Schaltmechanismus eines Schutzschalters

Abstract

 Bei einem Schaltmechanismus l eines Schutzschalters wird vorgeschlagen, dass der Kniehebel 8 und der Auslösehebel lO einen derartigen Winkel zueinander bilden, dass die resultierende Kraft auf die Verklinkung und der Auslösehub B des Schlagankers l4 beide kleiner sind beim Be­rühren der Kontaktteile 3 und 4 als bei dem vollständig eingeschalteten Zustand des Schutzschalters. Die Einzelteile des Schaltmechanismus l sind automatengerecht ausgebildet. Ein Führungsbügel l2 und eine Führung l3 im Bodenteil des Gehäuses 2 verhindert, dass der Schaltmechanismus auch bei offenem Gehäuse nicht verkantet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Schaltmechanismus eines Schutzschalters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs l.

[0002] Ein solcher Schaltmechanismus ist z.B. bekannt aus DE-A-35l62l7. Dort ist ein Schaltungsunterbrecher beschrieben (Fig. l), mit einem Paar von trennbaren Kontakten l6, l8 von denen mindestens einer beweglich ist. Der Betätigungsmechanismus 34 besteht aus einem Verriegelungs­element 44 und einem Gelenkhebelmechanismus 58. Das Verriegelungs­element 44 ist drehbar am beweglichen Kontaktarm 36 montiert. Der Ge­lenkhebelmechanismus 58 ist an seinem einen Ende mit einem Betätigungs­teil 32 verbunden, und ist an seinem anderen Ende direkt mit dem be­weglichen Kontaktarm 36 und mit dem Verriegelungselement 44 in Eingriff bringbar. Der bewegliche Kontaktarm 36 hat eine Verriegelungsfläche 72, und das Verriegelungselement 44 hat ein Verriegelungsende 82, das zu­sammen mit der Verriegelungsfläche 72 das andere Ende des Gelenkhebel­mechanismus 58 lösbar einfängt. Am beweglichen Kontaktarm 36 ist eine Anschlagfläche 75 ausgebildet, die eine Bewegung des anderen Endes 68 des Gelenkhebelmechanismus 58 über einen Punkt hinaus verhindert, bei dem der Gelenkhebelmechanismus 58 teilweise umgeklappt ist, wenn die Kontakte l6, l8 miteinander verschweisst sind.

[0003] Der oben beschriebene Schaltmechanismus hat den grossen Nachteil, dass die Verriegelungsfläche 72 derart ausgebildet ist, dass die resultierende Kraft des Gelenkhebelmechanismus 58 auf den beweglichen Kontaktarm 36 am grössten ist, wenn die Kontakte l6 und l8 sich beim Einschalten gerade berühren. Der Abstand zwischen dem Kolben 3O der elektromagnetischen Schalteinrichtung 26 und dem beweglichen Kontaktarm 36 ist just dann am geringsten. Wird der Schutzschalter eingeschaltet, währenddessen ein Kurzschluss auf den nachfolgenden elektrischen Leitungen besteht, so wird eine grössere Kraft benötigt um den Schalter auszulösen. Es be­steht deshalb die Gefahr, dass der Schalter nicht auslöst. Um dies zu verhindern, soll die Auslösekraft klein sein bei einem geringen Aus­lösehub und grösser bei einem grösseren Auslösehub. Unter Auslösehub ist der Abstand zwischen dem Kolben 3O und dem beweglichen Kontaktarm 36 zu verstehen.

[0004] Ein anderer Nachteil des beschriebenen Schaltmechanismus ist das Aus­ klinken des Gelenkhebelmechanismus 58 (Fig. 3). Für den einwandfreien Betrieb sind zusätzliche Führungen auf der Rückwand des Gehäuses not­wendig. Zudem ist die Form der Einzelteile recht aufwendig und es braucht spezielle Hilfsmittel bei der Montage des Schutzschalter. Unter anderem soll verhindert werden, dass der Schaltmechanismus infolge der Zugfeder 56 (Fig. l) verkantet. Die Herstellung des Schutzschalters kann daher nur manuell geschehen.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei einem Schaltmechanismus der vor­genannten Art, das Zusammenwirken von Kniehebel und Auslösehebel so zu verbessern, dass der Schutzschalter beim Einschalten während eines Kurzschlusses mit weniger Kraft ausgelöst wird, als bei einem Kurzschluss im eingeschalteten Zustand. Diese Aufgabe wird bei einem Schaltmechanis­mus der obigen Art gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs l.

[0006] Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass erst eine genaue Ab­stimmung der Kräfte,die auf den Schaltmechanismus wirken, eine optimale Funktion des Schutzschalters unter allen Bedingungen gewährleistet. Der Auslösehub des Schlagankers - d.h. die gesamte kinetische Energie, die vom Schlaganker freigegeben wird - kann dadurch wesentlich ge­ringer sein als bei den herkömmlichen Schutzschaltern.

