DE60033219T2 - Drehkontaktanordnung für Hochstromschalter - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft Stromunterbrecher, und insbesondere eine Drehkontaktanordnung für Hochstrom-Stromunterbrecher.
  • Die US-Patentschrift 4 616 198 mit dem Titel "Contact Arrangement For A Current Limiting Circuit Breaker" beschreibt die frühe Verwendung eines ersten und zweiten Paars von Stromunterbrecherkontaktstücken, die in Serie geschaltet sind, um die beim Auftreten eines Überstromzustands durchgelassene Strommenge wesentlich zu reduzieren. Eine neuere Beschreibung findet sich in der am 29. Mai 1998 eingereichten US-Patentanmeldung S.N. 09/087 038, mit dem Titel "Rotary Contact Assembly For High Ampere-Rated Circuit Breakers".
  • Wenn die Kontaktstückpaare, wie in der US-Patentschrift 4 910 485 mit dem Titel "Multiple Circuit Breaker With Double Break Rotary Contact" beschrieben, auf einem einzigen bewegliche Kontaktarm angeordnet sind, müssen einige Mittel vorgesehen werden, um sicherzustellen, dass die gegenüberliegenden Kontaktstückpaare beim Schließen eine Wischwirkung erzeugen, um eventuell auf den Berührungsflächen entstandene Oxide oder sonstige Verunreinigungen zu beseitigen.
  • Eine Anordnung zum Erzeugen einer solchen Wischbewegung in Stromunterbrechern, die schwenkbar angeordnete Kontakte enthält, ist in der US-Patentschrift 5 361 051 mit dem Titel "Pivoting Circuit Breaker Arm Assembly" beschrieben. Diese Anordnung weist einen länglichen Schlitz auf, der in dem beweglichen Kontaktarm ausgebildet ist, um beim Schließen des Kontakts eine Wischwirkung zu erzeugen. Frühe Lehren hinsichtlich der Verwendung eines mit Schlitzen versehenen beweglichen Kontaktarms zum Wischen der Stromunterbrecherkontaktstücke finden sich in der US-Patentschrift 4 756 628 mit dem Titel "Circuit Breaker" sowie in der US-Patentschrift 4 484 164 mit dem Titel "Braidless Movable Contact With Wiping Action".
  • In sogenannten "Vakuum"-Stromkreisunterbrechern, bei denen ein kontinuierliches Wischen der Berührungsflächen für den Langzeitbetrieb unbedingt erforderlich ist, wird die Wischbewegung erreicht, indem zusätzlich zu den Kontaktschließfedern eine Wischfeder hinzugefügt ist, um die Kontakte, nachdem die Schließfedern anfänglich in Eingriff gekommen sind, in der parallelen Ebene weiterzubewegen. Ein Beispiel einer in Vakuumstromunterbrechern verwendeten Wischfeder lässt sich dem Kanadische Patent CA 1 098 570 mit dem Titel "Contact Controller For Vacuum-Type Circuit Interrupter" entnehmen.
  • Die Patentanmeldung EP-A-0 889 498 offenbart eine bewegliche Kontaktanordnung eines Leitungsschutzschalters entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und 9.
  • Es wäre von wirtschaftlichem Vorteil, Drehkontakte zu ermöglichen, die bei geschlossenem Kontakt eine Wischwirkung aufweisen, ohne dass der Einsatz länglicher Schwenköffnungen in den Kontaktarmen und einer Hilfswischfeder erforderlich ist.
  • In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein automatisches Kontaktwischen zwischen den Stromunterbrecher-Drehkontakten bei geschlossenem Kontakt zum Entfernen von Verunreinigungen und Oxiden von den Kontaktflächen mit minimal erhöhten Herstellungskosten geschaffen. Die Stromunterbrecher-Drehkontaktanordnung verwendet einen gemeinsamen Drehzapfen zwischen der Rotoranordnung und dem Drehkontaktarm. Ein Paar exzentrische Expansionsfedern stehen an einem Ende unmittelbar mit dem Rotor in Eingriff und stehen an ihrem gegenüber liegenden Ende über eine Gestängeanordnung mit dem Drehkontaktarm in Eingriff. Die Rotoranordnung ist mit voneinander unabhängigen Drehzapfen versehen, und die beweglichen Kontaktarme stellen sicher, dass sich die Kontakte schließen, bevor die Drehbewegung der Rotoranordnung beendet ist. Die durch die Rotoranordnung in Drehrichtung vorgesehene zusätzliche Kraft wird dann in eine laterale Verschiebung der beweglichen Kontakte bezüglich der feststehenden Kontaktstücke übersetzt, was eine Kontaktwischfunktion hervorruft.
