[0001] Die Erfindung betrifft einen Überstromschutzschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes
des Patentanspruches 1. Ein derartiger Schalter ist aus DE-PS 593 512 bekannt. Mittels
eines Kniehebelelementes wird die Bewegung des Betätigungselementes auf einen schwenkbaren
Kontaktarm übertragen, der zusammen mit einem gehäusefesten Kontakt den Hauptkontakt
des Schalters bildet. Ein mit dem Betätigungselement zusammenwirkender Rückhalteanschlag
sorgt bei Einschaltung des Kontaktes für ein schlagartiges Schließen (Momenteinschaltung)
der Kontaktelemente. Nachteilig wirkt sich bei dem bekannten Schalter aus, daß relativ
große Massen bei Ein- und Ausschaltung an den Kontaktarm fest angekoppelt sind und
somit sein Schaltverhalten beeinflussen. Außerdem besteht die Gefahr von Fehlauslösungen
durch Flatterbewegungen des Ankers des Magnetauslösers.
[0002] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Art
derart auszubilden, daß er bei kompakter Bauweise und unkomplizierter Handhabung ein
definierteres Schaltverhalten aufweist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
[0003] Erfindungsgemäß liegt der Kontaktarm in seinem Mittelbereich auf dem Rückhalteanschlag
auf, der Bestandteil eines gesonderten, vom Kontaktarm unabhängigen Bauteils ist und
nimmt diesen beim Einschnellen in die Schließstellung mit. Dadurch kann auf weitere,
die nachgebende Schließbewegung des Rückhalteanschlages auslösende Teile des Schaltschlosses
verzichtet werden, wodurch die Betriebssicherheit des Schalters erhöht wird. Insbesondere
bei der Öffnungsbewegung kann der Kontaktarm ungehindert nach oben in die Öffnungsstellung
schnellen, wodurch sich die Massenträgheit des Sperrmechanismus nicht negativ auf
die Schaltzeit auswirkt. Eine besonders einfache und funktionelle Art der Anordnung
und Führung des Rückhalteanschlages lehrt Anspruch 2, wobei hervorzuheben ist, daß
die Freigabe des Rückhalteanschlages unmittelbar und damit auf baulich einfache Weise
durch das Betätigungselement selbst erfolgt.
[0004] Durch die Ansprüche 4 und 5 ist dafür Sorge getragen, daß bei Ausschaltung bzw. Überstromauslösung
des Schalters die Rückhalteklinke wieder in ihre Rückhaltestellung springt. Die Feder
übt auf die Rückhalteklinke über den Vorsprung, welchen sie untergreift, ein derartiges
Drehmoment auf, daß bei Öffnung des Hauptkontaktes die Rückhalteklinke sicher hinter
dem sie in Rückhaltestellung haltenden Gehäusevorsprung verrastet und gleichzeitig
einen gegen das Betätigungselement gerichteten Anlagedruck ausübt.
[0005] Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 7 ist dafür Sorge getragen, daß
der Klappanker solange ruhig in seiner Ruheposition verharrt und an der Nebenschlußabbiegung
"klebt", bis die durch den Spulenfluß auf ihn ausgeübte Kraft größer ist als die Haltekraft
der Nebenschlußabbiegung. Dadurch wird ein Flattern des Ankers und somit ein gegebenenfalls
vorzeitiges Fehlauslösen vermieden.
[0006] Durch Anspruch 9 können auf einfache Weise mehrere nebeneinanderriegende Schalter
gleicher Bauart über "innere" Teile derart miteinander gekoppelt werden, daß bei Auslösung
mindestens eines Schalters die neben ihm liegenden ebenfalls auslösen.
[0007] Durch Anspruch 10 ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Schaltschlosses in unterschiedlichen
Schaltergehäusen ermöglicht, wodurch die Lagerhaltung von Bauteilen vereinfacht wird.
[0008] Anspruch 11 befaßt sich mit einer speziellen, besonders funktionellen Ausbildung
der Übertragung der Axialbewegung eines Druckknopfes auf den Streckhebel.
