 542 636 Bl) ist es Aufgabe der Erfindung, ein möglichst pass ¬ genaues Verbinden der Schaltwellensegmente sicher zu stellen, bei dem die Modularität der einzelnen Schaltpole erhalten bleibt, und komplizierte Zusammenfügungsoperationen vermieden werden .

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass alle Anschlusselemente der zumindest zwei Verbindungsstränge von ersten Abschnitten der die Kontakthebelanordnungen tragenden einstückigen Schaltwellensegmente gebildet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen mehrpoligen elektrischen Schalter sind also keine separaten, körperlich eigenständigen An- Schlusselemente zum Verbinden der Schaltwellensegmente erfor ¬ derlich, so dass die Anzahl der toleranzbehafteten Teile der Schaltwelle auf die Anzahl der die Kontakthebelanordnungen tragenden Schaltwellensegmente begrenzt ist und somit auch das sich auf die Schaltleistung des Schaltgerätes negativ auswirkende Spiel der Schaltwellensegmente auf ein Minimum reduziert ist.

Auch das Zusammenfügen der separaten Schaltwellensegmente ist durch den Wegfall separater Anschlusselemente in vorteilhaf- ter, montagetechnisch leicht zu handhabender Weise möglich.

In bevorzugter Ausgestaltung ist bei dem erfindungsgemäßen mehrpoligen elektrischen Schaltgerät vorgesehen, dass die korrespondierenden Anschlusselemente Paare vom männlichweiblich Typ bilden.

Das Spiel zwischen Antriebsmechanismus und Schaltwelle kann gering gehalten werden, wenn von zweiten Abschnitten der einstückigen Schaltwellensegmente Stützlager für den Antriebsmechanismus an die Schaltwelle koppelnde Kopplungsele ¬ mente ausgebildet sind, wobei die zweiten Abschnitte als La ¬ schen geformt sein können, die sich quer zur Drehachse der Schaltwelle erstrecken.

Bei mehrpoliges elektrisches Schaltgeräten, bei denen separa ¬ te Schaltpolgehäuse jeweils aus zwei Halbschalen zusammenge ¬ setzt sind und jeweils eine isolierende Umhüllung eines

Schaltraumes zur Aufnahme jeweils eines einzelnen der Schalt ¬ pole bilden, können Paare korrespondierender Lagermittel die Drehlager bilden. Dabei ist es technisch einfach, wenn erste der Lagermittel von dritten Abschnitten der einstückigen Schaltwellensegmente und den ersten Lagermitteln zugeordnete zweite der Lagermittel von Abschnitten der Halbschalen geformt sind.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Halbschalen zum Durchgriff der Anschlusselemente sich entlang der Bewegungsbahn der An- Schlusselemente erstreckende, nach Art eines gebogenen Lang ¬ loches ausgebildete Durchbrüche aufweisen. Die separaten Schaltpolgehäuse können in einem Umgehäuse aufgenommen sein.

Ein erfindungsgemäßes mehrpoliges elektrisches Schaltgerät ist in den Figuren 1 bis 9 dargestellt. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen mehrpoligen elektrischen Schaltgerätes im Schnitt durch einen seiner Schaltpole mit einem Antriebsmechanismus und mit einer unter der Einwirkung des Antriebsmechanismus drehbaren

Schaltwelle, Figur 2 das erfindungsgemäße Schaltgerät mit drei in einem Umgehäuse angeordneten Schaltpolen und drei in separaten Schaltpolgehäusen drehbar gelagerten Schaltwellensegmenten, die - miteinander verbunden - die in Figur 1 gezeigte Schaltwelle bilden,

Figuren 3 und 4 zwei Ansichten eines der in Figur 2 gezeigten Schaltpole,

Figur 5 eines der Schaltwellensegmente mit einer darin gehal- tenen Kontakthebelanordnung und

Figuren 6 bis 9 zwei Ansichten der Schaltwelle jeweils vor und nach dem Verbinden ihrer Schaltwellensegmente. Gemäß dem in der Figur 1 gezeigten Grundschema des erfindungsgemäßen mehrpoligen elektrischen Schaltgerätes 1, weist dieses Schaltgerät Schaltglieder in Form von Schaltkontakten 2, 3 und 4, 5 zur doppelten Unterbrechung einer ersten Strombahn 6 eines ersten Schaltpoles 7 auf. Die Strombahn 6 ist Teil einer ersten Hauptstrombahn eines Energieverteilernet ¬ zes, insbesondere eines Niederspannungsnetzes. Den Schaltkon ¬ takten 2, 3 ist ein erstes und den Schaltkontakten 4, 5 ein zweites Lichtbogenlöschglied zugeordnet, wobei die Lichtbo ¬ genlöschglieder als Löschblechpakete 8, 9 ausgebildet sind. Das elektrische Schaltgerät 1 weist einen durch ein erstes