  • Ein verändertes Ausführungsbeispiel verwendet einen gemeinsamen Drehgelenkpunkt zwischen der Rotoranordnung und den beweglichen Kontaktarmen, während mittels einer feststehenden Kontaktunterstützungsfeder nach dem Schließen eine geringe Bewegung erzeugt wird.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die Zeichnungen eingehender beschrieben:
  • 1 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht eine Stromunterbrecher-Drehkontaktanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht einer Komponente der Rotor- und Kontaktarmanordnung in der Drehkon taktanordnung nach 1, wobei die Kontakte in der ÖFFNUNGS-Stellung dargestellt sind;
  • 3 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht der Rotor- und Kontaktarmanordnung nach 1, wobei die Kontakte sich in der endgültigen SCHLIESS-Stellung befinden;
  • 4 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Rotors und des Kontaktarms nach 1, wobei sich die Kontakte in der endgültigen SCHLIESS-Stellung befinden;
  • 5 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels der Rotor- und Kontaktarmanordnung in der Drehkontaktanordnung nach 1, wobei sich die Kontakte in der ÖFFNUNGS-Stellung befinden;
  • 6 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach 5, mit den Kontakten in der anfänglichen SCHLIESS-Stellung; und
  • 7 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach 5, mit den Kontakten in der endgültigen SCHLIESS-Stellung.
  • Die in 1 gezeigte Stromunterbrecher-Drehkontaktanordnung 10 ähnelt jener, die in der oben erwähnten US-Patentschrift 4 649 247 und in der oben erwähnten, am 29. Mai 1998 eingereichten US-Patentanmeldung S.N. 09/087 038 mit dem Titel "Rotary Contact Assembly For High Ampere-Rated Circuit Breakers" beschrieben ist, die beide hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sind. Gegenüberliegende Netz- und Lastlaschen 11, 12 sind hinsichtlich eines Anschlusses an ein zugeordnetes elektrisches Verteilersystem bzw. einen geschützten elektrischen Stromkreis angepasst. Feststehende Kontaktstücke 24, 26 sind mit den Netz- und Lastlaschen verbunden, während die beweglichen Kontakte 23, 25 an den Enden beweglicher Kontaktarme 21, 22 angebracht sind, um eine bewegliche Verbindung mit den zugehörigen feststehenden Kontaktstücken herzustellen, um die Stromkreisverbindung mit den Netz- und Lastlaschen 11, 12 zu vervollständigen. Wie in der oben erwähnten, am 29. Mai 1998 eingereichten US-Patentanmeldung S.N. 09/087 038 mit dem Titel "Rotary Contact Assembly For High Ampere-Rated Circuit Breakers" beschrieben, basieren die beweglichen Kontaktarme 21, 22 auf einer ganzheitlichen Konstruktion und rotieren in der Rotor- und Kontaktarmanordnung 15 um den Kontaktarmdrehzapfen 27, wenn sie in Reaktion auf den (nicht gezeigten) Stromunterbrecherbetätigungsmechanismus durch eine Verbindung über die Stifte 18 und das Paar von gegenüberliegenden Hebeln 16, 17 gedreht werden. Die Lichtbögen, die entstehen, wenn die Kontakte 23, 24 und 25, 26 bei Überlastungsbedingungen des Stromkreises getrennt werden, werden in den Lichtbogenkammern 13, 14 gekühlt und gelöscht, um den durch den geschützten Schaltkreis fließenden Strom zu unterbrechen. Gemäß der Erfindung dreht sich der Rotor 19 in Reaktion auf den Stromunterbrecherbetätigungsmechanismus um einen Rotordrehzapfen 20 und tritt mit den beweglichen Kontaktarmen 21, 22 in Wechselwirkung, wie am besten in 2 zu sehen, auf die nun eingegangen wird.
  • Die Kontaktanordnung 15 in der Stromunterbrecher-Drehkontaktanordnung 10 nach 1 ist in 2 als ein Rotor 19 in Form eines Paars gegenüberliegender Rotoren gezeigt, wobei für Zwecke der Übersichtlichkeit lediglich einer davon dargestellt ist. Die gegenüberliegenden Rotoren 19 sind mit den bewegliche Kontaktarmen 21, 22 über Stifte 29 verbunden, die sich in Schlitze 28 erstrecken, die in entgegengesetzten Seiten der Rotoren ausgebildet sind. Zwischen den Stiften 28 sind Druckfedern 30 angeordnet, um eine gleichzeitige Rotation der Rotoren und der beweglichen Kontaktarme um den Rotordrehzapfen 20 und um den Kontaktarmdrehzapfen 27 zu ermöglichen. Gemäß der Erfindung ist der Rotordrehzapfen 20 gegenüber den Kontaktarmdrehzapfen 27 um einen vorbestimmten Abstand "d" versetzt, und die feststehenden Kontaktstücke 24 sind um einen vorbestimmten Abstand "x" länger als die beweglichen Kontakte 23, um zwischen den beweglichen Kontaktstücken 23, 25 und den feststehenden Kontaktstücken 24, 26 ein automatisches Kontaktwischen vorzusehen.
