DE69710581T2

DE69710581T2 - Schaltgerät wie umpolschalter für eine elektrische anlage

Info

Publication number: DE69710581T2
Application number: DE69710581T
Authority: DE
Inventors: Eric Bimboes; Pascal Bonetto; Pierre Bossi; Eric Caspar; Philippe Crossin; Jean-Pierre Frantzen; Frederic Kapps; Jean-Marc Klethi; Jean-Marc Schmitt; Eric Thomy; Patrick Vix
Original assignee: Socomec SA
Current assignee: Socomec SA
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: WO1998024102A1; EP0910859A1; CN1209902A; ES2173496T3; DE69710581D1; CN1122289C; HK1017766A1; FR2756412B1; EP0910859B1; FR2756412A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät wie Umpolschalter für eine elektrische Anlage, wobei das Gerät mindestens zwei übereinanderliegende Schaltgerätblöcke umfaßt, wobei jeder Schaltblock mindestens zwei Anschlußklemmenpaare aufweist, die dazu bestimmt sind, mit mindestens zwei Phasen der Anlage verbunden zu werden, mindestens zwei Paare von Festkontakten, die mit den Klemmen verbunden sind, und mindestens zwei bewegliche Kontakte mit zwei stabilen Positionen, davon eine geschlossene Position, in der jeder bewegliche Kontakt die Festkontakte eines selben Paares verbindet, um den Durchgang von elektrischem Strom aufzubauen, und eine offene Position, in der jeder bewegliche Kontakt die Festkontakte trennt, um den Durchgang des elektrischen Stroms zu unterbrechen, wobei die beweglichen Kontakte auf einem gemeinsamen beweglichen Stab montiert sind, der so angeordnet ist, daß er sich in Form einer Translationsbewegung verlagert, wobei das Gerät außerdem mindestens zwei Betätigungsblöcke aufweist, wovon jeder so angeordnet ist, daß er den beweglichen Stab des entsprechenden Schaltblockes verlagert, und ein mit einer Steuerwelle versehener Steuerblock, die mit einem Handgriff verbunden werden kann und so angeordnet ist, daß sie die Betätigungsblöcke gleichzeitig steuert. Ein solches Gerät ist aus dem Dokument FR 2 591 026 A bekannt.
Solche Schaltgeräte werden im allgemeinen zur Einphasen-, Dreiphasen- oder Vierphasen-Elektrizitätsverteilung von Niederspannung verwendet, wobei die Intensität von einigen Dutzenden zu mehreren Hunderten von Ampere reicht. Sie stellen die Schaltvorgänge, die Quellenumkehrung oder die Ladungsvertauschung von zwei Niederspannungs-Energiekreisen sowie deren Sicherheitstrennschaltung sicher. Um ein mit einem Umpolschalter gleichwertiges Schaltgerät zu erhalten, werden auf bekannte Art und Weise zwei in derselben Richtung positionierte Standardschalter übereinander gelagert, wobei jeder aus einem Schaltblock, seinem Betätigungsblock und seinem Steuerblock besteht, wodurch das Vorhandensein der gesamten Teile in doppelter Ausführung notwendig wird. Dann wird der Steuerhandgriff des oberen Schalters durch Verlängerung der Steuerwelle mittels einer spezifischen Wellenverlängerung mit zwei Betätigungsblöcken verbunden, wobei die in den Betätigungsblöcken vorgesehenen Befestigungspunkte der Kurbelstangen auf der Steuerwelle abgeändert werden. Der Handgriff kann drei stabile Positionen umfassen, eine Mittelposition "0" und zwei Positionen "I" und "II" beiderseits der Mittelposition, z. B. auf -65º und auf +65º. Die Umpolschalter dieser Art ermöglichen nur zwei Schaltungskombinationen: bei einer ersten Kombination ist der eine Schalter geschlossen, wenn der andere geöffnet ist, und in der Mittelposition sind die zwei Schalter geöffnet. Bei einer zweiten Kombination ist einer der Schalter geschlossen, wenn der andere geöffnet ist, und in der Mittelposition sind die zwei Schalter gleichzeitig geschlossen.
Um einen sogenannten "By-Pass"-Schalter zu erhalten, der dafür verwendet wird, um eine Anlage zu isolieren und kurzzuschließen, bzw. einen Niederspannungsstromkreis hauptsächlich bei Wartungsarbeiten, werden drei Standardschalter in derselben Richtung auf bekannte Art und Weise übereinander positioniert, wodurch das Vorhandensein der gesamten Teile in dreifacher Ausführung notwendig wird. Die Steuerwelle des Handgriffes muß ebenfalls durch eine spezifische Wellenverlängerung ergänzt werden.
Für eine Anlage mit sechs oder acht Phasen oder Polen werden zwei Standardschalter auf bekannte Art und Weise miteinander verbunden, wodurch ebenfalls das Vorhandensein der gesamten Teile in doppelter Ausführung notwendig wird. Dann werden die Handgriffe durch eine mechanische Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden, die im allgemeinen aus einem komplexen Gestänge besteht, das die Übertragung von über einen Handgriff bewirkten Bewegungen zu einem anderen Handgriff ermöglicht.
Diese Montageverfahren erfordern, so wie sie bis jetzt ausgeführt werden, eine große Anzahl an nicht unbedingt notwendigen Teilen und an Standardreferenzen, wie z. B. die Steuerblöcken in doppelter oder dreifacher Ausführung, was überhöhte Kosten verursacht. In gleicher Weise sind zusätzliche Teile und zusätzliche spezifische Referenzen für jedes ausgeführte Schaltgerät erforderlich. Diese zusätzlichen Teile erzeugen zusätzliche Kosten, Montagezeiten und Raumbedarf. Folglich stellen die gesamten Nutzteile nicht vernachlässigbare Kosten für die Herstellung, die Lagerung und Verwaltung dar. Außerdem ist die Anzahl der Schaltungskombinationen auf zwei begrenzt.
