Aus der EP 0583 149 B1 ist ein Leistungsschalter bekannt, der mit Kontakten zur Schnellabschaltung durch elektrodynamische Abstoßung im Kurzschlussfall bestückt ist. Im Fall der Schnellabschaltung entsteht ein zwischen den Kontakten gezogener Lichtbogen, der einen schnellen Druckanstieg in dem die Kontakte aufnehmenden Gehäuse bewirkt. In dem aus der vorgenannten Veröffentlichung bekannten Leistungsschalter ist eine Druckkammer mit dem Gehäuse verbunden, so dass der Druck in der Druckkammer bei der Bildung des Lichtbogens ebenfalls ansteigt. Die Druckkammer ist mit einem verschiebbaren Kolben gegenüber der Umgebung verschlossen, so dass der Kolben durch den Druckanstieg in der Druckkammer verschoben wird. Der Kolben ist mit einer Abschaltvorrichtung wirkverbunden, so dass der Leistungsschalter durch den Druckanstieg abgeschaltet wird.

Die Gestaltung einer Druckkammer mit einem dichtenden und verschiebbaren Kolben erfordert jedoch einen hohen Bauaufwand bei der Fertigung. Zudem benötigen die Druckkammer und der Kolben zusätzlichen Raum, wodurch die Gesamtabmessungen des Leistungsschalters vergrößert werden. Ferner kann es beim Einbau des

Leistungsschalters leicht zu Verspannungen des Gehäuses kommen, die zu einem Verklemmen des Kolbens führen können.

Demgegenüber besteht ein Bedarf an einer Auslösevorrichtung für einen Leistungsschalter, die mit geringem Bauaufwand ein Ausschalten des Leistungsschalters im Ansprechen auf einen Druckstoß zuverlässig ermöglicht.

Dieser Bedarf wird mit einer Auslösevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erfüllt.

Mit der Erfindung ist eine Auslösevorrichtung für einen Leistungsschalter geschaffen, der in einem Gehäuse angeordnete Kontakte hat, die durch Betätigung eines Auslöseglieds einer Abschaltvorrichtung trennbar sind. In dem Gehäuse ist ein den Kontakten zugeordneter Ausblaskanal ausgebildet. Ein Hebel ist mit dem Auslöseglied wirkverbunden und hat eine Staufläche, die dem Ausblaskanal zugeordnet ist und den Hebel einem Druckstoß im Ausblaskanal folgend zur Betätigung des Auslöseglieds auslenkt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt :

Fig. 1 eine schematische perspektivische Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung ; Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht eines Abschnitts der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zur Erläuterung der Erfindung ; Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung im nicht ausgelösten Zustand der Auslösevorrichtung ; und Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht im ausgelösten Zustand der Auslösevorrichtung.

In Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Perspektivansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. Fig. 1 zeigt ein Gehäuse, das aus zwei Gehäusehalbschalen zusammengefügt ist. Das Gehäuse umschließt einen Hohlraum, in dem die elektrischen Elemente des Leistungsschalters aufgenommen sind. Das Gehäuse hat verschiedene Lagerpunkte für zu lagernde Elemente, die später erläutert werden. Allgemein bedeutet am Gehäuse gelagert in der nachfolgenden Beschreibung, dass entsprechende Lagerzapfen,-öffnungen etc. an dem Gehäuse ausgebildet sind. Das Gehäuse ist aus einem Isolierstoff, vorzugsweise aus einem Kunststoff, gemacht. Fig. 1 zeigt ferner einen Kontaktträger 22 in dem Gehäuse mit einem daran angebrachten Festkontakt 20 des Leistungsschalters 1. Ein diesem Festkontakt 20 zugeordneter bewegbarer Kontakt ist

aus Gründen der Übersicht hier weggelassen. Die kreisförmigen Polbahnen des als eine drehbare Kontaktbrücke ausgebildeten bewegbaren Kontakts sind in der Gehäusewand ausgebildet und in Fig. 1 zu erkennen. Ferner sind am Gehäuse kreisförmige Lageröffnungen ausgebildet, die die drehbare Kontaktbrücke drehbar halten.