  • Wenn die Kontaktanordnung 15 beim Schließen des Kontakts, wie in 3 gezeigt, im angezeigten Uhrzeigersinn gedreht wird, drehen sich die beweglichen Kontaktarme 21, 22 um den Kontaktarmdrehzapfen 27, um die beweglichen Kontakte 23, 25 in einen anfänglichen Berührungskontakt mit den feststehenden Kontaktstücken 24, 26 zu bringen, bevor die Rotoren 19 die Drehung um den Rotordrehzapfen 20 vollendet haben.
  • Wie in 4 gezeigt, setzt der Rotor 19 seine Drehung um den Rotordrehzapfen 20 von der gestrichelt gezeichneten anfänglichen Position in die in durchgezogenen Linien angezeigte endgültige Stellung fort. Die fortgesetzte Drehung des Rotors bewirkt, dass sich die beweglichen Kontaktarme 21, 22 und beweglichen Kontaktstücke 23, 25 von der gestrichelt gezeichneten anfänglichen Position in die in durchgezogenen Linien gezeichnete endgültige Stellung um den Kontaktarmdrehzapfen 27 bewegen, wodurch die beweglichen Kontakte veranlasst werden, sich in der angezeigten Richtung quer über die feststehenden Kontaktstücke zu bewegen, um die Kontaktwischwirkung zu erzeugen. Im folgenden wird anhand von 5 und 7 eine alternative Anordnung zum Erzeugen einer Kontaktwischwirkung mittels der Drehkontaktanordnung 15 erläutert, die in der oben erwähnten US-Patentanmeldung mit dem Titel "Rotary Contact Assembly For High Ampere-Related Circuit Breakers" beschrieben ist. Der Rotor 19 dreht sich gemeinsam mit dem beweglichen Kontaktarmdrehzapfen 27 und ist in der weiter oben beschriebenen Weise über die Gruppierung von in Schlitzen 28 angeordneten Stiften 29 und mittels Expansionsfedern 30 an dem Drehzapfen des beweglichen Kontaktarms angebracht. Die bewegliche Kontakte 23, 25 sind in demselben Ausmaß wie im vorliegenden weiter oben beschrieben kleiner als die feststehenden Kontaktstücke 24, 26. Die feststehenden Kontaktstücke sind in einer mit einer Druckfeder 32 versehenen Festkontaktstückfassung 31 angeordnet. Wenn der Rotor 19 in der im Uhrzeigersinn angezeigten Richtung aus der in 5 dargestellten Kontakt-ÖFFNUNGS-Stellung in die in 6 gezeigte anfängliche Kontakt-SCHLIESS-Stellung gedreht wird, treffen die beweglichen Kontakte 23, 25 auf die feststehenden Kontaktstücke 24, 26 auf, wodurch die Druckfeder 32 in die Stellung komprimiert wird, die in der in 7 dargestellten endgültigen SCHLIESS-Stellung gezeigt ist. Das Herunterdrücken der festen Kontakte 24, 26 innerhalb der Kontaktstückfassungen 31 veranlasst, dass sich die beweglichen Kontakte 23, 25 längs der Oberfläche der gedrückten feststehende Kontaktstücke 24, 26 in der gestrichelt gezeichneten Weise bewegen, um die automatische Kontaktwischfunktion zu erzeugen.
  • Im vorliegenden wurden zwei voneinander unabhängige Anordnungen zum Erzeugen einer Kontaktwischfunktion zwi schen den feststehenden und beweglichen Kontakten in Drehkontaktanordnungen verwendenden Stromunterbrechern veranschaulicht. Das Vorsehen größerer feststehender Kontaktstücke ermöglicht das Auftreten eines solchen Kontaktwischens, wenn für die beweglichen Kontakte jenseits der Kontaktschließfunktion eine zusätzliche Kraftfunktion bereitgestellt wird.

