MEHRPOLIGER NIEDERSPANNUNGS-LEISTUNGSSCHALTER MIT EINER SCHALTWELLE

Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen, insbesondere dreipoligen Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer für alle Pole gemeinsamen Schaltwelle, mit aus jeweils wenigstens zwei Schaltkammern zusammengesetzten Poleinheiten und mit einer für alle Poleinheiten gemeinsamen Antriebsvorrichtung.

Ein Leistungsschalter dieser Art ist beispielsweise durch die DE-A-35 42 746 bekannt geworden. Die hieraus und aus anderen Patentdokumenten ersichtliche Bauweise von Leistungsschaltern ist grundsätzlich für Leistungsschalter mit einem beiliebigen Nennstrom brauchbar. Dabei ist es bekannt, Leistungsschalter für einen sehr hohen Nennstrom, der 4000 A übersteigen kann, durch eine Kombination von Baugruppen zu konstruieren, die für einen niedrigen Nennstrom bemessen sind. Dies betrifft insbesondere die eigentlichen stromübertragenden Teile, wie Kontaktsysteme und Lichtbogenlöschkammern. Ein in dieser Weise aufgebauter Leistungsschalter ist in der EP-A-0 320 412 beschrieben.

Ein Merkmal der baukastenartig auf einen hohen Nennstrom erweiterten Leistungsschalter ist ihre gegenüber den Ausführungen für niedrigere Nennströme unter Umständen bedeutend vergrößerte Breite. Diese bringt das Problem mit sich, daß normale und ansonsten nicht störende Maßabweichungen der zusammengefügten Komponenten summiert auftreten, was die Funktion des Leistungsschalters beeinträchtigen oder sogar seinem ordnungsgemäßen Zusammenbau entgegenstehen kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl beim Zusammenbau der Komponenten des Schalters als auch beim Zusammenwirken des Schalters mit einem Einschubrahmen aufgrund von Maßabweichungen auftretende Schwierigkeiten zu beheben.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

• die Schaltwelle entsprechend der Anzahl der Poleinheiten in Wellenabschnitte geteilt ist,
• der Wellenabschnitt der mittleren Poleinheit an beiden Enden einen zentrischen Zapfen und einen nahe dem Zapfen befestigten Hebel mit einem Durchgangsloch zur Aufnahme eines Kupplungsbolzens besitzt und
• die an den mittleren Wellenabschnitt anschließenden seitlichen Wellenabschnitte an ihrem dem mittleren Wellenabschnitt zugewandten Ende eine zur Aufnahme des zentrischen Zapfens vorgesehene zentrische Offnung und nahe der zentrischen Öffnung gleichfalls einen Hebel mit einem Durchgangsloch zur Aufnahme des Kupplungsbolzens besitzen.

Auf diese Weise kann die Schaltwelle als für die Funktion des Leistungsschalters wichtiges Bauteil nicht nur leichter hergestellt werden, sondern wird durch die Unterteilung sowohl gegen Maßabweichungen in der Längsrichtung als auch gegen Fehler der gegenseitigen Fluchtung der Poleinheiten weitgehend unempfindlich.

Durch die erwähnten Maßabweichungen kann auch die Gesamtbreite des Leistungsschalters von einem Sollwert beträchtlich abweichen. Dieses besonders beim Zusammenwirken des Leistungsschalters mit einem Einschubrahmen störende Problem kann nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch behoben werden, daß

• das Tragwerk des Leistungsschalters einen Träger aufweist, der für die gesamte Breite aller Poleinheiten einschließlich eines sich aufgrund von Toleranzen ergebenden maximalen Übermaßes bemessen ist und
• an beiden seitlichen Enden des Trägers Seitenwände angebracht sind.

Unabhängig von der Summe der Teilmaße seiner Komponenten besitzt somit der Leistungsschalter stets eine nur mit der Toleranz eines Teiles, nämlich des Trägers, behaftete Breite auf.

