WO1999012175A1 - Niederspannungs-leistungsschalter mit einer schaltwelle - Google Patents

Niederspannungs-leistungsschalter mit einer schaltwelle Download PDF

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    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H2003/326—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using bearings

Definitions

  • the invention relates to a low-voltage circuit breaker with a contact arrangement, a drive device for actuating the contact arrangement and with a switching shaft for transmitting a driving force from the drive device to the contact arrangement and a bearing arrangement receiving the switching shaft.
  • Low-voltage circuit breakers consist of several modules, which are adapted to the different subtasks and which are connected to one another during the manufacture of the circuit breakers.
  • the largest assemblies, or units, form the switching poles, that is, the contact systems consisting of fixed and movable switching contacts with their support insulation and components for connection to a drive device common to several such switching poles.
  • the motion sequences provided by the drive device are transmitted to all existing contact systems via a stationary shift shaft. So far, the shift shaft has been treated constructively as part of the drive device.
  • DE-PS 44 16 088 shows a lever arrangement for transmitting a driving force with a conventional structure.
  • This has parallel support plates and limiting parts fastened to them, by means of which the distance of the support plates is locally reduced to a suitable distance from the guide of articulated levers.
  • the lever pivot pins are slidably guided on the limiting parts.
  • DE-PS 44 16 090 shows a bearing arrangement for a selector shaft of a multi-pole electrical switching device with a support structure formed from parallel walls. This has shaft bearings with half shells.
  • DE-OS 42 27 352 shows a shift shaft, common to the pole units formed from the switching chambers, which is composed of shaft sections corresponding to the pole units. The pole units rest on a carrier which is dimensioned according to the greatest width of the pole units. Further representations of power transmission systems for the actuation of switch contacts are described in DE-PS 28 35 879 and DE-OS 27 26 489. All of these designs described have proven their worth for the manufacture of the individual assemblies, but they have the disadvantage that a functional test is only possible when the switch is fully assembled.
  • the invention is therefore based on the object of simplifying the test and reducing the time required to correct errors. In particular, it should be checked whether the path provided by the drive complies with the appropriate closing of the contact arrangements with the required
  • the bearing arrangement for the selector shaft has at least one bearing body connected to a pole assembly receiving the contact arrangement.
  • the "switching pole" module becomes fully functional and can therefore be checked easily before the switch is fully assembled.
  • the switching shaft is integrated into the "switching pole" assembly by using at least three bearing bodies, of which the central or central main bearing body has additional elements known per se, in particular springs for providing a retaining force, end stops, and a bump stop , and elements for the consumption of residual energy.
  • This middle main bearing body is advantageously connected to a wall of the pole assembly by a combination of positive and non-positive elements.
  • This can be expediently two or more plug-in feet in connection with corresponding receiving pockets in the wall of the pole assembly and centering pins with internal thread, which align the central main bearing body with the wall of the pole assembly and with the drive device.
  • the selector shaft is supported by two auxiliary bearing bodies, which are expedient in the same or a similar way are attached, but which have no or only a part of the additional functions mentioned.
  • the manufacture and assembly of the selector shaft can be facilitated by dividing the selector shaft into two symmetrical sections.
  • the synchronous drive of the sections is ensured by a coupling bolt which passes through levers located on both sections of the selector shaft.
  • the advantage of the split control shaft is that the sections are supported in two bearings.
  • the type of storage is therefore statically determined and can therefore be carried out with little play. A possible misalignment is compensated for by the clutch without influencing the friction conditions.
  • the main bearing body is provided with an abutment for retaining springs, which is preferably integrally formed on the main bearing body.
  • the retaining springs can be attached to the main bearing body before the mounting of the bearing arrangement. The retaining springs are thus accommodated in a space-saving manner and advantageously engage the shift shaft lever in the manner of a dead center or over dead center system. This reduces the impact on the main energy storage of the switch drive.
  • FIG. 1 shows schematically the arrangement of the selector shaft in the assembly "switching pole", in side view, with the contact arrangement closed.
  • FIG. 2 shows schematically the arrangement according to FIG. 1, with the contact arrangement open.
  • FIG. 3 schematically shows a front view of the arrangement according to FIG. 1.
  • FIGS. 1 and 2 show the arrangement of the central or central main bearing body 1 with the control shaft 2.
  • This middle main bearing body 1 is connected to a wall 3 of the pole assembly 4 by two plug-in feet 5 in connection with corresponding receiving pockets 6 in the wall 3 of the pole assembly 4 and centering pin 7 with an internal thread, which the main bearing body 1 faces the wall 3 of the pole Align assembly 4 and with respect to drive device 20 indicated in FIG. 1.
  • the selector shaft 2 is supported near its ends by two auxiliary bearing bodies 8 and 9, which are also fastened by means of plug-in feet 10 and 11.
  • the selector shaft 2 is designed in the form of two symmetrical sections 2a and 2b which are provided on their coupling sides with levers 13 and 14 which are connected to one another by a coupling bolt 12 which connects them to the two sections 2a and 2b of the control shaft 2 seated levers 13 and 14 penetrated.
  • the main bearing body 1 is provided with an abutment 15 for the retaining springs 16, which is integrally formed on the main bearing body 1.
  • Swiveling catch hooks 17 are arranged on the levers 13 and 14 by means of the coupling bolt 12, which hooks behind catch elements 18 during the switching-off process hook and thus prevent bouncing of the contact arrangement 19.
  • a switching shaft 2 described is particularly suitable for multi-pole circuit breakers.
  • the pole assemblies 4, as shown in FIGS. 1 and 2 are arranged next to one another and are actuated together by the control shaft 2.
  • a coherent three-, four- or multi-pole pole assembly can also be provided.
  • the advantages of the invention are that a test of the interaction between the drive, selector shaft and switch pole is made possible before the switch is finally installed. If an error is found, it is not necessary to separate the finally assembled modules again in order to replace the faulty module. This significantly reduces the time required to correct errors. This is particularly advantageous for multi-pole circuit breakers.