Der Schalter 1 hat ferner eine Auslösewelle 2 als das Auslöseglied, die mit dem bewegbaren Kontakt in Wirkverbindung steht, um diesen bei einem Auslösevorgang von dem Festkontakt 20 zu trennen. Der Leistungsschalter hat eine Abschaltvorrichtung (nicht gezeigt), die mit der Kontaktbrücke wirkverbunden ist. Die Abschaltvorrichtung kann ein Schaltschloss, ein Klinkenmechanismus oder dergleichen sein. Die Abschaltvorrichtung ist mit der Auslösewelle 2 wirkverbunden. Wird die Auslösewelle 2 in Auslöserichtung betätigt (gedreht), so dreht die Abschaltvorrichtung die Kontaktbrücke um die Lagerpunkte am Gehäuse und trennt die Festkontakte 20 und die bewegbaren Kontakte (nicht gezeigt) voneinander. Dadurch wird der Stromkreis durch den Leistungsschalter unterbrochen.

Die Abschaltvorrichtung hat ferner einen Mechanismus, mit dem die Kontakte wieder geschlossen werden können, nachdem der Leistungsschalter ausgelöst wurde und der Grund für die Auslösung beseitigt wurde. Dem Festkontakt 20 ist eine Lichtbogenlöschkammer 4 (nachfolgend als Löschkammer bezeichnet) zugeordnet.

Von der Löschkammer 4 ausgehend erstreckt sich ein

Ausblaskanal 6 in Fig. 1 im wesentlichen parallel zu der unteren waagerechten Gehäusekante zur Außenseite des Gehäuses. Der Ausblaskanal 6 ist teilweise durch die Wandungen des Gehäuses begrenzt und ist auf der einer Bedienseite des Leistungsschalters abgewandten Seite des Gehäuses ausgebildet. Der Ausblaskanal mündet vorzugsweise an einer Stirnseite des Gehäuses, so dass mehrere Gehäuse nebeneinander angebracht werden können, ohne gegenseitig die Ausblaskanäle zu versperren. Die Funktion des Ausblaskanals und der Lichtbogenkammer wird später erläutert.

In den Ausblaskanal 6 ragt ein erster Hebelarm 8 eines Hebels 10, an dessen in dem Ausblaskanal 6 angeordneten Ende eine Staufläche 14 ausgebildet ist, die den Querschnitt bzw. die Querschnittsfläche des Ausblaskanals 6 mindestens teilweise versperrt. Der Hebel 10 ist in einem Drehpunkt 80 an dem Gehäuse drehbar oder schwenkbar gelagert. Ein zweiter Hebelarm 18 des Hebels 10 ist einstückig mit dem ersten Hebelarm 8 ausgebildet und hat an seinem dem Drehpunkt 80 abgewandten Ende einen Mitnehmer 12 ausgebildet. Der Mitnehmer 12 ist gegenüber einem Anschlag 16 angeordnet und ausgelegt, für einen Auslösevorgang mit dem Anschlag 16, der an der Auslösewelle 2 ausgebildet ist, in Anlage zu gelangen und diesen bei einer Auslösebewegung mitzunehmen.

Durch die Gestaltung als Mitnehmer 12, der auf einen Anschlag 16 in der Auslöserichtung der Auslösewelle 2 einwirkt, kann sich die Auslösewelle 2 unabhängig von dem Mitnehmer 12 in ihrer Auslöserichtung bewegen.

Folglich ist es möglich, dass die Auslösewelle 2 durch ein anderes Auslöseglied betätigt werden kann,

ohne durch den Hebel 10 (Mitnehmer 12) beeinflusst zu werden.

Wie in Fig. 1 weiter zu erkennen ist, ist der Hebelarm 18 des Hebels 10 doppelt ausgeführt, d. h. der Hebelarm 18 hat eine im wesentlichen U-förmige Gestalt (in Fig. 1 ein auf dem Kopf stehendes"U").

Die Enden der Schenkel des"U"sind an den miteinander fluchtenden Drehpunkten 80 drehbar gehalten, während die Basis des"U"den stabförmigen Mitnehmer 12 bildet. In Fig. 1 sind die Schenkel des U-förmigen Hebelarms 18 zudem C-förmig gekrümmt, so dass der Eingriffsort des Mitnehmers 12 mit dem Anschlag 16 gegenüber den Drehpunkten 80 des Hebelarms 18 in Fig. 1 nach rechts versetzt ist. In Fig. 1 ist die Ruhelage des Hebels 10 gezeigt, wobei die C-förmige Krümmung des Hebelarms 18 die Ruhelage des Hebels 10 so ausrichtet, dass die Staufläche 14 den Ausblaskanal 6 erheblich verengt bzw. nahezu verschließt. Es ist anzumerken, dass die Staufläche 14 im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung im Ausblaskanal angeordnet ist. Die Staufläche 14 kann auch außerhalb des Ausblaskanals 6 in der Nähe seiner Öffnung in die Umgebung angeordnet werden. Es genügt, wenn die Staufläche 14 mit einem Druckstoß im Ausblaskanal 6 beaufschlagt werden kann.