[0007] Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist der automatengerechte Auf­bau des Schaltmechanismus. Die Einzelteile des Schaltmechanismus sind so angefertigt, dass der Schutzschalter baugruppenweise von Fertigungs­automaten hergestellt werden kann. Beispielsweise braucht es im Schaltergehäuse keine zusätzliche Führung für den Kniehebel, da er ständig vom bewegbaren Kontaktteil umfasst wird. Der Führungsbügel und die Führung im Bodenteil des Gehäuses gewährleisten, dass der Schaltmechanismus auch während der Montage nicht verkantet.

[0008] Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus der nachstehenden Beschreibung. Dort wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Beispieles näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. l einen Ausschnitt eines Schutzschalters mit einem Schalt­mechanismus, bei dem die Kontaktteile sich gerade be­rühren,

Fig. la einen Querschnitt des Schutzschalters nach Fig. l ge­mäss der Linie A-A,

Fig. 2 einen Ausschnitt des Schutzschalters wie in Fig. l, je­doch in eingeschaltetem Zustand, und

Fig. 3 einen Ausschnitt des Schutzschalters wie in Fig. l, je­doch in ausgeschaltetem Zustand.

[0009] In Fig. l ist ein Teil eines Schutzschalters gezeigt, bei dem die Kontaktteile sich gerade berühren. Der Schaltmechanismus l ist in einem Gehäuse 2 untergebracht. Die Kontaktvorrichtung des Schutz­schalters besteht aus einem bewegbaren Kontaktteil 3 und einem festen Kontaktteil 4. Der bewegbare Kontaktteil 3 wird von einer Kontakt­feder 5 gegen den festen Kontaktteil 4 gedrückt. Die Kontaktfeder 5 ist eine Schenkelfeder mit zwei längeren Enden. Das eine Ende liegt direkt an der Schmalseite des Gehäuses 2, und das andere Ende ist in ein Loch geführt, das sich oben am bewegbaren Kontaktteil 3 befindet. Ein Betätigungsorgan 6 - hier ein Kipphebel - wird von einer schrauben­förmigen Rückstellfeder 7 in den ausgeschalteten Zustand gebracht. Das Betätigungsorgan 6 ist über einen Kniehebel 8 mit dem bewegbaren Kontaktteil 3 verbunden. Der Kniehebel 8 ist ein u-förmiger Bügel, der als Variante zu einem fast geschlossenen Rechteck ausgebildet sein kann, und der durch einen Schlitz 9 im oberen Teil des bewegbaren Kontakt­teils 3 geführt ist. Ein Auslösehebel lO ist drehbar mit dem bewegbaren Kontaktteil 3 verbunden. Zwischen dem unteren Ende des Auslösehebels lO und dem bewegbaren Kontaktteil 3 ist eine Druckfeder ll vorgesehen. Oben ist der Auslösehebel lO verzweigt, wobei das rechte Ende mit einer Nase versehen ist, die den Kniehebel 8 im Normalfall oben im Schlitz 9 gefangenhält. Etwa in der Mitte des bewegbaren Kontaktteils 3 und des Auslösehebels lO befinden sich deckungsgleiche Bohrungen. Der eine Schenkel eines u-förmigen Führungsbügels l2 bildet die Dreh­achse und ist durch die Bohrungen gesteckt. Der andere Schenkel ist von einer Führung l3 im Bodenteil des Gehäuses 2 eingefasst (vgl. auch Fig. la). Ein Schlaganker l4, der von einem - hier nicht dargestellten - ­Elektromagneten bewegt wird, und ein Thermo-Auslöser l5 wirken bei Kurzschluss oder bei Ueberstrom auf den Auslösehebel lO ein. Eine Litze l6 verbindet der bewegbare Kontaktteil 3 mit dem Thermo-Auslöser l5. Ein Anschlag l7 im Gehäuse auf der Höhe des oberen Endes des be­wegbaren Kontaktteils 3 beschränkt die Oeffnung des Kontaktes.

[0010] Fig. la ist ein Querschnitt des Schutzschalters gemäss der Linie A-A in Fig. l. Es wurden dieselben Bezugszeichen für dieselben Elemente verwendet. Wie daraus ersichtlich, besteht der bewegbare Kontaktteil 3 aus zwei parallelen Teile, die auf der Rückseite miteinander verbunden sind. Dazwischen ist der Auslösehebel lO angeordnet.

[0011] In den Figuren 2 und 3 ist derselbe Schutzschalter dargestellt, und zwar im eingeschalteten und im ausgeschalteten Zustand. In Fig. 3 ist strichliert die Anordnung des Betätigungsorgans 6 und des Kniehebels 8 bei Freiauslösung angedeutet. Dies ist der Fall, wenn das Betäti­gungsorgan 6 in eingeschaltetem Zustand blockiert ist, und ein Kurz­schluss oder Ueberstrom auftritt.