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Abstract

Ein Niederspannungs-Leistungsschalter enthält eine Kontaktanordnung (19), eine Antriebsvorrichtung (20) zur Betätigung der Kontaktanordnung (19) sowie eine Schaltwelle (2), die zur Übertragung einer Antriebskraft von der Antriebsvorrichtung (20) auf die Kontaktanordnung (19) dient. Eine Lageranordnung für die Schaltwelle (2) weist wenigstens einen Lagerkörper (1) auf, der mit einer die Kontaktanordnung (19) aufnehmenden Pol-Baugruppe (4) verbunden ist. Hierdurch wird eine Einheit gebildet, die unabhängig von den anderen Baugruppen des Leistungsschalters geprüft werden kann. Bei mehrpoligen Leistungsschaltern wird eine gemeinsame Schaltwelle (2) für alle Kontaktanordnungen (19) bzw. Pol-Baugruppen (4) verwendet, die etwa mittig in einem Haupt-Lagerkörper (1) und nahe den Enden in Hilfs-Lagerkörpern (8, 9) gelagert ist.

Description

Beschreibung
Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Schaltwelle
Die Erfindung betrifft einen Niederspannungs- eistungsschalter mit einer Kontaktanordnung, einer Antriebsvorrichtung zur Betätigung der Kontaktanordnung sowie mit einer Schaltwelle zur Übertragung einer Antriebskraft von der Antriebsvorrichtung auf die Kontaktanordnung und einer die Schaltwelle aufnehmenden Lageranordnung.
Niederspannungs-Leistungsschalter bestehen aus mehreren, den unterschiedlichen Teilaufgaben angepaßten Baugruppen, die bei der Fertigung der Leistungsschalter miteinander verbunden werden. Die größten Baugruppen, beziehungsweise Einheiten, bilden dabei die Schaltpole, das heißt, die aus feststehenden und bewegbaren Schaltkontakten bestehenden KontaktSysteme mit ihrer Tragisolation und Bauteilen zur Verbindung mit einer für mehrere solcher Schaltpole gemeinsamen Antriebsvor- richtung. Dabei werden die von der Antriebsvorrichtung bereitgestellten Bewegungsabläufe über eine ortsfest gelagerte Schaltwelle auf alle vorhandenen Kontaktsysteme übertragen. Bisher wird die Schaltwelle konstruktiv als Bestandteil der Antriebsvorrichtung behandelt .
Ein Beispiel hierfür ist in der DE-PS 44 16 088 gezeigt, die eine Hebelanordnung zur Übertragung einer Antriebskraft mit herkömmlichem Aufbau zeigt. Diese weist parallele Tragplatten und an diesen befestigte Begrenzungsteile auf, durch die der Abstand der Tragplatten örtlich auf einen geeigneten Abstand zur Führung gelenkig verbundener Hebel vermindert wird. Die Gelenkbolzen der Hebel sind an den Begrenzungsteilen gleitend geführt .
Die DE-PS 44 16 090 zeigt eine Lageranordnung für eine Schaltwelle eines mehrpoligen elektrischen Schaltgerätes mit einem aus parallelen Wänden gebildeten Tragwerk. Dieses weist Wellenlager mit Halbschalen auf. In der DE-OS 42 27 352 ist eine, für die aus den Schaltkammern gebildeten Poleinheiten gemeinsame, Schaltwelle dargestellt, die aus Wellenab- schnitten entsprechend den Poleinheiten zusammengesetzt ist. Die Poleinheiten ruhen auf einem Träger, der entsprechend der größten Breite der Poleinheiten bemessen ist. Weitere Darstellungen von Kraftübertragungssystemen für die Betätigung von Schaltkontakten sind in der DE-PS 28 35 879 und der DE-OS 27 26 489 beschrieben. Alle diese beschriebenen Bauweisen haben sich für die Fertigung der einzelnen Baugruppen durchaus bewährt, sie weisen aber den Nachteil auf, daß eine Funktionsprüfung erst im völlig zusammengebauten Zustand des Schalters möglich ist.