Gleichfalls für die Anwendung als einschiebbarer Leistungsschalter vorteilhafte Eigenschaften kann der Leistungsschalter dadurch erhalten, daß

• in dem Leistungsschalter eine sich quer zu dessen Fahrrichtung erstreckende und seitlich über die Seitenwände überstehende und mit Kulissenhebeln versehene Fahrwelle angeordnet ist. und
• die Fahrwelle in den Poleinheiten gelagert ist und Öffnungen der Seitenwände mit Spiel durchsetzt.

Hierdurch wird nämlich erreicht, daß die Einfahrkräfte symmetrisch auf den Leistungsschalter übertragen werden und dort angreifen, wo der Kraftbedarf im wesentlichen auftritt, nämlich an den Trennkontakten der Poleinheiten.

Eine besondere spielarme Kupplung der Wellenabschnitte, die aber zugleich den erwünschten Ausgleich von Fluchtungsfehlern gewährleistet, ist dadurch zu erzielen, daß

• die Wellenabschnitte wenigstens je einen weiteren Hebel besitzen und
• die Kupplungsbolzen jeweils wenigstens einen der zusätzlichen Hebel der seitlichen Wellenabschnitte durchsetzen.

Die Kupplungsbolzen können bei bei dieser Anordnung zugleich die Verbindung mit Isolierkoppeln bilden, die zur Übertragung der Bewegung der Schaltwelle auf die Kontaktanordnungen der Poleinheiten des Leistungsschalters dienen.

Ferner kann zur Festigkeit und Spielarmut dadurch beigetragen werden, daß

• zwischen den Poleinheiten im Tragwerk jeweils eine Zwischenwand angeordnet ist und
• in der Zwischenwand eine Lagerbuchse für den zentrischen Zapfen des mittleren Wellenabschnittes abgestützt ist, wobei in der Zwischenwand eine dem Schwenkwinkel der Schaltwelle beim Schalten angepaßte bogenförmige Öffnung zum Durchtritt des Kupplungsbolzens angebracht ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt einen dreipoligen Niederspannungs-Leistungsschalter in einer Frontansicht mit abgenommenem Bedienungspult.

In den Figuren 2, 3 und 4 sind ein mittlerer sowie zwei seitlich an den mittleren Wellenabschnitt anschließende Wellenabschnitte als Einzelteile gezeigt.

Eine aus Wellenabschnitten gemäß den Figuren 2, 3 und 4 zusammengesetzte Schaltwelle mit darauf sitzenden Hebeln und Kupplungsbolzen ist in der Figur 5 gezeigt.

Die Figur 6 zeigt eine Einzelheit im Bereich der Verbindung von zwei Wellenabschnitten.

In der Figur 7 ist eine Einzelheit einer zwischen zwei Poleinheiten des Leistungsschalters angeordneten Zwischenwand dargestellt.

Der Leistungsschalter 1 gemäß der Figur 1 besitzt eine Schaltwelle 2, die für alle aus Schaltkammern 3 zusammengesetzten Poleinheiten 9 gemeinsam ist und die sich dementsprechend über die gesamte Breite des Leistungsschalters 1 erstreckt. Die Poleinheiten 9 sind in einem mit Seitenwänden 4 versehenen Tragwerk 5 zusammen mit einer Antriebsvorrichtung 6 aufgenommen, die einen Betätigungshandgriff zum Spannen eines Federspeichers besitzt. Zusätzlich kann der Federspeicher durch einen Motor spannbar sein, wie dies an sich bekannt ist. Ein angedeuteter Einschubrahmen 8 trägt an seiner Innenseite Fahrschienen 10 für seitlich am Leistungsschalter 1 angebrachte Fahrrollen 11. Eine seitlich der Antriebsvorrichtung 6 in dem Tragwerk 5 befestigte Fahrvorrichtung 12 weist einen Lagerbock 13 auf und eine sich ebenfalls über die gesamte Breite des Leistungsschalters 1 erstreckende Fahrwelle 14 auf, an deren über die Seitenwände überstehenden Enden je ein Kulissenhebel 15 befestigt ist, der mit einem durch die Fahrrollen 11 verdeckten, als ortsfestes Widerlager dienenden Bolzen zusammenwirkt. Zur Drehung der Fahrwelle 14 enthält der Lagerbock eine Gewindespindel 16, deren eines Ende an der Frontseite des Leistungsschalters 1 zur Bedienung zugänglich ist.