Folglich besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die oben erwähnten Unannehmlichkeiten durch die Realisierung eines Schaltgerätes wie z. B. eines Umpolschalters zu lindern, bei dem der Betätigungsblock und der Steuerblock Gegenstand einer Wertanalyse waren und so optimiert wurden, daß sie die Anzahl der notwendigen Teile und Referenzen verringern, die Montage erleichtern, die einfache Realisierung eines "By-Pass"-Gerätes oder eines Gerätes mit 6 oder 8 Polen zu geringeren Kosten ermöglichen. Außerdem ermöglicht die Optimierung der Blöcke die Bereitstellung einer Anzahl von mehr als zwei Schaltungskombinationen. Aufgrund dieser Tatsache erhält man ein Schaltgerät mit einem besseren Preis-Leistungsverhältnis mit neuen Funktionen. Die Verringerung und die Vereinfachung der Anzahl von Teilen und von Referenzen begünstigen die Verringerung des Selbstkostenpreises der Einheit und vereinfachen die Verwaltung. So kann z. B. die Anzahl der Teile und Referenzen auf diese Weise im Vergleich zu den Standardschaltgeräten durch drei geteilt werden.
Dieses Ziel wird durch ein Schaltgerät erreicht, wie es in der Einleitung definiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsblöcke Rücken an Rücken übereinanderliegen und zwischen den Schaltblöcken im Verhältnis zueinander umgekehrt angeordnet sind.
Jeder der Betätigungsblöcke kann jeweils ein Gehäuse aufweisen, das mindestens mit einem Boden versehen ist, wobei die zwei Gehäuse so angeordnet sind, daß sie auf der Höhe ihres Bodens ineinander einpaßbar sind, oder sie können ein einziges und gemeinsames Gehäuse aufweisen, das mit mindestens einer Mittelwand versehen ist, die den Boden eines jeden Betätigungsblockes darstellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jeder Betätigungsblock mindestens eine, an einem ihrer Enden mit der Steuerwelle verbundene Kurbelstange und einen Antriebsschwingarm auf, die um eine feste Mittelachse auf dem Gehäuse drehbar angebracht, und einerseits mit dem freien Ende der Kurbelstange, und andererseits mit der beweglichen Stange des entsprechenden Schaltblockes verbunden ist.
Ebenso weist jeder Betätigungsblock eine Energiesammlungsvorrichtung in Form einer mit zwei freien Enden versehenen Feder auf, wovon eines mit dem Gehäuse verbunden ist und das andere mit dem Antriebsschwingarm verbunden ist, wobei diese Feder die schnelle Umschaltung des entsprechenden Schaltblockes ermöglicht.
Der Antriebsschwingarm ist vorzugsweise mit dem Stab mittels mindestens eines in einer in der Stange vorgesehenen entsprechenden Aussparung untergebrachten Zapfens verbunden, der durch zwei Anschläge begrenzt ist, wobei der Zapfen mit dem entsprechenden freien Ende der Feder verbunden ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebsschwingarm mittels mindestens einem ersten Drehzapfen mit der Kurbelstange verbunden, wobei dieser Drehzapfen in einer in dem Gehäuse vorgesehenen ersten Nut geführt ist, die sich über einen auf der Schwenkachse zentrierten Kreisbogen des Antriebsschwingarms erstreckt.
Die Nut kann sich über einen Winkelbereich erstrecken, der etwas kleiner ist als 180º, wobei das Gehäuse eine identische, diametral gegenüberliegende zweite Nut aufweist, die so angeordnet ist, daß sie einen auf dem Antriebsschwingarm vorgesehenen zweiten Drehzapfen über den ersten Drehzapfen zu dem gegenüberliegenden führt.
Auf vorteilhafte Art und Weise sind die Kurbelstange, der Antriebsschwingarm und die Feder entfernbare Teile, wobei ihre Konfiguration so veränderbar ist, daß mehrere Umschaltungskombinationen zwischen den zwei Schaltblöcken erzeugt werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerwelle in dem Körper des Steuerblockes drehbar geführt und mit einem außen auf dem Gerät zugänglichen Handgriff verbunden, wobei diese Steuerwelle an zwei unterschiedlichen Schwenkpunkten mit den Kurbelstangen der zwei Betätigungsblöcke verbunden ist.
Die Steuerwelle weist vorteilhafterweise zwei einander gegenüberliegende Scheiben auf, die zueinander parallel und senkrecht zur Drehachse Y der Steuerwelle angeordnet sind, wobei jede Scheibe mindestens einen Drehpunkt aufweist, der so angeordnet ist, daß er in einem in der entsprechenden Kurbelstange vorgesehenen Sitz aufgenommen wird.
Vorzugsweise weist der in dem Ende der auf dem Drehpunkt der Steuerwelle angebrachten Kurbelstangen vorgesehene Sitz eine längliche Form auf und ist so angeordnet, daß er einen Bewegungsspielraum zwischen der Welle und der entsprechenden Kurbelstange ermöglicht.
In Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführung weist mindestens eine Scheibe mindestens zwei Stellen auf, die dazu geeignet sind, den Drehpunkt so aufzunehmen, daß der Schwenkpunkt der Kurbelstangen auf der Steuerwelle verändert wird.
Bei einer der Ausführungsvarianten der Erfindung weisen die Kurbelstangen eine erste definierte Länge auf, wobei die Drehpunkte, die die Kurbelstangen auf der Steuerachse aufnehmen, im Verhältnis zu der Längsachse X des Gerätes symmetrisch angeordnet sind und über die Drehachse Y der Steuerwelle verlaufen, und die Steuerwelle umfaßt drei stabile Positionen, die drei Positionen des Handgriffes entsprechen: eine Mittelposition "0" und zwei Positionen "I" und "II" in rechtem Winkel beiderseits der Mittelposition.
Bei der anderen Ausführungsvariante der Erfindung weisen die Kurbelstangen eine zweite Länge auf, die kleiner als die erste Länge definiert ist, wobei die Drehpunkte, die die Kurbelstangen auf der Steuerwelle aufnehmen, im Verhältnis zur Drehachse Y der Steuerwelle einander diametral gegenüberliegen, und wobei die Steuerwelle zwei stabile Positionen aufweist, die zwei Positionen "I" und "II" in rechtem Winkel von dem Handgriff entsprechen.