Im vorliegenden Fall ist die Ruhelage des Hebels 10 gemäß Fig. 1 durch die Hebelform und die Gleichgewichtsverhältnisse der Gewichtskräfte am Hebel 10 geeignet eingestellt. Die Ruhelage kann aber auch durch ein federndes Element (nicht gezeigt)

sichergestellt werden. Dieses federnde Element kann eine Schraubenfeder als Zug-oder Druckfeder, eine Federzunge an Gehäuse oder Hebel oder auch nur eine einfache angespritzte Zunge sein, wenn der Hebel bzw. das Gehäuse spritzgegossen sind. Ferner kann der Hebel 10 auch so gestaltet sein, dass er sowohl in der Ruhelage als auch in der ausgelösten Stellung am Anschlag 16 der Auslösewelle mit einer geringen Kraft anliegt.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Leistungsschalters 1 anhand der Darstellung in Fig. 2 genauer erläutert. Fig. 2 zeigt den Schalter gemäß Fig. 1 in einer seitlichen Teilansicht. Wie in der Fig. 1 ist auch in Fig. 2 der bewegbare Kontakt oder die Kontaktbrücke der Übersicht halber weggelassen.

Im Auslösefall bewegt sich der bewegbare Kontakt (nicht gezeigt) durch elektrodynamische Abstoßung von dem Festkontakt 20 in Fig. 2 abwärts. Die elektrodynamische Abstoßung erfolgt durch die Magnetfelder um den Kontaktträger 22 (unterer waagerechter Abschnitt) und die parallel zum Kontaktträger 22 angeordnete Kontaktbrücke (nicht gezeigt), wenn der Festkontakt 20 und der bewegbare Kontakt (nicht gezeigt) an der Kontaktbrücke geschlossen sind. Wenn ein hoher Strom durch den Leistungsschalter fließt, werden zwei parallele Leiter (Kontakthalter und Kontaktbrücke) in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen. Um die Leiter entstehen gleichsinnige Magnetfelder, die sich abstoßen. Wird der Strom hoch, werden die

Magnetfelder so stark, dass sie die Kontakte gegen die Schließkraft der Kontakte auseinander drücken.

Die Schließkraft wird durch einen Federmechanismus aufgebracht. Der zwischen dem bewegbaren Kontakt (nicht gezeigt) und dem Festkontakt 20 beim Trennen aufgespannte Lichtbogen erzeugt einen sehr schnellen Druckanstieg (ca. 0,5 ms) der in der Löschkammer 4 befindlichen Luft. Dieser Druckanstieg erzeugt eine Druckwelle, die sich durch den Ausblaskanal 6 fortpflanzt. Der Ausblaskanal 6 ist mit der Umgebung verbunden, um den Druck in Form der Druckwelle in die Umgebung abzugeben.

Die sehr schnelle Druckwelle trifft bei ihrer Bewegung durch den Ausblaskanal 6 auf die Staufläche 14, die den Querschnitt des Ausblaskanals 6 verengt.

Die Staufläche 14 weicht infolge des entstehenden Staudrucks, d. h. infolge der Druckdifferenz auf der Vorderseite und der Rückseite der Staufläche, in Richtung auf das umgebungsseitige Ende des Ausblaskanals 6 aus (nach rechts in Fig. 2). Durch diese Ausweichbewegung der Staufläche 14 wird der Hebel 10, an dessen ersten Hebelarm 8 die Staufläche 14 angeordnet ist, in Fig. 2 nach rechts verschwenkt.

Es ist anzumerken, dass es ausreicht, wenn die Staufläche 14 der Druckwelle ausgesetzt wird, d. h. es ist keine Abdichtung zwischen der Staufläche 14 und dem Ausblaskanal 6 erforderlich. Die Auslenkung der Staufläche 14 erfolgt im wesentlichen durch Umwandlung der kinetischen Energie der Druckwelle in den Staudruck an der Staufläche 14. Mit anderen

Worten, die Auslenkung des Hebels durch die Staufläche erfolgt dynamisch. Eine Anordnung der Staufläche 14 in dem Ausblaskanal 6 kann die Wirkung der Staufläche 14 weiter erhöhen, weil die Druckwelle besser auf die Staufläche geleitet wird.

