Überstromschutz-Schnappschalter für Haushaltsgeräte

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Überstromschutz-Schnappschalter für Haushaltsgeräte mit einseitig fixierter Kontaktaufnahme, welche gleichzeitig den Stromanschluß beinhaltet und dessen andere Seite ein Unterbrecherkontaktteil derart trägt, daß die Kontaktanlage ebenfalls als Stromanschluß ausgebildet ist und die Kontaktfeder mittels eines metallenen Mittelstreifens in einer von zwei Endlagen gehalten ist, so daß bei kaltem Widerstandselement die Kontakte in Anlage und bei überhöhter stromdurchflußbedingter Erwärmung in eine stromlose Lage umschnappen, wobei die Kontaktierung dann mittels eines Resettasters wieder hergestellt werden muß und daß der Übergang von den Außenstegen zum Mittelstreifen über asymmetrische Radien erfolgt, sowie die Kontaktauflagefläche vergrößert ist und in diesem Bereich Funkenleitmagnete vorgesehen sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Überstromschutz-Schnappschalter für Haushaltsgeräte, insbesondere Bodenpflegegeräte, mit einseitig fixierter Kontaktaufnahme, die gleichzeitig den Stromanschluß beinhaltet und mit einem Unterbrecherkontaktteil andererseits, wobei die Kontaktanlage ebenfalls als Stromanschluß ausgebildet ist und die Kontaktfeder mittels eines Metallmittelstreifens in einer von zwei Endlagen gehalten ist, indem der Metallmittelstreifen auf Zug beansprucht, als ein Widerstandselement ausgebildet ist und die Metallrandstreifen vorgespannt sind, so daß bei kaltem Widerstandselement die Kontakte in Anlage und bei stromdurchflußbedingter Erwärmung des Widerstandselements die Kontakte unter Trennung in eine stromlose Lage umschnappen und nach Erkalten des Widerstandselements die ursprüngliche Kontaktlage mittels eines von außen betätigbaren Resetiertasters wieder herstellbar ist.

[0002] Derartige Überstromschutz-Schnappschalter haben den Zweck, Haushaltsgeräte, insbesondere Bodenpflegegeräte, vor Überstromschäden bei blockiertem Elektromotor schlagartig zu schützen, indem sie die Stromzufuhr sofort automatisch unterbrechen und erst nach manueller Resetierung den normalen Betriebszustand wieder herstellen.

[0003] Bekannt sind derartige Überstromschutz-Schnappschalter aus der DE-PS 1 513 242. Diese Schrift beschreibt einen solchen Schalter der eingangs genannten Art, in welchem sich zwei bewegliche Kontaktarme in paralleler Anordnung befinden, wobei sich die Enden einerseits in einer zweigeteilten Aufnahme befinden und die frei schwebende Gegenseite einen Kontakt trägt. Hierbei ist die dünne Mittelzunge an einem Anschlußpunkt elektrisch leitend, jedoch nur formschlüssig festgelegt. Die Kontaktseite überträgt mittels Federdruck über einen Kontakt die elektrische Energie auf den zweiten Anschlußpunkt. Hierbei bildet die dünne Mittelzunge ein elektrisches Widerstandselement, welches sich, entsprechend des den Nennstrom überschreitenden Werts, ausdehnt und den freien Kontakt aus seiner ersten Endlage unter Trennung der Kontaktstücke in die stromlose Lage einschnappen läßt. Die Rückstellung erfolgt mittels eines von außen manuell betätigbaren Rückstellers.

[0004] Eine derartige Lösung hat jedoch den Nachteil, daß bei Einsatz eines solchen Überstromschutz-Schnappschalters in einem Bodenpflegegerät, die dünne Mittelzunge häufig elektrisch und mechanisch zerstört wird, da das normale Einsatzgebiet derartiger Sicherheitseinrichtungen im Hi-fi bzw. im Elektronikbereich liegt. Geht man davon aus, daß ein Bodenpflegegerät nach statistischem Durchschnitt einmal pro Woche durch eingesaugte Gegenstände oder Teppichfransen vollständig blockiert wird und eine Strombelastung von ca. 2,5 A bei 220 V vorliegt, kommt man zu ca. 52 Schaltungen pro Jahr. Bedingt durch die notwendige dünne Mittelzunge, die die Schnappschaltung der Kontakte herbeiführt und die elektrische Belastung springt beim Schaltvorgang der Schaltlichtbogen nicht immer sicher auf die dafür vorgesehenen Kontakte, sondern teilweise auf den vorderen Bereich der dünnen Mittelzunge, die sodann "durchgeschweißt" wird. Zumindest jedoch so stark beschädigt wird, daß beim nächsten "normalen" Schaltvorgang der dünne Mittelsteg an dieser Stelle mechanisch bricht.