Die Steuerwelle weist vorteilhafterweise mindestens einen Nocken auf, der so angeordnet ist, daß er mindestens einen in dem Gerät angebrachten Hilfskontakt betätigt, wobei der Körper des Steuerblockes mit mindestens einem Innensitz zur Aufnahme des Hilfskontaktes versehen ist.
Auf vorteilhafte Art und Weise weist die Steuerwelle an ihrem dem Steuerhandgriff gegenüberliegenden Ende eine quadratische Sektion auf, die so angeordnet ist, daß sie einen auf dem Gerät vorgesehenen dritten Schaltblock steuert.
Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden offensichtlicher anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines dreipoligen Schaltgerätes gemäß der Erfindung darstellt,
Fig. 2 eine Explosions-Teilansicht eines dreipoligen Schaltgerätes darstellt, die den Betätigungsblock und den angehobenen oberen Schaltblock zeigt,
Fig. 3 eine Ansicht der Betätigungsachse, zweier Betätigungsmechanismen und des unteren Schaltblockes darstellt,
Fig. 4 einen Aufriß der Betätigungsachse und der Hilfskontakte darstellt,
Fig. 5 eine Draufsicht des Betätigungsblockes darstellt,
Fig. 6 eine Schnittseitenansicht entlang der Achse VI-VI von Fig. 5 darstellt,
Fig. 7 eine Fig. 5 ähnliche Ansicht während des Schaltungsvorganges darstellt,
Fig. 8a, 8b bis 12a, 12b jeweils Draufsichten des oberen Betätigungsblockes und eine Unteransicht des unteren Betätigungsblockes mit Veranschaulichung von fünf möglichen Montage- und Schaltungskonfigurationen darstellen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 entspricht das Schaltgerät 1 gemäß der Erfindung einem Umpolschalter und weist zwei übereinanderliegende Schaltblöcke 10, 20, einen oberen Block 10 und einen unteren Block 20 auf, die im Verhältnis zueinander umgekehrt angeordnet sind. Es weist auch zwei Betätigungsblöcke 30, 40 auf, einen für jeden Schaltblock, die Rücken an Rücken angeordnet, und in einem zwischen den zwei Schaltblöcken 10, 20 angebrachten Gehäuse 50 gruppiert sind. Es weist schließlich einen im allgemeinen rechts von den Betätigungsblöcken 61 angeordneten Steuerblock 60 mit einer Steuerwelle 64 auf, die einen Steuerhandgriff 61 aufnehmen kann. Es handelt sich um einen Handgriff mit drei stabilen Positionen, eine Mittelposition mit der Bezeichnung "0" und zwei Positionen mit der Bezeichnung "I" und "II" in rechtem Winkel beiderseits der Mittelposition, d. h. ein Gesamtbetätigungswinkel von 180º. Jeder Schaltblock 10, 20 weist auf bekannte Art und Weise, und in diesem Fall, vier Paare von Anschlußklemmen 11, 21 auf, die dazu bestimmt sind, mit elektrischen Leitern einer Anlage verbunden zu werden, wobei es sich in diesem Fall um eine vierpolige Anlage, d. h. mit drei Phasen und einem Nulleiter handelt. Ebenfalls auf bekannte Art und Weise weist jeder Schaltblock 10, 20 so viele Paare von Festkontakten wie Paare von Anschlußklemmen, und so viele bewegliche Kontakte wie Paare von Festkontakten auf. Die beweglichen Kontakte sind auf einem beweglichen Stab montiert, der so angeordnet ist, daß er in Form einer Translationsbewegung zwischen zwei stabilen Positionen gleiten kann: zwischen einer geschlossenen Position, wenn die beweglichen Kontakte die entsprechenden Paare von Festkontakten verbinden und die elektrische Verbindung sichergestellt ist, und einer geöffneten Position, wenn die beweglichen Kontakte die entsprechenden Paare von Festkontakten trennen und die elektrische Verbindung unterbrochen ist. Der bewegliche Stab eines jeden Schaltblockes 10, 20 wird durch seinen Betätigungsblock 30, 40 betätigt, welcher durch den Steuerblock 60 gesteuert wird. Dieser Steuerblock 60 ist in seinem oberen Teil durch eine "Plastron" genannte Platte 62 verschlossen und kann in seinem unteren Teil geöffnet werden. Er weist eine Höhe auf, die derjenigen des oberen Schaltblockes 10 und der Betätigungsblöcke 30, 40 entspricht. Er muß in der Tat darüber hinaus nicht verlängert werden. Die Schalt- 10, 20 und Betätigungsblöcke 30, 40 sind mittels ergänzender Profile ineinander eingepaßt und werden durch in Fig. 1 sichtbare Befestigungsschrauben auf der oberen Fläche des oberen Schaltblockes 10 gehalten.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist das Schaltgerät 1 gemäß der Erfindung in Teilansicht und in Form einer Explosionsansicht dargestellt. Der Steuerhandgriff und der untere Schaltblock sind ausgelassen. Der "Plastron" 62 und der obere Schaltblock 10 sind angehoben, um das Innere des oberen Betätigungsblockes 30, das Innere des Steuerblockes 60 und die Unterseite des oberen Schaltblockes 10 mit seinem beweglichen Stab 13 zu zeigen. Bei dieser Ausführung sind die Betätigungsblöcke 30, 40 in dem gemeinsamen Gehäuse 50 gruppiert, das mit Seitenwänden 51 und mit einer Mittelwand 52 versehen ist, die das Gehäuse 50 der Höhe nach in zwei gleichgroße Teile teilt, wobei die Mittelwand 52 den Boden eines jeden Betätigungsblockes 30, 40 darstellt. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, ist das gemeinsame Gehäuse 50 einstückig mit dem Körper 63 des Steuerblockes 60 ausgeführt, um ihre Herstellung und Montage zu vereinfachen. Es ist selbstverständlich auch möglich, dieses Gehäuse 50 in Form von zwei getrennten, identischen und ineinander einpaßbaren Gehäusen herzustellen, und zwar eines für jeden Betätigungsblock 30, 40. Diese Ausführung ist vorteilhaft, da sie die Herstellung einfacher Schalter mit demselben Gehäuse ermöglicht. Der Steuerblock 60 weist eine in dem Körper 63 drehbar geführte Steuerwelle 64 auf, wobei die Welle durch eine quadratische Kupplung 65 mit dem Steuerhandgriff 61 verbunden ist. Die Betätigungsblöcke 30, 40 sind identisch, jedoch im Verhältnis zueinander umgekehrt angeordnet, da sie beiderseits der Mittelwand 52 des gemeinsamen Gehäuses 50 Rücken an Rücken zueinander positioniert sind. Dieselben Teile tragen dieselben Bezugszeichen. Jeder Betätigungsblock 30, 40 weist eine Kurbelstange 31 auf, deren erstes Ende mit der Steuerwelle 64 verbunden ist, sowie einen um eine im Verhältnis zu dem Gehäuse 50 feststehende Mittelachse 33 drehbar angebrachten Antriebsschwingarm 32. Der Schwingarm 32 ist einerseits mit dem zweiten Ende der Kurbelstange 31, und andererseits mit dem beweglichen Stab 13 des entsprechenden Schaltblockes 10, 20 verbunden. Jeder Betätigungsblock 30, 40 weist außerdem eine Energiesammlungsvorrichtung in Form einer Feder 34 auf, die genauer ausgedrückt aus einer Verdrehungsfeder mit zwei freien Enden 35, 36 besteht, wovon eines 35 mit dem Gehäuse 50 verbunden, und das andere 36 mit dem Schwingarm 32 verbunden ist. Diese Verdrehungsfeder 34, die die plötzliche Wirkung des Mechanismus ermöglicht, beschleunigt die Schaltung des beweglichen Stabes 13 und folglich die Schaltung der entsprechenden beweglichen Kontakte, d. h. den Übergang von der geöffneten Position in die geschlossene Position und umgekehrt. Die Verbindung zwischen der Kurbelstange 31 und dem Schwingarm 32 erfolgt um einen ersten Drehzapfen 37 herum, der in einer ersten kreisbogenförmigen Nut 38 geführt in dem Gehäuse 50 vorgesehen ist und sich über einen Winkelbereich erstreckt, der etwas kleiner ist als 180º, dessen Mittelpunkt mit der Schwenkachse 33 des Schwingarmes 32 zusammenfällt. Ein zweiter Drehzapfen 39 ist auf dem Schwingarm 32 diametral dem ersten 37 gegenüberliegend vorgesehen und so angeordnet, daß er in einer zweiten identischen und symmetrischen Nut 41 mit demselben Mittelpunkt gleitet. Die Verbindung zwischen der Kurbelstange 32 und dem beweglichen Stab 13 des entsprechenden Schaltblockes 10, 20 erfolgt durch einen mit dem Schwingarm 32 verbundenen, und in einer in der Stange 13 vorgesehenen Aussparung 14 untergebrachten Zapfen 42. Diese Aussparung ist durch zwei Anschläge 15, 16 begrenzt, die eine Verlagerung des Zapfens 12 im Verhältnis zu dem Stab 13 in Form einer Translationsbewegung ermöglichen. Dieser Zapfen 42 wird durch die Feder 34 belastet, deren entsprechendes freies Ende 36 in einer in dem Zapfen 42 vorgesehenen Durchgangsöffnung 43 untergebracht ist. Selbstverständlich kann die Verwendung anderer geeigneter Befestigungsmittel in Betracht gezogen werden. Alle Teile, aus denn sich ein Betätigungsblock 30, 40 zusammensetzt, nämlich die Kurbelstange 31, der Antriebsschwingarm 22 und die Feder 34, werden durch Einpassung montiert und sind aufgrund dieser Tatsache leicht demontierbar. Hierdurch wird der Austausch ihrer jeweiligen Positionen innerhalb eines selben Betätigungsblockes 30, 40 und eines Blockes gegen einen anderen ermöglicht. Die verschiedenen erhaltenen Konfigurationen ermöglichen die Ausführung verschiedener Schaltungskombinationen zwischen den zwei Schaltblöcken 10, 20. So kann z. B. der Schwingarm 32 mit der Kurbelstange 31 an dessen Ende verbunden werden, das den Zapfen 42 trägt. In gleicher Weise kann der Schwingarm 32 in der and ren Richtung positioniert werden, wobei die Position der Feder ebenfalls verändert wird. Diese verschiedenen Konfigurationen werden nachfolgend detaillierter beschrieben.
Fig. 3 veranschaulicht in Teilansicht das Gerät 1 von Fig. 2 und insbesondere den unterer Schaltblock 20 mit seinem beweglichen Stab 13, der Steuerwelle 64 und den zwei Betätigungsblöcken 30, 40 ohne die Federn und das gemeinsame Gehäuse 50. Die Verbindung der Kurbelstangen 31 auf der Steuerwelle 64 ist klar zu erkennen.
Diese Steuerwelle 64 weist zwei Scheiben 66, 67 auf, die zueinander parallel und senkrecht zur Drehachse Y der Welle angeordnet sind, wobei jede Scheibe mit einem Drehpunkt 68, 69 für jede Kurbelstange 31 versehen ist. Die zwei Drehpunkte 68, 69 liegen nicht direkt übereinander, sondern sind im Verhältnis zueinander versetzt. Ihre jeweilige Position auf ihrer Scheibe 66, 67 kann verändert werden, wie man weiter unten sehen wird. Das entsprechende Ende einer jeden Kurbelstange 31 weist einen länglichen Sitz 44 auf, der in der Lage ist, ihren Drehpunkt 68, 69 aufzunehmen, wodurch für die Kurbelstange 31 bei ihrer Verlagerung im Verhältnis zu der Steuerwelle 64 ein gewisser Bewegungsspielraum verbleibt, dessen Interesse weiter unten erklärt wird. Diese Figur veranschaulicht die Kurbelstangen 31 und die Antriebsschwingarme 32 der zwei Betätigungsblöcke 30, 40 in derselben Konfiguration, wobei sie jedoch im Verhältnis zueinander umgekehrt angeordnet sind. Der Zapfen 42 des Schwingarmes 32 des unteren Betätigungsblockes 40 ist in der Aussparung 14 des beweglichen Stabes 13 des unteren Schaltblockes 20 untergebracht. Auch die Drehzapfen 37 zur Verbindung der Schwingarme 32 mit den Kurbelstangen 31 sind erkennbar.
Ebenfalls unter Bezugnahme auf Fig. 4 weist die Steuerwelle 64 von oben nach unten folgendes auf:
- eine quadratische hohle Sektion 65 zur Aufnahme des außerhalb des "Plastrons" 62 angeordneten Handgriffes, der durch einen Stift in einem entsprechenden Loch 65' gehalten wird.
- eine kreisförmige Sektion 70 zur Drehführung der Steuerwelle 64 in dem "Plastron" 62,
- die im Winkel im Verhältnis zueinander versetzten Rippen oder Nocken 71,
- die zwei Scheiben 66, 67, die die Verbindungsdrehpunkte 68, 69 der Kurbelstangen 31 tragen, die durch einen teilweise kreisförmigen Schaft 72 verbunden sind,
- eine kreisförmige Sektion 73 zur Drehführung der Welle 64 in dem Körper 63 des Steuerblockes 60, und
- eine massive quadratische Sektion 74 zur Steuerung eines möglichen dritten Betätigungsblockes.
Die Nocken 71 sind so angeordnet, daß sie Hilfskontakte 80 in Abhängigkeit von der Position der Steuerwelle 64 steuern. Einer oder mehrere Schließungs- oder Öffnungs-Hilfskontakte 80 sind im allgemeinen jedem Schaltblock zugeordnet, um die Übertragung einer mit der Position der Schaltblöcke 10, 20 in Zusammenhang stehenden Information zu einem oder mehreren Steuer- oder Überwachungskreisen (Hilfsrelais, Automaten, Alarme usw.) zu übertragen. Die Hilfskontakte stellen insbesondere Vorausschaltinformationen für die stromabwärts angeschlossenen Ausrüstungen sicher, um sie vor der Auslösung des oder der betroffenen Schaltblöcke auszulösen. Die Hilfskontakte 80 sind Standardelemente und weisen einen direkt von den auf der Steuerwelle 64 vorgesehenen Nocken 71 gesteuerten Betätigungskolben 81 auf. Bei Bedarf können ergänzende Hilfskontakte 82 gegenüber dem Schaft 72 hinzugefügt werden. In diesem Fall werden die Hilfskontakte 82 durch eine von dem Schaft 72 betätigte Ankervorrichtung 83 gesteuert. Alle diese Hilfskontakte 80, 82 sind durch Schrauben bzw. mittels in dem Körper 63 dieses Blockes vorgesehener Längsnuten 75 und Träger 76, die in Fig. 2 sichtbar sind, in dem Steuerblock 60 leicht untergebracht und befestigt.
Fig. 5 bis 7 veranschaulichen die Betätigungsblöcke 30, 40 und den Steuerblock 60 auf detailliertere Art und Weise. Fig. 5 ist die Draufsicht auf den oberen Betätigungsblock 30, in der die Steuerwelle 64, die Kurbelstange 31, ihre punktiert dargestellte Drehpunktverbindung 68 mit der Steuerwelle 64, der Antriebsschwingarm 32, dessen feststehende Schwenkachse 33, dessen zwei in den entsprechenden Nuten 38, 41 geführten Drehzapfen 37, 39, der Betätigungszapfen 42 des beweglichen Stabes 13 und die Feder 34 dargestellt sind. Fig. 6 ist ein Querschnitt von Fig. 5, in dem der obere 30 und untere Betätigungsblock 40, das gemeinsame Gehäuse 50 und die Steuerwelle 64 dargestellt sind. Aus dieser Figur geht klar hervor, daß die Teile, aus denen sich jeder Betätigungsblock 30, 40 zusammensetzt, umgekehrt angeordnet sind, um ihrem jeweils ebenfalls umgekehrt angeordneten Schaltblock 10, 20 zu entsprechen. Fig. 7 veranschaulicht den Betätigungsblock 30 von Fig. 5 und die um ungefähr 45º gegen den Uhrzeigersinn gemäß Pfeil F gedrehte Steuerwelle 64.
Die Funktion der Betätigungsblöcke 30, 40 wird nun unter Bezugnahme auf diese Fig. 7 beschrieben.
Zum Übergang von einer stabilen Position in die nachfolgende müssen die Steuerwelle 64 und somit der Handgriff 61 um 90º gedreht werden, d. h. eine Drehung um 180º, um sich von Position "I" nach Position "II" zu bewegen, und zwar über die Mittelposition "0". Der obere Schaltblock 10 rastet in der geschlossenen Position durch eine Drehung der Steuerwelle um 90º gegen den Uhrzeigersinn (Pfeil F) ein, während der untere Schaltblock 20 durch eine Drehung der Steuerwelle um 90º im Uhrzeigersinn (Pfeil G) in der geschlossenen Position einrastet. Bei diesen Drehungen werden die folgenden Bewegungen gemeinsam ausgeführt:
- Translationsbewegung der Kurbelstange 31,
- Drehung des Antriebsschwingarmes 32 um seine Achse 33 herum,
- Belastung der Feder 34 und Sammlung von Energie nach der Mittelachse Z, über den Mittelpunkt der Nuten 38, 41 und die Schwenkachse 33 des Schwingarmes 32, Wiederherstellung der gesammelten Energie, wodurch eine plötzliche Betätigung des Schwingarmes 32 veranlaßt wird,
- Translationsbewegung des beweglichen Stabes 13 des Schaltblockes 10, 20, die dank dem in der Aussparung 14 des Stabes untergebrachten Zapfen 42 dem Antriebsschwingarm 32 entspricht.
Ein Bewegungsspielraum zwischen dem beweglichen Stab 13 und dem Zapfen 42 ermöglicht dank dem Zwischenraum, der die auf dem Stab vorgesehenen Anschläge 15, 16 voneinander trennt, sowie zwischen der Kurbelstange 31 und der Steuerwelle 64, dank dem in der Kurbelstange vorgesehenen länglichen Sitz 44 die plötzliche Betätigung der beweglichen Stäbe 13. Diese plötzliche Betätigung stellt das Einrasten und Ausrasten der Schaltblöcke 10, 20 innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit des Handgriffes 61 sicher. Der auf den Kurbelstange 31 vorgesehene längliche Sitz 44 stellt ebenso die momentane Auskupplung des entsprechenden Betätigungsblockes während der Betätigung des anderen Betätigungsblockes sicher.
Zum Schalten der Schaltblöcke 10, 20 in umgekehrter Richtung genügt die Betätigung der Steuerwelle 64, d. h. des Handgriffes 61 in umgekehrter Richtung durch Veranlassung der umgekehrten Bewegungen der Kurbelstange 31, des Schwingarmes 32 und der Feder 34.
Fig. 8 bis 12 veranschaulichen verschiedene mögliche Konfigurationen von Betätigungsblöcken 30, 40 und folglich die bei jeder Konfiguration mit dem Gerät 1 gemäß der Erfindung erhaltenen unterschiedlichen Schaltungskombinationen. Die Figuren mit der Kennziffer A stellen den oberen Betätigungsblock 30 in Draufsicht, und die Figuren mit der Kennziffer B stellen den unteren Betätigungsblock 40 in Unteransicht dar. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Erklärung sind die Schaltpunkte der Schaltblöcke 10, 20 mit "1" für die geschlossene Position, und mit "0" für die geöffnete Position symbolisch dargestellt. In gleicher Weise sind die Positionen des Handgriffes 61 oder der Steuerwelle 64 mit "0" für die Mittelposition, mit "I" für die 90º-Position gegen den Uhrzeigersinn (Pfeil F) im Verhältnis zu "0", und mit "II" für die 90º-Position im Uhrzeigersinn (Pfeil G) im Verhältnis zu "0" symbolisch dargestellt.
Wie zuvor erwähnt wurde, kann die jeweilige Position der Kurbelstangen 31, Schwingarme 32 und Federn 34 variieren. In gleicher Weise kann die Position der Drehpunkte 68, 69 verändert werden. Genauer gesagt werden diese Veränderungen im Werk bei der Montage der Geräte und gemäß den spezifischen Anforderungen des Kunden ausgeführt. In Fig. 8 bis 10 sind alle Teile von einer Konfiguration zur anderen identisch, wobei die Drehpunkte 68, 69 im Verhältnis zur Längsachse X symmetrisch angeordnet sind. In diesen Figuren entsprechen die dargestellten Betätigungsblöcke 30, 40 der Mittelposition "0" des Handgriffes 61.
In Fig. 8A und 8B sind die Kurbelstangen 31, Schwingarme 32 und Feder 34 wie in den vorangegangenen Figuren angeordnet. Die Verbindung zwischen der Kurbelstange 31 und dem Schwingarm 32 eines jeden Betätigungsblockes 30, 40 erfolgt über den in der ersten Nut 38 gelagerten ersten Drehzapfen 37, wobei die Feder 34 im wesentlichen auf der Mittelachse Z angeordnet ist. Man erhält die nachfolgende Schaltungskombination:
Durch diese Kombination wird ein Umpolschalter mit drei stabilen Positionen erhalten, wobei sich die zwei Schaltblöcke 10, 20 in der Mittelposition in geöffneter Position befinden.
In Fig. 9A und 9B erfolgt die Verbindung zwischen der Kurbelstange 31 und dem Schwingarm 32 eines jeden Betätigungsblockes 30, 40 über den in der zweiten Nut 41 gelagerten zweiten Drehzapfen 39, wobei die Feder 34 im Verhältnis zur Mittelachse Z außermittig angeordnet ist. Man erhält die nachfolgende Schaltungskombination:
Durch diese Kombination wird ein Umpolschalter mit Kontaktüberdeckung mit drei stabilen Positionen mit einer Mittelposition erhalten, in der sich die zwei Schaltblöcke 10, 20 in geschlossener Position befinden.
In Fig. 10A und 105 erfolgt die Verbindung zwischen der Kurbelstange 31 und dem Schwingarm 32 des oberen Betätigungsblockes 30 über den in der zweiten Nut 41 gelagerten zweiten Drehzapfen 39, wobei die Feder 34 im Verhältnis zur Mittelachse Z außermittig angeordnet ist. Die Verbindung zwischen der Kurbelstange 31 und dem Schwingarm 32 des unteren Betätigungsblockes 40 erfolgt über den in der ersten Nut 38 gelagerten ersten Drehzapfen 37, wobei die Feder 34 auf der Mittelachse Z mittig angeordnet ist. Man erhält die nachfolgende Schaltungskombination:
Durch diese Kombination wird ein Überdeckungsschalter mit drei stabilen Positionen mit Überdeckung der zwei Schaltblöcke 10, 20 in geschlossener Position in Position "II" erhalten.
In Fig. 11 und 12 sind die Kurbelstangen 31 etwas kürzer als die in den vorangegangenen Figuren verwendeten, und die Drehpunkte 68, 69 auf der Steuerwelle 64 liegen einander diametral gegenüber. Hierbei handelt es sich um die veränderte Position des dem oberen Betätigungsblock 30 entsprechenden Drehpunktes 68. In diesem Fall ist die Mittelposition "0" des Handgriffes 61 nicht mehr vorhanden, wobei die zwei Positionen "I" und "II" durch eine Drehung um 90º erhalten werden.
In Fig. 11A und 11B erfolgt die Verbindung zwischen der Kurbelstange 31 und dem Schwingarm 32 des oberen Betätigungsblockes 30 über den in der zweiten Nut 41 gelagerten zweiten Drehzapfen 39, wobei sich die Feder 34 in der Mittelachse Z befindet. Die Verbindung zwischen der Kurbelstange 31 und dem Schwingarm 32 des unteren Betätigungsblockes 40 erfolgt über den in der ersten Nut 38 gelagerten ersten Drehzapfen 37, wobei sich die Feder ebenfalls auf der Mittelachse Z befindet. Man erhält die folgende Kombination:
Durch diese Kombination erhält man einen einfachen Schalter mit zwei stabilen Positionen, wobei sich die zwei Schaltblöcke 10, 20 in Position "I" in der geöffneten Position, und in Position "II" in der geschlossenen Position befinden.
In Fig. 12A und 12B erfolgt die Verbindung zwischen der Kurbelstange 31 und dem Schwingarm 32 des oberen Betätigungsblockes 30 über den in der zweiten Nut 41 gelagerten zweiten Drehzapfen 39, wobei sich die Feder 34 in der Mittelachse Z befindet. Die Verbindung zwischen der Kurbelstange 31 und dem Schwingarm 32 des unteren Betätigungsblockes 40 erfolgt über den in der zweiten Nut 41 gelagerten zweiten Drehzapfen 39, wobei die Feder im Verhältnis zur Mittelachse Z außermittig angeordnet ist. Man erhält die folgende Kombination:
Durch diese Kombination erhält man einen Umpolschalter mit zwei stabilen Positionen.
Zusätzlich zu den vielfältigen, oben detailliert beschriebenen Schaltungskombinationen ermöglicht die Konzeption der Betätigungsblöcke 30, 40 und des Steuerblockes 60 eine große Anpassungsfähigkeit in bezug auf die Verwendung.
Um einen einfachen drei- oder vierpoligen Schalter zu erhalten, genügt es, einfach das Gehäuse 50 des dem Schaltblock entsprechenden Betätigungsblockes auszurüsten.
Zur Herstellung eines sechs- oder achtpoligen Schalters werden zwei einfache drei- oder vierpolige Schalter wie oben beschrieben nebeneinander positioniert. In diesem Fall wird eine andere und spezifische Kurbelstange verwendet, um gleichzeitig die zwei nebeneinander positionierten Schaltblöcke steuern zu können, und der Standort des Drehpunktes auf der Steuerwelle wird verändert.
Zur Herstellung eines sogenannten "By-Pass"-Schalters in Verbindung mit einem Umpolschalter wird unter dem unteren Schaltblock des Gerätes 1 gemäß der Erfindung ein einfacher Schalter hinzugefügt. In diesem Fall ist das quadratische Ende 74 der Steuerwelle 64 des Steuerblockes 60 direkt in dem oberen Ende der Steuerwelle dieses Schalters gelagert.
Zur Herstellung eines vierpoligen Gerätes für eine Anlage mit drei Phasen und einem Nulleiter, wie in Fig. 1 dargestellt, kann das die Betätigungsblöcke 30, 40 enthaltende gemeinsame Gehäuse 50 trotz des Längenunterschiedes der Schaltblöcke 10, 20 unverändert verwendet werden. Ein einfaches "Verbindungs"-Gehäuse 55 kann als Verlängerung des gemeinsamen Gehäuses 50 zwischen die zwei Schaltblöcke 10, 20 zwischengeschaltet werden. Dieses "Verbindungs"-Gehäuse weist keinen Betätigungsmechanismus auf, weil der dem Nulleiter eines jeden Schaltblockes 10, 20 entsprechende bewegliche Kontakt auf dem beweglichen Stab montiert ist, der wie weiter oben beschrieben durch die Betätigungsblöcke 30, 40 betätigt wird.
Selbstverständlich können alle Kombinationen zwischen den verschiedenen Geräten in Betracht gezogen werden. Es ist klar erkennbar, daß das Schaltgerät 1 gemäß der Erfindung alle zuvor erwähnten Ziele erreicht. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, erstreckt sich jedoch auf jede für einen Fachmann auf diesem Gebiet gemäß den Ansprüchen offensichtliche Abänderung und Variante.