Schaltpolgehäuse 10 begrenzten ersten Schaltraum 11 zur Aufnahme der Schaltkontakte 2, 3; 4, 5 des ersten Schaltpoles 7 auf. Antriebsglieder, die einen Antriebsmechanismus 12 des elektrischen Schaltgerätes bilden, dienen zum Öffnen und Schließen der Schaltkontakte 2, 3; 4, 5. Weiterhin weist das elektrische Schaltgerät einen Abschaltmechanismus 13 in Form eines Schaltschlosses auf. Das Schaltschloss ist als mechani- sches Zwischenglied zwischen den Schalt- und Antriebsgliedern im Zuge des Antriebsmechanismus 12 angeordneten. In dem elektrischen Schaltgerät 1 sind Auslöseglieder vorgesehen, die ein Auslösen des Abschaltmechanismus 13 - also ein Lösen einer Verklinkung des Schaltschlosses - bewirken, um den An- triebsmechanismus 12 zum Öffnen der Schaltkontakte 2, 3; 4, 5 in Gang zu setzen. Als Auslöseglieder sind insbesondere ein thermischer Auslöser 14 (als Überlast-Erfassungsglied) , ein elektromagnetischer Auslöser 15 (als Kurzschluss- Erfassungsglied) und ein frontseitig aus einer vorderen Iso- lierabdeckung ragender manueller Auslöser 16 vorgesehen, mittels derer das Schaltschloss zum Öffnen der Schaltkontakte gelöst werden kann. Es können aber auch ein Druckauslöser (als Kurzschluss-Erfassungsglied) oder ein elektronischer Auslöser (als Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied) vorgesehen werden. Das elektrische Schaltgerät 1 weist paral ¬ lel zu dem in der Figur 1 gezeigten ersten Schaltraum 11 weitere Schalträume auf. Die weiteren Schalträume sind jeweils durch weitere separate Schaltpolgehäuse begrenzt. In den wei ¬ teren Schalträumen sind Schaltkontakte weiterer Schaltpole angeordnet. Mittels Leitungsanschlüssen 17 sind die Enden der Strombahn 6 jedes der Schaltpole 7 jeweils mit zumindest ei ¬ ner elektrischen Leitung 18 der jeweiligen Hauptstrombahn des Energieverteilernetzes elektrisch verbunden. Die separaten Schaltpolgehäuse 10 sind zwischen einem als Boden ausgebilde- ten ersten Teil 21 und einem als Zwischendeckel ausgebildeten zweiten Teil 22 eines Umgehäuses 20 angeordnet. Ein die Iso ¬ lierabdeckung bildendes drittes Teil 23 des Umgehäuses dient in üblicher Weise zum Abdecken von hier nicht weiter darge- stelltem Zubehör, der in Aufnahmetaschen des Zwischendeckels angeordnet ist.

Gemäß der Figur 2 ist das erfindungsgemäße mehrpolige elekt- rische Schaltgerät 1 als ein dreipoliger Niederspannungs-

Leistungsschalter in Form eines Kompaktschalters in „Kasset ¬ tenbauweise" ausgebildet. Er weist also drei Schaltpole auf, die jeweils in einem der separaten Schaltpolgehäuse 10 aufge ¬ nommen sind. Jedes der drei Schaltpolgehäuse 10 besteht aus zwei Halbschalen 26, 27 und bildet eine isolierende Umhüllung eines der Schalträume 11 (vgl. Figur 1), in denen jeweils ei ¬ ner der drei Schaltpole angeordnet ist. Zu sehen ist hier auch eine Schaltwelle 28, die unter der Einwirkung des in der Figur 1 gezeigten Antriebsmechanismus 12 um eine Drehachse 29 drehbar ist, und das ersten Teil 21 des Umgehäuses 20, in dem die separaten Schaltpolgehäuse 10 aufgenommen sind.

Gemäß der Figur 4 dient zum Öffnen und Schließen der Strombahn 6 jedes der Schaltpole 7 ein Schaltkontaktsystem, das hier aus einer feststehenden Kontaktanordnung und einer bewegliche Kontaktanordnung besteht. Die bewegliche Kontaktan ¬ ordnung der Schaltpole 7 weist jeweils ein aus Isolierstoff gebildetes, einstückiges Schaltwellensegment 280 auf, das ei ¬ ne als Ganzes mit 30 bezeichnete Kontakthebelanordnung trägt. Dabei ist ein als Doppelhebel geformter Kontakthebel 31 in dem Schaltwellensegment 280 drehgelagert und erstreckt sich quer zur Drehachse 29 des Schaltwellensegmentes 280 (der Schaltwelle 28) . Die beiden Enden des Kontakthebels 31 ragen aus dem Schaltwellensegment 280 heraus. An ihren Enden tragen sie auf einer Seite der Außenkontur jeweils ein Kontaktstück, welche einander abgewandt sind und die Schaltkontakte 2 und 4 des Schaltgerätes (des Leistungsschalters) bilden. Der Kon ¬ takthebel 31 in den Figuren 4 und 5 ist in seiner EIN- Stellung gezeigt, in der seine beiden Kontaktstücke an gege ¬ nüberliegenden feststehenden Kontaktstücken der feststehenden Kontaktanordnung anliegen, die die feststehenden Schaltkontakte 3 und 5 bilden. Auf den den Kontaktstücken gegenüber liegenden Seiten der Außenkontur des Kontakthebels 31 ist jeweils eine Vertiefung 32 vorhanden, in die jeweils ein parallel zur Drehachse 29 des Schaltwellensegmentes 280 verlaufen ¬ der Bolzen 33 eingelegt ist. Am Bolzen greifen an beiden Enden Federn an, die den Kontakthebel 31 mit einem Drehmoment in Schließrichtung (also in Richtung seiner EIN-Stellung) beaufschlagen. Das andere Ende der Federn ist über weitere Bol ¬ zen am Schaltwellensegment 280 befestigt.

Die Schaltwellensegmente 280 benachbarter der Schaltpole 7 sind zur Bildung der Schaltwelle 28 jeweils mittels zweier

Verbindungsstränge 34, 35 verbunden, die sich jeweils in ei ¬ nem Abstand A parallel zu der Drehachse 29 erstrecken und aus korrespondierenden Anschlusselementen 36, 37, 38, 39 gebildet sind .

Alle Anschlusselemente 36, 37, 38, 39 der zwei Verbindungs ¬ stränge 34, 35 sind von ersten Abschnitten der die Kontakthebelanordnungen 30 tragenden einstückigen Schaltwellensegmente 280 geformt.

Gemäß den Figuren 6 bis 9 bilden korrespondierende 36, 38; 37, 39 der Anschlusselemente Paare vom männlich-weiblich Typ. So bilden erste 36 und zweite 38 der Anschlusselemente erste Paare vom männlich-weiblich Typ und dritte 37 und vierte 39 der Anschlusselemente zweite Paare vom männlich-weiblich Typ. Dabei sind die Schaltwellensegmente 280 alle drei gleich aus ¬ gebildet, da eine erste Außenseite der Schaltwellensegmente 280 jeweils mit einem der ersten 36 und einem der zweiten 37 Anschlusselemente und die ihr gegenüber liegende Außenseite jeweils mit einem der dritten 38 und einem der vierten 39 Anschlusselemente versehen ist. Die ersten 36 und zweiten 37 Anschlusselemente sind in Richtung der Drehachse 29 länger als die dritten 38 und vierten 39 Anschlusselemente.

In den Figuren 6 und 7 ist außerdem gezeigt, dass von zweiten Abschnitten der einstückigen Schaltwellensegmente 280 Stützlager 40 für den Antriebsmechanismus an die Schaltwelle 28 koppelnde Kopplungselemente 41 ausgebildet sind. Diese Stütz ¬ lager 40 sind als Laschen geformt, die sich quer zur Drehachse 29 der Schaltwelle 28 erstrecken. Die Laschen weisen

Durchgangsbohrungen 42 auf, die von den Enden der als Koppelbolzen ausgebildeten Kopplungselemente 41 durchgriffen sind. Der Koppelbolzen durchgreift weiterhin parallele Antriebshe ¬ bel 120, die ein mit der Schaltwelle 28 gekoppeltes Endglied des Antriebsmechanismus 12 bilden.

Als ein die Drehachse 29 bildendes Drehlager dienen Paare korrespondierender Lagermittel 43, 44. Gemäß der Figur 3 sind dabei erste 43 der Lagermittel von dritten Abschnitten der einstückigen Schaltwellensegmente und zweite 44 der Lagermit ¬ tel von Abschnitten der Halbschalen 26, 27 geformt. Zum Durchgriff der Anschlusselemente 36, 37, 38, 39 weisen die Halbschalen 26, 27 Durchbrüche auf ( von denen in den Figuren nur zwei 47, 48 zu sehen sind), die sich entlang der Bewegungsbahn der Anschlusselemente 36, 37, 38, 39 erstrecken und nach Art eines gebogenen Langloches ausgebildete sind. Zur Ankopplung eines externen Antriebes durchgreifen zwei 36, 37 der länger ausgebildeten Anschlusselemente Durchbrüche 49, 50 des Umgehäuses 20 (vgl. Figur 2), wobei sich auch diese Durchbrüche 49, 50 entlang der Bewegungsbahn der Anschluss- elemente 36, 38 erstrecken und nach Art eines gebogenen Lang loches ausgebildete sind.