Das bedeutet, daß in mechanischer Hinsicht ein vollständig montierter Schalter vorliegt. Wird dann ein Fehler festgestellt, so ist nicht sogleich erkennbar, welche Baugruppe fehlerhaft ist. Letztlich müssen die bereits endgültig montierten Baugruppen wieder getrennt werden, um die fehlerhafte Baugruppe auszutauschen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Prüfung zu erleichtern und den Zeitaufwand für die Behebung von Fehlern zu verringern. Insbesondere soll geprüft werden, ob der vom Antrieb zur Verfügung gestellte Weg das ordnungs- gemäße Schließen der Kontaktanordnungen mit der benötigten
Kontaktkraft bewirkt
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lageranordnung für die Schaltwelle wenigstens einen mit einer die Kontaktanordnung aufnehmenden Pol-Baugruppe verbundenen Lagerkörper aufweist .
Die Baugruppe "Schaltpol" wird dadurch in sich voll funktionsfähig und kann somit auf einfache Weise geprüft werden, bevor der Schalter vollkommen montiert ist. Andererseits entstehen keinerlei Nachteile für die eigenständige Prüfbarkeit der Antriebsvorrichtung.
Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung erfolgt die Integration der Schaltwelle in die Baugruppe "Schaltpol" durch die Verwendung von wenigstens drei Lagerkörpern, von denen der zentrale oder mittlere Hauptlagerkörper an sich bekannte zusätzliche Elemente aufweist, insbesondere Federn zur Bereitstellung einer Rückhaltekraft, Endanschläge, eine Prellsperre, und Elemente zur Aufzehrung von Restenergie. Dieser mittlere Hauptlagerkörper ist vorteilhaft mit einer Wand der Pol-Baugruppe durch eine Kombination form- und kraftschlüssiger Elemente verbunden. Das können zweckmäßig zwei oder mehr Steckfüße in Verbindung mit entsprechenden Aufnähmetaschen in der Wand der Pol-Baugruppe sein und Zentrierzapfen mit Innengewinde, die den mittleren Hauptlagerkörper gegenüber der Wand der Pol-Baugruppe und gegenüber der Antriebsvorrichtung ausrichten. Nahe ihren Enden wird die Schaltwelle durch zwei Hilfslagerkörper gestützt, die zweckmäßig in gleicher oder ähnlicher Weise befestigt sind, die jedoch keine oder nur einen Teil der erwähnten zusätzlichen Funktionen besitzen. Die Herstellung und die Montage der Schaltwelle können durch eine Unterteilung der Schaltwelle in zwei symmetrische Teilstücke erleichtert werden. Der synchrone Antrieb der Teilstücke ist durch einen Kupplungsbolzen sichergestellt, der auf beiden Teilstücken der Schaltwelle sitzende Hebel durchsetzt. Der Vorteil der geteilten Schaltwelle besteht darin, daß die Teilstücke in je zwei Lagerstellen gestützt werden. Die Art der Lagerung ist folglich statisch bestimmt und somit spielarm ausführbar. Ein eventueller Fluchtungsfehler wird ohne Einfluß auf die Reibungsverhältnisse durch die Kupplung ausgegliche .