Das Tragwerk 5 weist einen Träger 20 auf, der ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann und der sich über die gesamte Breite des Leistungsschalters 1 erstreckt. Dabei ist der Träger 20 so bemessen, daß er der Summe der Breite der Poleinheiten 9 einschließlich eines erforderlichen gegenseitigen Abstandes und des denkbar höchsten Übermaßes entspricht, das die genannte Anordnung aufgrund von Toleranzen besitzen kann. Den äußeren seitlichen Abschluß des Tragwerkes 5 bilden die schon erwähnten Seitenwände 4, die sich somit im Normalfall in einem gewissen Abstand von den äußeren Poleinheiten 9 befinden. Als Ergebnis dieser Gestaltung besitzt der Leistungsschalters 1 eine von den Maßabweichungen der Schaltkammern und der aus ihnen zusammengesetzten Poleinheiten 9 unabhängige und nur durch das Tragwerk 5 bestimmte Breite. Damit ist insbesondere sichergestellt, daß die Fahrschienen 10 und Fahrrollen 11 zuverlässig zusammenwirken können.

Die Schaltwelle 2 ist aus drei Wellenabschnitten 21, 22 und 23 zusammengesetzt, deren Gestaltung näher den Figuren 2, 3 und 4 zu entnehmen ist.

Der Wellenabschnitt 21 ist als mittleres Teilstück ausgebildet, das mit dem linken Wellenabschnitt 22 und mit dem rechten Wellenabschnitt 23 kuppelbar ist. Hierzu besitzt der Wellenabschnitt 21 an beiden Enden je einen zentrischen Zapfen 24 und nahe den Zapfen jeweils einen Hebel 25, der ein Durchgangsloch 26 für einen Kupplungsbolzen 35 aufweist.

Der linke Wellenabschnitt 22 und der rechte Wellenabschnitt 23 sind spiegelbildlich gestaltet und besitzen jeweils an ihrem dem mittleren Wellenabschnitt 21 zugewandten Ende eine zentrische Öffnung 27 sowie nahe dieser Öffnung einen Hebel 30 mit einem Durchgangsloch 31 für einen Kupplungsbolzen 35. In der Figur 1 sind der linke und der rechte Wellenabschnitt sichtbar, während der mittlere Wellenabschnitt 21 durch die vorgelagerte Antriebsvorrichtung 6 verdeckt ist.

Alle beschriebenen Wellenabschnitte 21, 22 und 23 sind ferner zur Verbindung mit den Kontaktsystemen der Schaltkammern 3 mit weiteren Hebeln 32 versehen, durch die sich die Kupplungsbolzen 35 erstrecken (Figur 1). Die Kupplungsbolzen 35 erfassen in bekannter Weise Isolierkoppeln 34, durch welche die Kontaktanordnungen in den Poleinheiten 9 betätigbar sind.

Die beschriebene Gestaltung der Schaltwelle 2 und des Tragwerkes 5 ermöglichen eine unkomplizierte Montage des Leistungsschalters 1 aus seinen wesentlichen Baugruppen. Als vorgefertigte Baueinheiten können die Antriebsvorrichtung 6, die Poleinheiten 9 und das Tragwerk 5 bereitgestellt werden. In den Poleinheiten 9 befinden sich die Wellenabschnitte 21, 22 und 23, die nun durch einfaches Zusammenstecken gegeneinander grob zentriert werden. Anschließend werden die erwähnten Kupplungsbolzen 35 in die Hebel 25 und 30 eingeführt. Nach außen abgeschlossen wird der Leistungsschalter 1 in der Breite durch die erwähnten Seitenwände 4, die einen gewissen Abstand zu den Seitenwänden der äußeren Poleinheiten 9 besitzen.

Näher ersichtlich ist die Kupplung der Wellenabschnitte und deren Lagerung aus den Figuren 5, 6 und 7, die nachstehend erläutert werden.

