NIEDERSPANNUNGSSCHALTGERÄT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalt Vorrichtung für ein elektrisches

Niederspannungsschaltgerät nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Solche Schalt Vorrichtungen weisen üblicherweise einzelunterbrechende oder doppelt unterbrechende Kontaktanordnungen auf.

Aus der EP 1 523 020 AI ist eine Schalt Vorrichtung mit einfach unterbrechendem Drehkontakt insbesondere für einen mehrpoligen Niederspannungs-Lasttrennschalter bekannt. Dabei weist der Schalter ein Isolierstoffgehäuse auf, in dem zwei Kammern ausgebildet sind, von denen eine erste Kammer als Löschkammer und eine zweite Kammer mit vergleichbarem Volumen als Anschlusskammer fungiert. Ein einfach unterbrechender Drehkontakt ist in einem Lager beweglich, wobei der Drehkontakt als zweiarmiger hebel ausgebildet ist, dessen erster Hebelarm ein Kontaktstück trägt, welches mit einem Festkontakt an einer ersten Stromanschlussschiene in

Schaltberührung kommt. Der zweite Hebelarm des Drehkontakts ist mit einem flexiblen Leiter verbunden, der in leitender Verbindung mit einer zweiten

Stromanschlussschiene steht. Es sind Kontaktkraftfedern vorhanden, die am

Drehkontakt und einer Schaltwelle oder einem Schaltwellensegment angreifen.

Aus der DE 100 61 394 AI ist eine Schalt Vorrichtung bekannt, die einen doppelt unterbrechenden Drehkontakt enthält, der einen jedem Pol zugeordneten Schaltantrieb aufweist. Der Drehkontakt ist in Lagern im Isolierstoffgehäuse um eine Achse senkrecht zur Längsausdehnung des Drehkontakts drehbar gelagert. Der eigentliche Schalter besteht aus zwei feststehenden, mit Stromschienen verbundenen

Kontaktstücken, und einem schwimmend gelagertem, zweiarmig ausgebildetem drehbarem Kontaktstück, welches Endkontakte trägt, die mit den feststehenden Kontaktstücken zusammenwirken. Zwei Kontaktdruckfedern, vorzugsweise als Drehfedern ausgebildet, stützen sich auf einem Lagerbolzen am Drehkontaktstück ab und üben jeweils ein in Schließbewegung gerichtetes Drehmoment auf das

Drehkontaktstück aus.

Die bekannten Schalt Vorrichtungen weisen somit einen Festkontakt und ein bewegliches Kontaktstück auf. Der Festkontakt begrenzt die zu erreichende

Trennstrecke zwischen den Kontakten. Bei Gleichstrom- Anwendungen (DC- Anwendungen) werden große Trennstrecken gewünscht. Im Stand der Technik werden für DC-Anwendungen herkömmliche Schaltvorrichtungen, die für

Wechselstrom- Anwendungen (AC- Anwendungen) ausgelegt sind, verwendet. Um die geforderten großen Kontaktstrecken zu verwirklichen, werden zwei vorhandene Strombahnen in Reihe geschaltet. Um eine DC-Schaltvorrichtung mit einem vorhandenen Schaltgerät zu realisieren, kann also ein vierpoliges AC-Schaltgerät verwendet werden, bei dem jeweils zwei Phasen in Reihe geschaltet werden, z.B. Moeller Lasttrennschalter für 1000V DC wie N2-4-160-S 1-DC bis N4-4-1400-S 1- DC. Der Nachteil solcher Lösungen liegt in dem großen Platzbedarf solcher 4- poligen Schaltgeräte, den hohen Kosten, insbesondere durch die Verdopplung der üblicherweise aus Silberlegierungen bestehenden benötigten Kontaktplättchen, sowie der nicht auf die DC- Anwendung abgestimmte Blaswirkung der Kontaktanordnung auf den im Schalt- bzw. Auslösefall entstehenden Lichtbogen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schalt Vorrichtung für ein elektrisches Niederspannungsschaltgerät insbesondere für DC-Anwendungen anzugeben, die diese Nachteile vermeidet.