Der Hauptlagerkörper ist mit einem Widerlager für Rückhaltefedern versehen, das vorzugsweise einstückig am Hauptlagerkörper angeformt ist . Die Rückhaltefedern können schon vor der Montage der Lageranordnung am Hauptlagerkδrper angebracht sein. Die Rückhaltefedern sind dadurch platzsparend unter- gebracht und greifen vorteilhaft nach Art eines Totpunkt- oder Übertotpunktsystems am Schaltwellenhebel an. Das vermindert die Rückwirkung auf den Hauptenergiespeicher des Schalterantriebs .
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt schematisch die Anordnung der Schaltwelle in der Baugruppe "Schaltpol", in der Seitenansicht, bei geschlossener Kontaktanordnung. Die Figur 2 zeigt schematisch die Anordnung gemäß der Fig.l, bei geöffneter Kontaktanordnung.
Die Figur 3 zeigt schematisch eine Vorderansicht der Anordnung gemäß der Figur 1.
In den Figuren 1 und 2 ist die Anordnung des zentralen oder mittleren Hauptlagerkörpers 1 mit der Schaltwelle 2 dargestellt. Dieser mittlere Hauptlagerkorper 1 ist mit einer Wand 3 der Pol-Baugruppe 4 durch zwei Steckfüße 5 in Verbindung mit entsprechenden Aufnahmetaschen 6 in der Wand 3 der Pol -Baugruppe 4 und Zentrierzapfen 7 mit Innengewinde, die den Hauptlagerkorper 1 gegenüber der Wand 3 der Pol- Baugruppe 4 und gegenüber der in der Figur 1 angedeuteten Antriebsvorrichtung 20 ausrichten, verbunden. Wie in der Fig.3 gezeigt ist, wird die Schaltwelle 2 nahe ihren Enden durch zwei Hilfslagerkörper 8 und 9 gestützt, die ebenfalls mittels Steckfüßen 10 und 11 befestigt sind.
Wie näher die Figur 3 zeigt, ist die Schaltwelle 2 ist in Form von zwei symmetrischen Teilstücken 2a und 2b ausgebildet, die an ihren Kuppel- seiten mit Hebeln 13 und 14 versehen sind, die durch einen Kupplungsbolzen 12 miteinander verbunden sind, der diese auf den beiden Teilstücken 2a und 2b der Schaltwelle 2 sitzenden Hebel 13 und 14 durchsetzt. Der Hauptlagerkorper 1 ist mit einem Widerlager 15 für die Rückhaltefedern 16 versehen, das einstückig am Hauptlagerkorper 1 angeformt ist. An den Hebeln 13 und 14 sind mittels des Kupplungsbolzens 12 schwenkbare Fanghaken 17 angeordnet, die sich beim AusschaltVorgang hinter Fangelementen 18 verhaken und so ein Prellen der Kontaktanordnung 19 verhindern.
Die beschriebene Anordnung einer Schaltwelle 2 eignet sich insbesondere für mehrpolige Leistungsschalter. Bei diesen sind die Pol-Baugruppen 4, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt sind, nebeneinander angeordnet und werden gemeinsam durch die Schaltwelle 2 betätigt. Anstelle einpoliger Pol- Baugruppen kann auch eine zusammenhängende drei-, vier- oder mehrpolige Pol-Baugruppe vorgesehen sein.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß eine Prüfung des Zusammenspiels zwischen Antrieb, Schaltwelle und Schalterpol vor der endgültigen Montage des Schalters ermöglicht wird. Wird ein Fehler festgestellt, so ist nicht erforderlich, die bereits endgültig montierten Baugruppen wieder zu trennen, um die fehlerhafte Baugruppe auszutauschen. Der Zeitaufwand für die Behebung von Fehlern wird somit wesentlich verringert. Dies ist insbesondere bei mehrpoligen Leistungsschaltern vorteilhaft.