In der Figur 5 sind nur die drei zuvor beschriebenen fluchtenden Wellenabschnitte 21, 22 und 23 mit den darauf sitzenden Hebeln 32 gezeigt. Wie man erkennt, sind die Kupplungsbolzen 35 länger als die zugehörigen Wellenabschnitte 22 und 23 ausgebildet, derart, daß die Kupplungsbolzen 35 sämtliche auf den Wellenabschnitten 22 und 23 sitzenden Hebel 30 und 32 und zusätzlich den Hebel 25 des anschließenden mittleren Wellenabschnittes 21 durchsetzen.

Durch die verbleibenden Hebel 32 des mittleren Wellenabschnittes 21 erstreckt sich ein kürzerer Bolzen 37, der nur die Verbindung mit den Isolierkoppeln 34 der mittleren Poleinheit 9 herstellt. Dadurch, daß sich die Kupplungsbolzen 35 durch mehrere Hebel erstrecken, ist ihr Spiel gegenüber diesen Hebeln und dementsprechend das Spiel der gesamten Kupplung sehr gering. Dennoch werden Fluchtungsfehler der Wellenabschnitt 21, 22 und 23 überbrückt, weil im jeweils anschließenden Wellenabschnitt nur einer bzw. zwei Hebel erfaßt werden. Für die sichere Übertragung eines großen Drehmoments ist es von Bedeutung, daß die Kupplungsbolzen mit einem durch die Hebel 25, 30 und 32 bedingten Radius bezüglich der Wellenachse angreifen.

Die Wellenanordnung ist nicht nur an den Enden, sondern auch im Bereich der Kupplungsstellen gelagert. Einzelheiten sind der Figur 6 zu entnehmen, die den in der Figur 5 mit einem strichpunktierten Kreis markierten Ausschnitt vergrößert zeigt. Wie man erkennt, durchsetzen die Wellenabschnitte 21 und 23 eine Zwischenwand 38 im Tragwerk 5 des Leistungsschalters 1. Auf dem zentrischen Zapfen 24 des mittleren Wellenabschnittes 21 befindet sich eine Lagerbuchse 40, die ungeteilt ausgebildet sein kann. Aufgrund der relativ geringen axialen Baulänge der Lagerbuchse 40, die mit einem Absatz 41 in der Zwischenwand 40 abgestützt ist, vermag auch diese Anordnung geringe Abweichungen von der Fluchtung der Wellenabschnitte 21 und 23 zu überbrücken. Damit ist sichergestellt, daß die drei Wellenabschnitte trotz ihrer großen axialen Baulänge und eines großen zu übertragenden Drehmomentes verkantungsfrei und leichtgängig betätigbar sind.

Bei der Anordnung gemäß den Figuren 5 und 6 durchsetzt der Kupplungsbolzen 35 die Zwischenwand 38. An dieser Stelle ist die Zwischenwand 38 gemäß der Figur 7 mit einer bogenförmigen Öffnung 42 versehen, die entsprechend dem begrenzten Schwenkwinkel der Wellenanordnung beim Schalten nur etwa 60° überdeckt.

In der Figur 5 sind ferner Antriebshebel 43 gezeigt, welche die Antriebskraft von der Antriebsvorrichtung 6 (Figur 1) auf die Schaltwelle 2 übertragen.

Für das ordnungsgemäße Zusammenwirken des Leistungsschalters 1 mit dem Einschubrahmen 8 ist es von Bedeutung, daß die in bekannter Weise vorgesehenen Trennkontakte zuverlässig in Eingriff gebracht werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Fahrwelle 14 in den Poleinheiten 9 gelagert ist und Öffnungen in den Seitenwänden mit Spiel durchsetzt. Die Kräfte werden auf diese Weise nicht über das Tragwerk 5, sondern direkt übertragen, da sich die bewegbaren Elemente der Trennkontakte an den Poleinheiten befinden. Im Bereich der linken Seitenwand 4 ist in der Figur 1 eine gegenüber dem Durchmesser der Fahrwelle 14 vergrößerte Durchtrittsöffnung 36 gezeigt.