Claims (12)

  1. Bewegliche Kontaktanordnung eines Leitungsschutzschalters, aufweisend: eine Rotoranordnung (19) mit einem ersten Paar von Schlitzen (28) auf gegenüberliegenden Umfangsstellen; einen beweglichen Kontaktarm (21, 22) mit einem auf gegenüberliegenden Enden angeordneten beweglichen Kontakt (23, 25) und einen Kontaktdrehzapfen (27) durch seinen mittigen Abschnitt; und eine zwischen den Rotoranordnungsschlitzen angebrachte Federanordnung (30), die den Kontaktarm mit der Rotoranordnung verbindet; dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Rotoranordnungs-Drehzapfen (20) durch einen nicht-mittigen Abschnitt der Rotoranordnung (19) aufweist.
  2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, mit einem in der Nähe des beweglichen Kontaktes (23, 25) angeordneten festen Kontakt (24, 26).
  3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, wodurch eine Drehung der Rotoranordnung (19) und des beweglichen Kontaktarms (21, 22) den beweglichen Kontakt (23, 25) in Kontakt mit dem festen Kontakt (24, 26) treibt.
  4. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, wobei eine weitere Drehung der Rotoranordnung (19) nach vollendeter Drehung des beweglichen Kontaktarms (21, 22) den beweglichen Kontakt (23, 25) entlang einer Gegenoberfläche des festen Kontaktes (24, 26) bewegt, um eine Kontaktwischwirkung zu erzeugen.
  5. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei der feste Kontakt (24, 26) länger als der bewegliche Kontakt (23, 25) ist.
  6. Kontaktanordnung nach Anspruch 4, wobei der Rotoranordnungs-Drehzapfen (20) von den beweglichen Kontaktarm (21, 22) in einem vorbestimmten Bewegungsabstand für den beweglichen Kontakt (23, 25) entlang der Gegenoberfläche des festen Kontaktes (24, 26) angeordnet ist.
  7. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, wobei die Federanordnung (30) mehrere auf gegenüberliegenden Oberflächen der Rotoranordnung (19) angeordnete Zugfedern (30) aufweist.
  8. Kontaktanordnung nach Anspruch 7, wobei die Rotoranordnung (19) ein Paar runder Rotoren aufweist, wovon einer auf jeder Seite des beweglichen Kontaktarms angeordnet ist.
  9. Bewegliche Kontaktanordnung eines Leitungsschutzschalters, aufweisend: eine Rotoranordnung (19) mit einem ersten Paar von Schlitzen (28) auf gegenüberliegenden Umfangsstellen und einem Rotoranordnungs-Drehzapfen (20) durch seinen mittigen Abschnitt; einen beweglichen Kontaktarm (21, 22) mit einem auf gegenüberliegenden Enden angeordneten beweglichen Kontakt (23, 25) und einen Kontaktdrehzapfen (27) durch einen mittigen Abschnitt der Rotoranordnung (19); und eine zwischen den Rotoranordnungsschlitzen (28) angeordnete Rotoranordnungsfeder (30), die den Kontaktarm (21, 22) mit der Rotoranordnung (19) verbindet, um eine Bewegung des beweglichen Kontaktarms (21, 22) relativ zur Rotoranordnung (19) zu ermöglichen; dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: eine feste Kontaktanordnung mit einem festen Kontakt (24, 26), der gegenüber dem beweglichen Kontakt (23, 25) angeordnet ist, wobei die feste Kontaktanordnung einen unter dem festen Kontakt (24, 26) liegenden festen Kontaktkompressionsring (32) enthält.
  10. Kontaktanordnung nach Anspruch 9, wobei die feste Kontaktanordnung eine Aufnahme (31) enthält, und der feste Kontakt (24, 26) und die Kompressionsfeder (32) innerhalb der Aufnahme (31) aufgenommen sind.
  11. Kontaktanordnung nach Anspruch 9, wobei der feste Kontakt (24, 26) länger als der bewegliche Kontakt (23, 25) ist, um eine Relativbewegung zwischen dem beweglichen Kontakt (23, 25) und dem festen Kontakt (24, 26) bereitzustellen, wenn die Kompressionsfeder (32) bei einem Auftreffen zwischen dem beweglichen Kontakt (23, 25) und dem festen Kontakt (24, 26) komprimiert wird.
  12. Kontaktanordnung nach Anspruch 11, wobei die Relativbewegung zwischen den beweglichen Kontakten (23, 25) und dem festen Kontakt (24, 26) eine Kontaktwischwirkung erzeugt.
DE60033219T 1999-08-27 2000-08-21 Drehkontaktanordnung für Hochstromschalter Expired - Lifetime DE60033219T2 (de)

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