Claims

Patentansprüche
1. Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Kontaktanordnung (19) , einer Antriebsvorrichtung (20) zur Betätigung der Kontaktanordnung (19) sowie mit einer
Schaltwelle (2) zur Übertragung einer Antriebskraft von der Antriebsvorrichtung (20) auf die Kontaktanordnung (19) und einer die Schaltwelle (2) aufnehmenden Lageranordnung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lageranordnung für die Schaltwelle (2) wenigstens einen mit einer die Kontaktanordnung (19) aufnehmenden Pol-Baugruppe (4) verbundenen Lagerkörper (1) aufweist.
2. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die
Lageranordnung wenigstens drei form- und Kraftschlüssig mit einer Wand (3) der Pol-Baugruppe (4) verbundene Lagerkörper umfaßt, davon einen zentral angeordneten Hauptlagerkorper (1), der an sich bekannte zusätzliche Elemente (16; 17; 18) aufweist, und zwei Hilfslagerkörper (8; 9) nahe den Enden der Schaltwelle (2) , die keine oder nicht alle zusätzlichen Elemente des Hauptlagerkörpers (1) aufweisen.
3. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hauptlagerkorper (1) zwei oder mehr Steckfüße (5) zur Verbindung mit entsprechenden Aufnähmetaschen (6) in der Wand (3) der Pol-Baugruppe (4) und Zentrierzapfen (7) zur Ausrichtung des Hauptlagerkörpers (1) aufweist.
4. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hilfslagerkörper (8; 9) jeder einen oder mehr Steckfüße (10; 11) zur Verbindung mit entsprechenden Aufnahmetaschen (6) in der Wand (3) der Pol-Baugruppe (4) und Zentrierzapfen (7) zur Ausrichtung der Hilfslagerkörper (8; 9) aufweisen.
5. Niederspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zentrierzapfen (7) mit Innengewinde versehen sind.
6.Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die an sich bekannten zusätzlichen Elemente (16; 17 ;18)
Endanschläge, eine Prellsperre (17; 18), Vorrichtungen zur Aufzehrung von Restenergie und Rückhaltefedern (16) sind.
7. Niederspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der zentral angeordnete Hauptlagerkorper (l) ein Widerlager (15) für die nach Art eines Totpunktes oder Übertotpunktes wirkenden Rückhaltefedern (16) aufweist.
8. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Widerlager (15) einstückig am Hauptlagerkorper (1) angeformt ist .
9. Niederspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche
1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die
Schaltwelle (2) aus zwei Teilen (2a,- 2b) besteht, die an ihren Kuppelseiten mit Hebeln (13; 14) versehen sind.
10. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Teile (2a,- 2b) der Schaltwelle (2) symmetrisch ausgebildet sind.
11. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 9 und 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die
Teile (2a; 2b) der Schaltwelle (2) zur Sicherung der synchronen Betätigung miteinander verbunden sind.
12. Niederspannungs-Leistungsschalter nach den Ansprüchen 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Verbindung der Teile (2a,- 2b) der Schaltwelle (2) ein
Kupplungsbolzen (12) vorgesehen ist, der die an den Teilen (2a,- 2b) der Welle (2) vorhandenen Hebel (13; 14) durchsetzt.
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