Der Hebel 10 dreht im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 2 um seinen Drehpunkt 80 am Gehäuse. Der zweite Hebelarm 18 auf der anderen Seite des Drehpunkts 80 verschwenkt dabei in Fig. 2 nach links. Der Mitnehmer 12, der am Ende des zweiten Hebelarms 18 angeordnet ist, drückt gegen den zapfenförmigen Anschlag 16 der Auslösewelle 2 und dreht diese dadurch in der Auslöserichtung. Dadurch wird der Leistungsschalter ausgelöst, d. h. der bewegbare Kontakt (nicht gezeigt) und der Festkontakt 20 werden durch Drehen der Kontaktbrücke durch die Abschaltvorrichtung, wie ein Schaltschloss, einen Klinkenmechanismus oder dergleichen voneinander weiter entfernt und elektrisch getrennt. Mit anderen Worten, der Lichtbogen zwischen den Kontakten reißt ab und verlöscht in der Löschkammer 4.

Wie aus Fig. 2 deutlich zu erkennen ist, sind die Längenverhältnisse des ersten Hebelarms 8 und des zweiten Hebelarms 18 so gewählt, dass eine Auslenkung des ersten Hebelarms 8 mit geringer Kraft eine Auslenkung des zweiten Hebelarms 18 mit einer großen Kraft bewirkt. Genauer gesagt, der erste Hebelarm 8 ist wesentlich länger als der zweite Hebelarm 18.

Dadurch kann eine Kraft durch den Mitnehmer 12 auf die Auslösewelle 2 aufgebracht werden, die

zuverlässig für ein Auslösen des Leistungsschalters ausreicht. Die Hebelwege des ersten und zweiten Hebelarms stehen im umgekehrten Verhältnis zu den Hebelkräften. Die Druckwelle pflanzt sich mit nahezu gleicher Kraft durch den Ausblaskanal 6 fort, so dass die Staufläche 14 über den entstehenden längeren Hebelweg des ersten Hebelarms 8 stets mit dem Differenzdruck beaufschlagt bleibt und entsprechend die größere Kraft an dem zweiten Hebelarm 18 problemlos erzeugen kann.

Es ist anzumerken, dass ein Hebel 10 mit einer Staufläche 14 jedem Ausblaskanal des Schalters zugeordnet werden kann. Insbesondere bei mehrpoligen Leistungsschaltern kann dies mit einzelnen Hebeln mit jeweils einer Staufläche in jeweils einem Ausblaskanal jedes Pols verwirklicht werden.

Alternativ dazu kann ein einzelner Hebel mit mehreren Stauflächen verbunden sein, die jeweils einem Ausblaskanal zugeordnet sind. Die Verbindung der einzelnen Stauflächen miteinander kann beispielsweise durch geeignete Schlitzöffnungen in den Seitenflächen der Ausblaskanäle erfolgen. Eine einfache Lösung ist auch die Anordnung eines Hebels mit mehreren Stauflächen an den jeweiligen Umgebungsöffnungen der Ausblaskanäle, d. h. einfach eine Staufläche am Ende jedes Ausblaskanals. Dadurch kann die Gestaltung des Hebels, die Verbindung der Staufläche und die Gestaltung der Ausblaskanäle vereinfacht werden.

Gegebenenfalls können die Stauflächen als die Ausblaskanäle verschließende Klappen gestaltet sein, die das Eindringen von Fremdmaterialien verhindern können.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 erläutert.

Gleichwirkende Elemente wie in Fig. 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass diese Elemente nicht erneut erläutert werden.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel insbesondere in der Anordnung der Staufläche und der Hebelanordnung zur Kraftübertragung auf die Auslösewelle als das Auslöseglied, so dass hier schwerpunktmäßig die Abweichungen zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben werden.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Leistungsschalters im nicht ausgelösten Zustand, während Fig. 4 die gleiche Ansicht im ausgelösten Zustand des Leistungsschalters zeigt.

In Fig. 3 ist eine Löschkammer gezeigt, die einem Kontaktpaar (nicht gezeigt) zugeordnet ist. Die Löschkammer steht über einen Ausblaskanal 6 in Verbindung mit der Umgebung. In dem Ausblaskanal 6 ist eine Staufläche 14 angeordnet, die mit einer drehbaren Welle 80 verbunden ist. Ein an der Welle 80 angeordneter Hebelfortsatz 18 bildet einen zweiten Hebelarm 18 eines Hebels 10, dessen erster Hebelarm von der Staufläche 14 gebildet ist.