Claims

1. Schaltgerät (1) wie Umpolschalter für eine elektrische Anlage, wobei das Gerät mindestens zwei übereinanderliegende Schaltgerätblöcke (10,20) umfaßt, wobei jeder Schaltblock mindestens zwei Anschlußklemmenpaare (11) aufweist, die dazu bestimmt sind, mit mindestens zwei Phasen der Anlage verbunden zu werden, mindestens zwei Paare von Festkontakten, die mit den Verbindungsklemmen verbunden sind, und mindestens zwei bewegliche Kontakte mit zwei stabilen Positionen, davon eine geschlossene Position, in der jeder bewegliche Kontakt die Festkontakte eines selben Paares verbindet, um den Durchgang von elektrischem Strom aufzubauen, und eine offene Position, in der jeder bewegliche Kontakt die Festkontakte trennt, um den Durchgang des elektrischen Stroms zu unterbrechen, wobei die beweglichen Kontakte auf einem gemeinsamen beweglichen Stab (13) montiert sind, der so angeordnet ist, daß er sich in Form einer Translationsbewegung verlagert, wobei das Gerät außerdem mindestens zwei Betätigungsblöcke (30,40) aufweist, wovon jeder so angeordnet ist, daß er den beweglichen Stab (13) des entsprechenden Schaltblockes (10,20) verlagert, und ein mit einer Steuerwelle (64) versehener Steuerblock (60), die mit einem Handgriff (61) verbunden werden kann und so angeordnet ist, daß sie die Betätigungsblöcke (30, 40) gleichzeitig steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsblöcke (30,40) Rücken an Rücken übereinanderliegen und zwischen den Schaltblöcken (10,20) im Verhältnis zueinander umgekehrt angeordnet sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsblöcke (30,40) jeweils ein Gehäuse aufweisen, das mindestens mit einem Boden versehen ist, wobei die zwei Gehäuse so angeordnet sind, daß sie auf der Höhe ihres Bodens ineinander einpaßbar sind.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsblöcke (30,40) ein einziges und gemeinsames Gehäuse (50) aufweisen, das mit mindestens einer Mittelwand (52) versehen ist, die den Boden eines jeden Betätigungsblockes darstellt.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Betätigungsblock (30,40) mindestens eine, an einem ihrer Enden mit der Steuerwelle (64) verbundene Kurbelstange (31) und einen Antriebsschwingarm (32) aufweist, die um eine feste Mittelachse (33) auf dem Gehäuse (50) drehbar angebracht, und einerseits mit dem freien Ende der Kurbelstange (31), und andererseits mit der beweglichen Stange (13) des entsprechenden Schaltblockes (10,20) verbunden ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Betätigungsblock (30,40) eine Energiesammlungsvorrichtung in Form einer mit zwei freien Enden versehenen Feder (34) aufweist, wovon eines (35) mit dem Gehäuse (50) verbunden ist und das andere (36) mit dem Antriebsschwingarm (32) verbunden ist, wobei diese Feder (34) die schnelle Umschaltung des entsprechenden Schaltblockes (10, 20) ermöglicht.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsschwingarm (32) mit dem beweglichen Stab (13) mittels mindestens eines in einer in der Stange (13) vorgesehenen entsprechenden Aussparung (14) untergebrachten Zapfens (42) verbunden ist, der durch zwei Anschläge (15, 16) begrenzt ist, wobei der Zapfen mit dem entsprechenden freien Ende (36) der Feder (34) verbunden ist.

7. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsschwingarm (32) mittels mindestens einem ersten Drehzapfen (37,39) mit der Kurbelstange (31) verbunden ist, wobei dieser Drehzapfen in einer in dem Gehäuse (50) vorgesehenen ersten Nut (38,41) geführt ist, die sich über einen auf der Schwenkachse (33) zentrierten Kreisbogen des Antriebsschwingarms (32) erstreckt.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (38,41) über einen Winkelbereich erstreckt, der etwas kleiner ist als 180º, wobei das Gehäuse (50) eine identische, diametral gegenüberliegende zweite Nut (38,41) aufweist, die so angeordnet ist, daß sie einen auf dem Antriebsschwingarm (32) vorgesehenen zweiten Drehzapfen (37,39) über den ersten Drehzapfen (37,39) zu dem gegenüberliegenden führt.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelstange (31), der Antriebsschwingarm (32) und die Feder (34) entfernbare Teile sind, wobei ihre Konfiguration so veränderbar ist, daß mehrere Umschaltungskombinationen zwischen den zwei Schaltgerätblöcken (10,20) erzeugt werden.

10. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (64) in dem Körper (63) des Steuerblockes (60) drehbar geführt und mit einem außen auf dem Gerät (1) zugänglichen Handgriff (61) verbunden ist, wobei diese Steuerwelle an zwei unterschiedlichen Schwenkpunkten mit den Kurbelstangen (31) der zwei Betätigungsblöcke (30,40) verbunden ist.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (64) zwei einander gegenüberliegende Scheiben (66, 67) aufweist, die zueinander parallel und senkrecht zur Drehachse Y der Steuerwelle (64) angeordnet sind, wobei jede Scheibe mindestens einen Drehpunkt (68, 69) aufweist, der so angeordnet ist, daß er in einem in der entsprechenden Kurbelstange (31) vorgesehenen Sitz (44) aufgenommen wird.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Ende der auf dem Drehpunkt (68, 69) der Steuerwelle (64) angebrachten Kurbelstangen (31) vorgesehene Sitz (44) eine längliche Form aufweist und so angeordnet ist, daß er einen Bewegungsspielraum zwischen der Welle (64) und der Kurbelstange (31) ermöglicht.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Scheibe (66, 67) mindestens zwei Stellen aufweist, die dazu geeignet sind, den Drehpunkt (68, 69) so aufzunehmen, daß der Schwenkpunkt der Kurbelstangen (31) auf der Steuerwelle (64) verändert wird.

14. Gerät nach den Ansprüchen 9 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelstangen (31) eine erste definierte Länge aufweisen, daß die Drehpunkte (68, 69), die die Kurbelstangen auf der Steuerwelle (64) aufnehmen, im Verhältnis zu der Längsachse X des Gerätes (1) symmetrisch angeordnet sind und über die Drehachse Y der Steuerwelle (64) verlaufen, und daß die Steuerwelle (64) drei stabile Positionen umfaßt, die drei Positionen des Handgriffes (61) entsprechen: eine Mittelposition "0" und zwei Positionen "I" und "II" in rechtem Winkel beiderseits der Mittelposition.

15. Gerät nach den Ansprüchen 9 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelstangen (31) eine zweite Länge aufweisen, die kleiner als die erste Länge definiert ist, daß die Drehpunkte (618,69), die die Kurbelstangen (31) auf der Steuerwelle (64) aufnehmen, im Verhältnis zur Drehachse Y der Steuerwelle (64) einander diametral gegenüberliegen, und daß die Steuerwelle (64) zwei stabile Positionen aufweist, die zwei Positionen "I" und "II" in rechtem Winkel von dem Handgriff (61) entsprechen.

16. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (64) mindestens einen Nocken (71) aufweist, der so angeordnet ist, daß er mindestens einen in dem Gerät (1) angebrachten Hilfskontakt (80) betätigt.

17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (63) des Steuerblockes (60) mit mindestens einem Innensitz (75, 76) zur Aufnahme des Hilfskontaktes (80) versehen ist.

18. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (64) an ihrem dem Steuerhandgriff (61) gegenüberliegenden Ende eine quadratische Sektion (74) aufweist, die so angeordnet ist, daß sie einen auf dem Gerät (1) vorgesehenen dritten Schaltgerätblock steuert.