[0012] In den Figuren l und 2 sind nun die Kräfte des Kniehebels 8 auf dem Auslösehebel lO eingezeichnet. αist der Winkel, der zwischen dem Kniehebel 8 und seiner Auflagefläche auf dem Auslösehebel lO besteht, und der die resultierende Kraft in Richtung der Drehachse bestimmt. Mit B ist der Auslösehub des Schlagankers l4 angedeutet. Wie nun un­mittelbar aus diesen Figuren folgt, ist der Winkel α- und somit die Auflagekraft auf die Verklinkung - beim Berühren der Kontaktteile 3 und 4 (Fig. l) klein. Auch der Auslösehub B des Schlagankers l4 ist dort gering. Im eingeschalteten Zustand (Fig. 2) sind der Winkel α, die re­sultierende Kraft und der Auslösehub B grösser. Daher ist die kinetische Energie des Schlagankers l4, die vom Auslösehub B abhängig ist, gering, wenn die zu überwindende Kraft gering ist, und grösser, wenn diese Kraft grösser ist. Das bedeutet, dass der Schutzschalter beim Einschalten während eines Kurzschlusses genauso gut abschaltet, wie bei einem Kurz­schluss im eingeschalteten Zustand.

[0013] Es hat sich nun gezeigt, dass die obige Konstruktion der Einzelteile des Schaltmechanismus l besonders vorteilhaft ist für eine automa­tische Fertigung des Schutzschalters. Da insbesondere - ausser der Führung l3 - keine weitere Führungen im Gehäuse notwendig sind, können der bewegbare Kontaktteil 3, der Auslösehebel lO, die Druckfeder ll, der Führungsbügel l2, der Kniehebel 8 und das Betätigungsorgan 6 als erste Baugruppe in der Fertigung zusammengesetzt werden. Der derart auf­gebaute Schaltmechanismus l kann dann verhältnismässig einfach in das Gehäuse 2 eingeschoben werden. Die übrigen Manipulationen können bei offenem Gehäuse ohne jedwelche Hilfsmittel ausgeführt werden, da der Führungsbügel l2 verhindert, dass der Schaltmechanismus l nicht mehr von der Kontaktfeder 5 verkantet werden kann.

Bezeichnungsliste

[0014] 

1. Schaltmechanismus

2. Gehäuse

3. bewegbarer Kontaktteil

4. fester Kontaktteil

5. Kontaktfeder

6. Betätigungsorgan, Kipphebel

7. Rückstellfeder

8. Kniehebel

9. Schlitz

lO. Auslösehebel

11. Druckfeder

12. Führungsbügel

13. Führung

14. Schlaganker

15. Thermo-Auslöser

16. Litze

17. Anschlag

α Winkel zwischen Auslösehebel und Kniehebel

B Auslösehub

Ansprüche

1. Schaltmechanismus (l) eines Schutzschalters mit

- einer Kontaktvorrichtung, bestehend aus einem bewegbaren und einem festen Kontaktteil (3, 4),

- einer Kontaktfeder (5),

- einem Betätigungsorgan (6) mit einer Rückstellfeder (7),

- einem Kniehebel (8), der zwischen dem Betätigungsorgan (6) und dem bewegbaren Kontaktteil (3) angeordnet ist, und

- einem Auslösehebel (lO), auf das ein Schlaganker (l4) und ein Thermo-Auslöser (l5) einwirken,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kniehebel (8) und die Auflagefläche des Kniehebels (8) auf dem Auslösehebel (lO) derartige Winkel (α) zueinander bilden, dass die Auflage-Kraft vom Kniehebel (8) auf den Auslösehebel (lO) und der Auslösehub (B) des Schlag­ankers (l4) bei dem Berühren der Kontaktteile (3, 4) kleiner sind als bei dem vollständig eingeschalteten Zustand des Schutzschalters.

2. Schaltmechanismus nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kniehebel (8) aus einem u-förmigen Bügel besteht und der bewegbare Kontaktteil (3) an seinem oberen Ende einen Schlitz (9) aufweist, so dass der Kniehebel (8) ständig von dem bewegbaren Kontaktteil (3) umfasst ist.

3. Schaltmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kniehebel (8) aus einem fast geschlossenen Rechteck besteht.

4. Schaltmechanismus nach einem der Ansprüche l bis 2, dadurch gekenn­zeichnet, dass ein Führungsbügel (l2) vorgesehen ist, dessen eine Schenkel die Drehachse des bewegbaren Kontaktteils (3) bildet, und dessen andere Schenkel von einer Führung (l3) im Gehäuse eingefasst ist.

5. Schaltmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (5) eine Schenkelfeder ist, deren eine Ende gegen die Seitenwand des Schaltergehäuses (2) und deren andere Ende gegen den bewegbaren Kontaktteil (3) drückt.

6. Schaltmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­gennzeichnet, dass zwischen dem bewegbaren Kontaktteil (3) und dem Auslösehebel (lO) eine Druckfeder (ll) vorgesehen ist.

Zeichnung