Über ein Scharnier 110 ist der zweite Hebelarm 18 mit einem ersten Schlepphebelarm 108 eines Schlepphebels 100 in Eingriff. Der Schlepphebel 100 ist in einem

Drehpunkt 800 drehbar an dem Gehäuse befestigt. Das Scharnier 110 ist so gestaltet, dass eine Drehung des Hebels 10 im Uhrzeigersinn um die Welle 80 eine Drehbewegung des Schlepphebels 100 im Gegenuhrzeigersinn um den Drehpunkt 800 bewirkt.

Entsprechendes gilt bei der Umkehr der Drehrichtungen.

Der Schlepphebel 100 hat an seinem zweiten Schlepphebelarm 118 einen Mitnehmer 12 ausgebildet, der mit einem zugeordneten Anschlag 16 der Auslösewelle 2 zusammenwirken kann, um den Leistungsschalter auszulösen. Der Eingriff zwischen dem Mitnehmer 12 und dem Anschlag 16 erfolgt analog dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.

Wenn durch einen Lichtbogen zwischen den Kontakten eine Druckwelle im Ausblaskanal 6 erzeugt wird (vgl.

Ausführungen zu Fig. 2), wird die Staufläche 14 in Fig. 3 nach rechts gedrückt. Dabei dreht die Staufläche 14 die Welle 80 und den daran angebrachten zweiten Hebelarm 18 des Hebels 10 ebenfalls nach rechts (im Uhrzeigersinn). Durch den Eingriff des zweiten Hebelarms 18 mit dem ersten Schlepphebelarm 108 durch das Scharnier 110 wird der Schlepphebel 100 um den Drehpunkt 800 im Gegenuhrzeigersinn gedreht.

Der zweite Schlepphebelarm 118 schwenkt nach links und der Mitnehmer 12 dreht über den Anschlag 16 die Auslösewelle 2 in die Auslöserichtung und löst die Abschalteinrichtung aus. Die Endlagen der Hebel im ausgelösten Zustand sind in Fig. 4 gezeigt.

Das Scharnier 110 und/oder der Eingriff zwischen Mitnehmer 12 und Anschlag 16 können so gestaltet sein, dass die beiden Hebel 10 und 100 in der Auslösestellung verharren, wenn der Leistungsschalter durch die Druckwelle ausgelöst wurde. Dadurch kann dieser Auslösefall einfach durch entsprechende Kennzeichnung (Farbmarkierung, Sichtfenster oder dergleichen) am Gehäuse sichtbar gemacht werden.

Ferner kann das Scharnier nicht nur durch ein zwischen zwei Stiften aufgenommenes Hebelende, sondern beispielsweise auch durch ein Filmscharnier gebildet sein, das beim Spritzgießen von Hebel 10 und Schlepphebel 100 ausgebildet ist.

Auch hier sind die Hebelverhältnisse so gewählt, dass eine ausreichende Auslösekraft am Mitnehmer 12 des Schlepphebels 100 erzeugt wird.

Die in Fig. 3 bzw. Fig. 4 gezeigte Ausführungsform ist insbesondere für mehrpolige Leistungsschalter geeignet, die entsprechend der Polzahl mehrere Ausblaskanäle haben. Durch die Drehwelle 80 können mehrere Stauflächen in oder an den einzelnen Ausblaskanälen miteinander verbunden werden, indem die Drehwelle durch Bohrungen in den Seitenwänden der jeweiligen Ausblaskanäle geführt wird. Dadurch wird eine einfache Lagerung der Drehwelle und eine relativ gute Abdichtung der einzelnen Ausblaskanäle gegeneinander erzielt, so dass eine wirksame Druckwelle in jedem der Ausblaskanäle aufrecht erhalten werden kann.

Durch Verbindung aller Stauflächen mit nur einem Schlepphebel, der eine gemeinsame Abschaltung aller Pole des Leistungsschalters auslösen kann, ist ein einfacher Aufbau möglich, mit dem der Leistungsschalter beim Auftreten eines Kurzschlusses an nur einem Pol sehr schnell ausgelöst werden kann.

Es ist anzumerken, dass auch in dieser Ausführungsform die Stauflächen an den Enden der Ausblaskanäle und/oder außerhalb davon angeordnet sein können, wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde.