MEHRPOLIGES ELEKTRISCHES SCHALTGERÄT

Die Erfindung betrifft ein mehrpoliges elektrisches Schaltgerät mit zumindest zwei Schaltpolen, mit einem Antriebsmechanismus und mit einer unter der Einwirkung des Antriebsmechanismus um eine von Drehlagern gebildete Drehachse drehbaren Schaltwelle, bei dem jeder der Schaltpole jeweils eine Strombahn 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 Bildung der Schaltwelle jeweils verbunden sind. - Diese Schaltgeräte dienen zum Unterbrechen der einzelnen Phasen eines mehrphasigen Hauptstromkreises, wobei die Teile des Schaltgerätes, 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 Antriebsmechanismus gemeinsam betätigen zu können. Ausführungsformen gattungsgemäßer mehrpoliger Schaltgeräte sind aus den Patentschriften EP 0 542 636 B1, EP 1 454 331 B1 und DE 199 10 032 C1 bekannt.

Bei dem aus der EP 0 542 636 B1 bekannten Schaltgerät sind die Schaltwellensegmente benachbarter der Schaltpole zur Bildung der Schaltwelle jeweils mittels zumindest zweier Verbindungsstränge verbunden, die sich jeweils in einem Abstand parallel zur Drehachse erstrecken. Die beiden Verbindungsstränge sind dabei aus korrespondierenden Anschlusselementen in Form separater Verbindungsstangen und korrespondierender Öffnungen der Schaltwellensegmente gebildet.

In der EP 2 099 044 A2 wird ein elektrisches Schaltrastwerk beschrieben, welches einen Kupplungsabschnitt an der Abtriebseinheit aufweist mit einer abschnittsweisen Verzahnung an einer der Antriebswelle zuweisenden Seite.

Die WO 2005/069324 A1 offenbart einen modularen Schalter mit einer Vielzahl von Schaltpolen. Die Schaltpole sind über Elemente, die an ihrer Drehachse angeordnet sind, miteinander verbunden.

Ausgehend von einem mehrpoligen elektrischen Schaltgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (EP 0 542 636 B1) ist es Aufgabe der Erfindung, ein möglichst passgenaues 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 Anschlusselemente zum Verbinden der Schaltwellensegmente erforderlich, 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 vorteilhafter, montagetechnisch leicht zu handhabender Weise möglich. Weiterhin ist bei dem erfindungsgemäßen mehrpoligen elektrischen Schaltgerät vorgesehen, dass die korrespondierenden Anschlusselemente Paare vom männlich-weiblich 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 Kopplungselemente ausgebildet sind, wobei die zweiten Abschnitte als Laschen geformt sein können, die sich quer zur Drehachse der Schaltwelle erstrecken.

Bei mehrpoligen elektrischen Schaltgeräten, bei denen separate Schaltpolgehäuse jeweils aus zwei Halbschalen zusammengesetzt sind und jeweils eine isolierende Umhüllung eines Schaltraumes zur Aufnahme jeweils eines einzelnen der Schaltpole 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 Anschlusselemente erstreckende, nach Art eines gebogenen Langloches 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 gehaltenen 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 Energieverteilernetzes, insbesondere eines Niederspannungsnetzes. Den Schaltkontakten 2, 3 ist ein erstes und den Schaltkontakten 4, 5 ein zweites Lichtbogenlöschglied zugeordnet, wobei die Lichtbogenlöschglieder 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 mechanisches 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 Antriebsmechanismus 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 Isolierabdeckung 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 parallel 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 weiteren Schalträumen sind Schaltkontakte weiterer Schaltpole angeordnet. Mittels Leitungsanschlüssen 17 sind die Enden der Strombahn 6 jedes der Schaltpole 7 jeweils mit zumindest einer elektrischen Leitung 18 der jeweiligen Hauptstrombahn des Energieverteilernetzes elektrisch verbunden. Die separaten Schaltpolgehäuse 10 sind zwischen einem als Boden ausgebildeten ersten Teil 21 und einem als Zwischendeckel ausgebildeten zweiten Teil 22 eines Umgehäuses 20 angeordnet. Ein die Isolierabdeckung bildendes drittes Teil 23 des Umgehäuses dient in üblicher Weise zum Abdecken von hier nicht weiter dargestelltem Zubehör, der in Aufnahmetaschen des Zwischendeckels angeordnet ist.

Gemäß der Figur 2 ist das erfindungsgemäße mehrpolige elektrische Schaltgerät 1 als ein dreipoliger Niederspannungs-Leistungsschalter in Form eines Kompaktschalters in "Kassettenbauweise" ausgebildet. Er weist also drei Schaltpole auf, die jeweils in einem der separaten Schaltpolgehäuse 10 aufgenommen 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 einer 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 Kontaktanordnung der Schaltpole 7 weist jeweils ein aus Isolierstoff gebildetes, einstückiges Schaltwellensegment 280 auf, das eine 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 Kontakthebel 31 in den Figuren 4 und 5 ist in seiner EIN-Stellung gezeigt, in der seine beiden Kontaktstücke an gegenüberliegenden 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 verlaufender 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 Bolzen 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 einem 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 Verbindungsstränge 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 ausgebildet, 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 Stützlager 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 Antriebshebel 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 Lagermittel 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 Anschlusselemente 36, 38 erstrecken und nach Art eines gebogenen Langloches ausgebildete sind.