[0009] Durch Anspruch 12 ist die Ansteuerung eines an sich bekannten Hilfsstromkreisschalters
ermöglicht.
[0010] Die Erfindung ist anhand mehrerer in den Figuren der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
näher beschrieben. Es zeigen;
Fig. 1 eine Gesamtansicht zweier, aneinander gekoppelter Schalter.
Fig. 2 eine Innenansicht des Schalters in der Einschaltstellung.
Fig. 3 eine Innenansicht in der Ausschaltstellung.
Fig. 4 einen Querschnitt durch zwei gekoppelte Schalter mit der Darstellung der Kupplungsteile.
Fig. 5 das Schaltschloß - schematisch in der Aus-Stellung.
Fig. 6 das Schaltschloß - schematisch in der Stellung kurz vor der Momenteinschaltung
der Hauptkontakte
Fig. 7 das Schaltschloß - schematisch in der Ein-Stellung.
Fig. 8 eine Ansicht des das Schaltschloß und den Magnetauslöser umfassenden einstückig
vorgefertigten Baueinheit,
Fig. 9 einen Schalter mit als Druckknopf ausgebildetem Betätigungselement,
Fig. 10 eine weitere Bauform eines Schalters mit Kipphebelbetätigung.
Das Schaltschloß (Fig. 2,3,5 bis 7)
[0011] Die manuelle Betätigung des Schaltschlosses erfolgt über den Kipphebel 1. Dieser
ist in den beiden Gehäusehälften mit seinen beidseitigen Zapfen 3 drehbar gelagert.
In der Zeichnung ist das Gehäuse-Unterteil 2 dargestellt. Im inneren Bereich des Kipphebels
ist ein Gelenk 4 angeordnet. An ihm lagert das Kniehebelelement, bestehend aus dem
ersten Streckhebel 5 und dem zweiten Streckhebel 6, die ihrerseits mittels des Kniegelenkes
7 drehbar verbunden sind. Das untere Ende des Kniehebelelements= ist über den Bolzen
8 mit dem Kontaktarm 9 gelenkig verbunden. Der Streckhebel 5 ist etwa dreieckig gestaltet
und hat in der dritten Ecke einen weiteren Drehpunkt 10, in dem ein Verklinkungshebel
11 gelagert ist. Der Verklinkungshebel kann mit einer Raste 12 des Streckhebels 6
verhaken, so daß das Kniegelenk 7 steif wird. In der Fig. 2 und in den Fig. 5 bis
7 wird das verrastete Kniegelenk gezeigt, dagegen ist in der Fig. 3 die Verrastung
gelöst. Sobald das Kniegelenk 7 steif ist, kann bei der manuellen Betätigung des Kipphebels
1 der Kontaktarm 9 um seinen Drehpunkt 13 geschwenkt werden. Je nach der Betätigungsrichtung
des Kipphebels werden die Kontakte geöffnet oder geschlossen.
[0012] In der Einschaltstellung ist die Kraftkomponente so ausgerichtet, daß auf den Kipphebel
1 ein linksdrehendes Moment ausgeübt wird. Durch den Anschlag 14 im Gehäuse kommt
der Kipphebel 1 in dieser Stellung zur Ruhe. Das Schaltschloß ist gespannt. Die Kraftkomponente
des gespannten Schaltschlosses ist größer als die Gegenkraft der Drehfeder (nicht
dargestellt) am Kipphebel 1. Bei der manuellen Betätigung bleibt das Kniegelenk 7
verrastet. Die Kontakte werden allein durch die Kipphebelstellungen beeinflußt.
[0013] Die automatische Auslösung des Schaltschlosses erfolgt über den magn.-hydr. Auslöser
15.
[0014] Bei entsprechendem Überstrom zieht der Klappanker 16 an und dreht sich dabei um den
Drehpunkt 17. Der Arm 18 des Klappankers 16 drückt gegen den Verklinkungshebel 11
und bewegt diesen nach oben. Die Verrastung zwischen Verklinkungshebel 11 und der
Raste 12 des Streckhebels 6 wird aufgehoben und das Kniegelenk 7 fällt zusammen. Dies
wird durch die Drehfeder 19 bewirkt, die durch ihre Federkraft den Kontaktarm 9 nach
oben bewegt.
[0015] Der magn. Kreis des magn.-hydraulischen Auslösers weist ein Magnet-Joch 20 auf, das
mit einer in Verbindung mit dem Magnet-Kern 21 stehenden Nebenschlußabbiegung 22 versehen
ist. Im mittleren Bereich trägt das Joch seitliche Lappen, in denen die Teile des
Schaltschlosses gelagert und geführt sind.
[0016] Der magnetische Fluß, der sich bei Stromdurchfluß in der Magnetspule ausbildet, verzweigt
sich in Ruhestellung auch über die Nebenschlußabbiegung 22 und den Klappanker 16.
Der Rest des Magnetflusses geht vom Klappanker 16 zum Kern 21. Durch entsprechende
Querschnittwahl des Nebenschlusses kann der Klappanker 16 in seiner Ruhelage mehr
oder weniger lange fixiert werden. Erst bei größeren Strömen überwiegt die Anzugskraft
zwischen Klappanker 16 und Kern 21 und der Klappanker 16 kann sich von seinem Anlagepunkt
an der Nebenschlußabbiegung 22 losreißen.
[0017] Die Moment-Einschaltung der Kontakte: Bei der Einschaltbewegung des Kipphebels 2
wird der Kontakthebel 9 kurz vor seiner endgültigen Schließung festgehalten und momentartig
freigegeben, nachdem das Schaltschloß gespannt ist.
[0018] Dies bewirken folgende Teile:
- Rückhalteklinke 23
- Druckfeder 24
- Bolzen 25
- Bolzen 26
- Rüchhalteanschlag 28
[0019] Am Bolzen 26 ist die Rückhalteklinke 23 drehbar und verschiebbar gelagert. Durch
die Druckfeder 24 wird die Rückhalteklinke 23 gegen den Bolzen 25 gedrückt (Fig. 5).
Wird das Schaltschloß in die Einschaltstellung überführt, führt das Kniehebelelement
den Kontaktarm 9 nach unten. Diese Bewegung wird durch den Anschlag 28 gebremst. Der
Bolzen 8 bewegt sich dabei in der Kulisse 27 frei und ungehindert. In Fig. 7 ist diese
Stellung dargestellt. Bei weiterer Bewegung des Kipphebels 1 kann sich der Hauptkontakt
48 nicht schließen. Der Anschlag 28 wirkt wie ein Drehpunkt, so daß sich der Kontaktarm
9 an seinem Drehpunkt 13 mittels der Lagernut 57 bewegt. Gleichzeitig kommt aber das
Gelenk 4 des Kipphebels mit der Auslösenase 29 in Berührung und bewegt dadurch die
Rückhalteklinke nach links, bis die Verrastung am Bolzen 25 feigegeben wird. Der Hauptkontakt
schließt sich momentartig. Die Rückhalteklinke 23 wird durch den Anschlag 28 vom Kontaktarm
9 in Schließrichtung 51 mitgenommen und kann erst nach Öffnen der Kontakte wieder
in ihre Verraststellung gelangen.
Der Kopplungs-Mechanismus
[0020] (Fig. 2,3 und 4 sowie Fig. 1): Die Kopplung mehrerer Einzelgeräte zu einer Funktionseinheit
erfolgt sowohl bei manueller Betätigung als auch bei Überstromauslösung.
[0021] Die Kopplung für manuelle Betätigung erfolgt an den Kipphebeln 1 durch Zwischenschaltung
des Kupplungsstückes 30. Die genannten Teile werden durch geeignete mechanische Elemente
miteinander verbunden. In der Fig. 1 ist dies an Hand eines zweipoligen Gerätes, bestehend
aus zwei Einzelgeräten (Gerät 31 und Gerät 32) gezeigt.
[0022] Die Kopplung für die Überstromauslösung wird durch den Kopplungshebel 33 und die
Kopplungsachse 34 hergestellt. Die Kopplungshebel 33 der nebeneinanderliegenden Geräte
werden durch die Kopplungsachse 34, die durch die Gehäuseseitenwände hindurchragt,
miteinander verbunden. Am Drehpunkt 36 ist der Kopplungshebel 33 im Gehäuse gelagert.
Durch die Druckfeder 35 wird er rechtsdrehend nach unten bewegt und kommt dabei mit
seinem Schenkel 37 am Bolzen 8 zum Anliegen. Löst nun ein Schalter automatisch durch
seinen Magnet-Auslöser aus, dann bewegt sich der Bolzen 8 mit dem Kontaktarm 9 nach
oben und nimmt den Kopplungshebel 33 mit. Dessen Schenkel 37 schlägt bei seiner Bewegung
gegen den L-förmigen Lappen des Verklinkungshebels 11 (Fig. 4) und löst dabei die
Verrastung des Kniegelenkes 7. Da die Achse 34 aber die Hebel 33 miteinander kuppelt,
kommen auch die banachbarten Geräte zum Auslösen. In die Gehäuse-Teile sind auch Hilfskontakte
eingelegt. (Fig. 2 und 3). Im gezeigten Beispiel handelt es sich um einen Wechsler
mit folgenden Teilen:
- Festkontakt-Öffner 39 (von der Aus-Stellung betrachtet),
- Festkontakt-Schließer 40 (von der Aus-Stellung betrachtet),
- Kontaktfeder 41 in Schnappausführung,
- Betätigungshebel 42.
[0023] Der Betätigungshebel 42 hat zwei Anschlagpunkte. Der Anschlagpunkt 43 wird vom Kontaktarm
9 nach unten bewegt. Mit ihm bewegt sich der Anschlagpunkt 44 gegen die Kontaktfeder
und bringt sie zum Umschnappen.
Der Stromverlauf:
[0024] Der Strom fließt vom Anschluß 45 zur Spule des magn.- hydraulischen Auslösers 15,
von dieser über eine Litze zum Kontaktarm 9 und dann über das Kontaktpaar zum Anschluß
46. Im Bereich der Kontakte sind Löschbleche angeordnet. Die Ausblasung der Lichtbogengase
kann über entsprechende Kanäle in den Gehäusen nach aussen erfolgen.
[0025] Fig. 8 zeigt nochmals das Schaltschloß mit Magnetauslösung, das als vorgefertigtes
Bauteil in die Gehäuse unterschiedlicher Abmessungen und Ausbildungen (Fig. 9 und
Fig. 10) eingesetzt werden kann. Bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist
das Betätigungselement ein Druck-Zug-Knopf 60, der in einer Schraubhülse 61 axial
verschiebbar an der Gehäuseoberseite 62 angeordnet ist. Sein inneres Ende 63 wirkt
über einen Arm 64 mittels eines in einem Langloch 65 geführten Zapfens 66 mit einer
die axiale Knopfbewegung in eine Schwenkbewegung umsetzenden Schwenkhebel 67 zusammen,
der auf einer gehäusefesten Achse 68 schwenkbar gelagert ist und mit dem ersten Streckhebel
5 über ein Gelenk 69 verbunden ist.
[0026] Die Baueinheit 58 entspricht in Funktion und Bauteilen dem bereits vorbeschriebenen
Schalter.
[0027] Auf der dem Betätigungselement (Druck-Zug-Knopf 60) abgewandten unteren Gehäuseseite
sind Hilfskontakte 38 angeordnet, die über einen mit der Kontaktseite des Kontaktarmes
9 zusammenwirkenden Stellhebel 70 betätigt werden.
[0028] Auch in dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel eines auf eine Schalterschiene
aufsetzbaren Schalters ist die Baueinheit 58 verwendet, wobei das Betätigungselement
wie beim ersterläuterten Ausführungsbeispiel auch als Kipphebel ausgebildet ist. Allerdings
liegen die Anschlußelemente 71-74 für Haupt- und Hilfsstromkreis im Seitenbereich
des Gehäuses.
Positionszahlenliste
[0029]
1 Kipphebel
2 Gehäuse-Unterteil
3 Zapfen
4 Gelenk
5 erster Streckhebel
6 zweiter Streckhebel
7 Kniegelenk
8 Bolzen
9 Kontaktarm
10 Drehpunkt
11 Verklinkungshebel
12 Raste
13 Drehpunkt
14 Anschlag
15 mangetisch-hydraulischer Auslöser
16 Klappanker
17 Drehpunkt
18 Arm
19 Drehfeder
20 Magnet-Joch
21 Magnet-Kern
22 Nebenschlußabbiegung
23 Rückhalteklinke
24 Druckfeder
25 Bolzen
26 Bolzen
27 Kulisse
28 Rückhalteanschlag
29 Auslösenase
30 Kupplungsstück
31 Gerät
32 Gerät
33 Kopplungshebel
34 Kopplungsachse
35 Druckfeder
36 Drehpunkt
37 Schenkel
38 Hilfskontakte
39 Festkontakt-Öffner
40 Festkontakt-Schließer
41 Kontaktfeder
42 Betätigungshebel
43 Anschlagpunkt
44 Anschlagpunkt
45 Anschluß
46 Anschluß
47 Wirkende v. 6
48 Hauptkontakt
49 Kontaktende
50 Gelenkende
51 Schließrichtung
52 Ende v. 23
53 Betätigungsende v. 23
54 Mittelbereich v. 23
55 Durchbrechung
56 Rast-L-Schenkel v. 55
57 Lagernut
58 Baueinheit
60 Druck-Zugknopf
61 Schraubhülse
62 Gehäuseoberseite
63 inneres Ende
64 Arm
65 Langloch
66 Zapfen
67 Schwenkhebel
68 Achse
69 Gelenk
70 Stellhebel
71 Anschlußelemente
1. Überstromschutzschalter mit
1. einem Betätigungselement zur manuellen Ein-Ausschaltung,
2. einem vom gehäuseinneren Ende des Betätigungselementes angelenkten, in Streckstellung
verrastbaren Kniehebelelement, das
2.1. im wesentlichen aus einem ersten (5) und zweiten Streckhebel (6) besteht, wobei
2.1.1. die beiden Streckhebel (5,6) mittels eines Kniegelenks (7) verbunden sind,
2.1.2. der erste Streckhebel (5) mit seinem dem Betätigungselement zugewandten Ende
an dessen gehäuseinnerem Ende befestigt ist,
2.1.3. der zweite Streckhebel (6) mit seinem Wirkende (47) gelenkig mit einem schwenkbaren
Kontaktarm (9) zum Öffnen und Schließen des Hauptkontaktes (48) verbunden ist und
2.2. das Kniehebelelement (Teile 5, 6, 7) vorzugsweise im Bereich des Kniegelenks
(7) im Überstromfalle über den Totpunkt hinaus durch den Auslösehebel eines Überstromauslösers
(magnetischhydraulischer Auslöser 15) beaufschlagbar ist, wobei
3. der Kontaktarm (9) bei der Einschalt-Schließbewegung vor Schließung des Hauptkontaktes
(48) mittels eines Rückhalteanschlages verriegelt wird, der
3.1. beim Verbringen des Betätigungselementes in Einschaltendstellung zur sprunghaften
Schließung des Hauptkontaktes (48) den Kontaktarm (9) freigibt,
dadurch gekennzeichnet, daß
4. der Kontaktarm (9) bei der Einschalt-Schließbewegung zwischen seinem Kontaktende
(49) und seinem Gelenkende (50) auf dem Rückhalteanschlag (28) aufliegt und dieser
- losgelöst vom Kontakthebel (9) - beim Verbringen des Betätigungselementes (Kipphebel
1) in Einschaltendstellung in Schließrichtung (51) nachgibt, sowie
5. der Rückhalteanschlag (28) Bestandteil einer im wesentlichen in Schließrichtung
(51) längsverschieblichen Rückhalteklinke (23) ist,
5.1 die in Rückhaltestellung (Fig. 5,6) hinter einem Gehäusevorsprung (Bolzen 25)
verrastbar ist und
5.2 in Freigabestellung (Fig. 7) durch Beaufschlagung des Betätigungselementes (Kipphebel
1) ausrastbar ist.
2. Überstromschutzschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückhalteklinke (23) sich im wesentlichen entlang des Kniehebelelementes (Streckhebel
5,6) erstreckt, an ihrem hauptkontaktseitigen Ende (52) den den Kontaktarm (9) untergreifenden
Rückhalteanschlag (28) und an ihrem Betätigungsende (53) eine Auslösenase (29) aufweist,
die seitlich durch das innere Ende (Gelenk 4) des Betätigungselementes (Kipphebel
1) verschiebbar ist.
3. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückhalteklinke (23) in ihrem Mittelbereich (54) eine im wesentlichen L-förmige
Durchbrechung (55) aufweist, in deren im wesentlichen rechtwinklig zur Schließrichtung
(51) verlaufenden Rast-L-Schenkel (56) in Rückhaltestellung (Fig. 5,6) der als Bolzen
(25) ausgebildete Gehäusevorsprung einliegt.
4. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückhalteklinke (23) mittels einer Feder (24) in Richtung auf das Betätigungselement
(Kipphebel 1) vorgespannt ist.
5. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Feder (Druckfeder 24) einen in Richtung des Rast-L-Schenkels (56) der Durchbrechung
(55) von der Rückhalteklinke (23) abstehenden Vorsprung (58) untergreift.
6. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kontakthebel (9) mittels einer im wesentlichen in Schließrichtung (51) in
dem Gelenkende (50) verlaufenden Lagernut (57) auf einem Gehäusezapfen (Drehpunkt
13) gelagert ist.
7. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche mit
einem im wesentlichen aus einer Spule mit Magnetkern (21) und Magnetjoch (20) bestehenden
Auslöser (15), der einen auf das Kniegelenk (7) des Schalters einwirkenden Klappanker
(16) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Magnetjoch (20) auf der Seite des Klappankers (16) über das Spulenende hinaussteht
und eine den Klappanker (16) übergreifende L-förmige Nebenschlußabbiegung (22) aufweist.
8. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Klappanker (16) in Ruhestellung an der der Spule zugewandten Seite der Nebenschlußabbiegung
(22) anliegt.
9. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Kontaktarm (9) ein Kopplungshebel (33) wirkverbunden ist, dessen Wirkende
(Schenkel 37) das Kniegelenk (7) in Freigaberichtung beaufschlagt und der eine Kopplungsachse
(34) zum Eingriff in mindestens einen zum Schalter benachbart angeordneten Überstromschutzschalter
(Geräte 31,32 in Fig. 1 und 4) trägt und mit dessen Kopplungshebel verbunden ist.
10. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltschloß (im wesentlichen 5-13,23-29) und der Auslöser (im wesentlchen
15-22) als einstückig vorgefertigte Baueinheit (58) in Gehäuse unterschiedlicher Bauart
und Funktion einsetzbar sind.
11. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Handhabe des Betätigungselementes als axialverschiebbarer Druckknopf ausgebildet
ist, dessen inneres Ende mit einem den ersten Streckhebel der Baueinheit betätigenden,
die axiale Bewegung in Schwenkbewegung umsetzender Schwenkhebel verbunden ist.
12. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der den Betätigungselementen abgewandter Gehäuseseite ein oder mehrere Hilfskontaktschalter
angeordnet sind, die über einen mit der Kontaktseite des Kontaktarmes zusammenwirkenden
Stellhebel betätigbar sind.