Ausgehend von einer Schalt Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale des Hauptanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 8 zu entnehmen. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass für jede Phase zwei bewegliche Schaltstücke vorhanden sind. Die beiden Schaltstücke einer Phase sind über ein Hebelsystem in dem Gehäuse der Schaltvorrichtung gelagert. Dabei umfasst dieses Hebelsystem jeweils einen Führungs- und einen Schwenkhebel, die jeweils mit einer starren Achse am Gehäuse der Schaltvorrichtung und mit einer beweglichen Achse am jeweiligen Schaltstück befestigt sind. Im Ausschaltfalle wird der Schwenkhebel von der Stellung EIN nach AUS bewegt und schwenkt dadurch die beiden Schaltstücke weit auseinander. Die Schalt Vorrichtung eignet sich daher besonders für DC- und hohe Spannungen, bei denen große Öffnungsstrecken zum Abschalten erforderlich sind.

Erfindungsgemäß sind die Hebel so über bewegliche Gelenke mit den Schaltstücken verbunden, dass die Gelenke sich im Schaltfalle auf Kreisbögen bewegen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Hebel aus Isolierstoff gefertigt.

In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Hebel einem Kern und einem Mantel. Dabei kann der Kernwerkstoff aus einem hochbelastbaren Material, wie z.B. Stahl oder Aluminium, bestehen. Das Mantelmaterial kann dabei aus Isolierstoff bestehen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform greifen Kontaktkraftfedern an dem Schwenkhebel an. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Kontaktkraftfedern als Zugfedern auszulegen, die in der EIN-Stellung eine Kraft auf die Kontaktstücke ausüben, die in Richtung des jeweiligen anderen Kontaktstücks wirkt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umfassen die Schaltstücke an einem ersten Ende Kontaktplättchen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Bahnkurve, die die Kontaktplättchen bei ihrer Schaltbewegung durchlaufen, von einer Löschkammer begleitet. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, diese Löschkammer

durchgehend über die gesamte von den Kontaktplättchen durchlaufene Bahnkurve auszulegen. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung eignet sich für Wechselstromanwendungen, besonders aber auch für Gleichstromanwendungen.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig 1 die Schalt Vorrichtung als Prinzipskizze in EIN-Stellung

Fig 2 die Schalt Vorrichtung als Prinzipskizze in Seitenansicht in AUS-Stellung. Fig 3 die Schalt Vorrichtung als Prinzipskizze in einer Draufsicht und als Schnitt.

Figur 1 zeigt in einer Prinzipskizze die erfindungsgemäße Schalt Vorrichtung (100) in der Stellung EIN. Die Schaltvorrichtung (100) enthält zwei bewegliche Schaltstücke (400), die jeweils an einem ersten Ende eines Führungshebels (210) und eines Schwenkhebels (220) in Lagern mit beweglichen Achsen (216, 226) beweglich gelagert sind. Die Führungshebel (210) und Schwenkhebel (220) sind mit ihrem jeweils zweiten Ende mittels Lager mit starrer Achse (215, 225) in einem Gehäuse (nicht gezeichnet) gelagert. Die beweglichen Achsen der Führungshebel (216) können sich um ihre Führungshebellager mit starrer Achse (215) auf einer Kreisbahn (218) im Raum bewegen. Die beweglichen Achsen der Schwenkhebel (226) können sich ebenfalls auf einer Kreisbahn (228) um ihr Schwenkhebellager mit starrer Achse (225) bewegen. Die Kontaktkraft wird mittels Kontaktkraftfedern (300), die an den Schwenkhebeln (220) angreifen, aufgebracht. Es ist aber auch möglich,

Kontaktkraftfedern (300) an andern Orten der Schwenkhebel (220) oder an den Schaltstücken (400) selbst angreifen zu lassen. Der Schwenkhebel (220) ist hier vereinfacht dargestellt, um die starre Verbindung der Drehpunkte (225) und (226) abzubilden. In manchen Ausführungsformen ist diese Funktion durch eine Schaltwelle umgesetzt. Die Führungshebel (210), als auch die Schwenkhebel (220) können aus Isolierstoff gefertigt sein. Es ist aber auch möglich, die Führungs- (210) und

Schwenkhebel (220) aus einem Sandwich mit einem Kern und einer Ummantelung herzustellen, wobei das Kernmaterial ein mechanisch stabiles Material sein kann, dass nicht isolierend sein muss, und das Mantelmaterial kann aus einem Isolierstoff bestehen.

In Figur 2 ist in einer Prinzipskizze die erfindungsgemäße Schalt Vorrichtung (100) in der Stellung AUS abgebildet. Beide Schaltstücke haben sich im Raum um die beweglichen Achsen von Führungshebel und Schwenkhebel (216, 226) gedreht, wobei sich diese beweglichen Achsen (216, 226) auf ihren Kreisbahnen (218, 228) entsprechend bewegt haben. Obwohl sich Führungs- und Schwenkhebel (210, 220) nur wenig bewegt haben, haben sich die Endkontakte (410) der Schaltstücke sehr weit auseinander bewegt. Weiterhin ist eine entlang der Bahnkurve, die die Endkontakte (410) bei ihrem Öffnungsweg beschreiben, eine durchgehende

Lichtbogenlöschkammer (600) zu sehen. In der Lichtbogenlöschkammer (600) sind Lichtbogenlöschelemente (610) angeordnet. Diese Lichtbogenlöschelemente (610) können Bleche umfassen, die den Lichtbogen aufteilen und kühlen und ihm dabei Energie entziehen, um ihn zum Verlöschen zu bringen. Der Lichtbogen (500), der beim Schalten unter entsprechender Strombelastung entsteht, zieht sich von dem einen Kontaktplättchen zum anderen Kontaktplättchen entlang dieser

Lichtbogenlöschkammer (600), so dass eine optimale Lichtbogenlöschung möglich ist. Bei geöffneten Kontakten bildet der Lichtbogen mit dem Schaltstück (auf beiden Seiten) eine Stromschleife, welche den Lichtbogen schnell in die Löschkammer treibt und zum Verlöschen des Lichtbogens führt.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt der Schaltvorrichtung als Prinzip skizze in einer Draufsicht und als Schnitt. In der Figur sind Teile zweier Gehäusehälften (710, 720) zu sehen, wobei zwischen diesen Gehäusehälften (710, 720) die Führungshebel mit ihren starren Achsen (215) gelagert sind. Die gezeigte Schalt Vorrichtung weist je Schaltstück (400) jeweils einen auf einer Längsachse mit dem Schaltstück (400) liegenden Führungshebel (210) und jeweils zwei Schwenkhebel (220) auf, wobei die Schwenkhebel (220) parallel zur Längsachse des Schaltstücks (400) angeordnet sind und seitlich der Schaltstücke (400) liegen. In den Gehäusehälften (710, 720) befinden sich Ausnehmungen (730), in denen sich die Hebel (220, 210) und Achsen (216, 226) bewegen können. Die beiden Gehäusehälften (710, 720) bilden zusammen das Gehäuse der Schaltvorrichtung, wobei die Trennung in Richtung der Längsachse der Schaltstücke (400) verläuft.

B ezug szeichenliste

100 Schalt Vorrichtung für einen elektrischen Niederspannungsschalter

210 Führungshebel

215 Führungshebellager mit starrer Achse

216 bewegliche Achse des Führungshebels

218 Kreis der möglichen geometrischen Orte der beweglichen Achse des

Führungshebels

220 Schwenkhebel

225 Schwenkhebellager mit starrer Achse

226 bewegliche Achse des Schwenkhebels

228 Kreis der möglichen geometrischen Orte der beweglichen Achse des

Schwenkhebels

300 Kontaktkraftfeder

400 Schaltstück

410 Endkontakt

500 Lichtbogen

600 Lichtbogenlöschkammer

610 Lichtbogenlö schelemente

710 Erste Gehäusehälfte

720 Zweite Gehäusehälfte

730 Ausnehmung im Gehäuse für Hebel und Achsen