[0005] Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, einen Überstromschutz-­Schnappschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der, unter Vermeidung der vorgenannten Mängel, eine sichere, langlebige Schaltdauer in den vorbezeichneten Geräten gewährt, wobei der auftretende Lichtbogen nur zu den dafür vorgesehenen Stellen geleitet und die mechanische Belastung der dünnen Mittelzunge verringert wird.

[0006] Diese Aufgabe wird entsprechend des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. In den daran anschließenden Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.

[0007] Nachfolgend soll anhand der Zeichnungen ein erfindungsgemäßes Beispiel dargestellt und näher beschrieben werden.

[0008] Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schalters mit allen zugehörigen Einbauteilen im Schnitt,

Fig. 2: die Vorderansicht des Kontaktaufnahmeunterteils, in dem die einseitig abgeflachten Aufnahmen dargestellt sind,

Fig. 3: eine Draufsicht auf das Schnappelement mit Kontakt, U-förmigen Außenstegen und der dünnen Mittelzunge,

Fig. 4: eine schematische Darstellung der Kontaktanordnung mit zerstörerischem Schaltfunken, der von der Magnetanordnung vom vorderseitigen Kontaktbereich zum Kontakt hin geleitet ist.

Fig. 5: eine schematische Darstellung der Kontaktanordnung mit dem Schaltfunken, der von der Magnetanordnung vom Kontakt zum vorderseitigen Kontaktbereich geleitet ist.

[0009] Nach Fig. 1 findet die Kontaktfeder (1) ihre Lage in der justierbaren Kontakt-Aufnahme (14), die aus der Kontaktaufnahme-Unterseite (14a) und der Kontaktaufnahme-­Oberseite (14b) besteht. Zwischen beiden befindet sich im hinteren Bereich ein geteiltes Prismenloch (15), in welches Justierdorne (16) verschiedenen Durchmessers eingebracht werden, um den Kontaktbereich (27) konstant zu halten. In Fig. 2 ist die Vorderansicht der Kontaktaufnahme-Unterseite (14a) dargestellt. In die einseitig abgeflachten Aufnahmen (13a,13b) werden die U-förmigen Außenstege (2a,2b) der Kontaktfeder (1) eingesteckt und formschlüssig gehalten. Die dünne Mittelzunge (3) liegt dann in der V-förmigen Kerbe (28) und wird hinter dem oberen Teil des Anschlußpols (24) im Kontaktbereich (27) mit dem Haltesteg (2a) eingehängt, so daß die Kontaktfeder (1) mechanisch definiert in der justierbaren Kontakt-Aufnahme (14) gehalten und elektrisch leitend mit dem Anschlußpol (24) verbunden ist. Auf der Gegenseite ist die Kontaktfeder (1) freigehalten und trägt auf ihrer Kontaktauflagefläche (6) den Kontakt (7), mit dessen Kontaktauflageoberfläche (6ʹ), der in seiner Arbeitsendlage gegen den vorderseitigen Bereich (10) der Kontaktzunge (9) anliegt und so den Stromfluß zum Anschlußpol (25) garantiert.

[0010] In den Fig. 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßer Überstromschutz-­Schalter (19) dargestellt, in den innenseitig die Kontaktfeder (1), die justierbare Kontaktaufnahme (14) sowie die feststehende Kontaktseite (9) mit dem zugehörigen Gegenkontakt (7) eingebaut sind. Die Kontaktaufnahme (14) stützt sich gegen einen Sockel (20) und trägt im Stoßflächenbereich (20a) eine Rückstellfeder (21) für den Resetiertaster (22). Dieser Resetiertaster (22) ist im Bereich der dünnen Mittelzunge (3) ausgespart, so daß seine längeren Seitenstege (23) bei Druck auf den Taster (22) mit den U-förmigen Außenstegen (2a,2b) der Kontaktfeder (1) in Berührung gelangen. Hierdurch werden die Außenstege (2a,2b) nach unten gedrückt, wohingegen der dünne Mittelsteg (3) in der Kontaktaufnahme (14) festgehalten ist. Bei entsprechendem Druckweg schnappen die Außenstege (2a,2b) durch und der Kontakt (7) schließt sich mit der festen Kontaktzunge (9), so daß ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlußpolen (24 und 25) hergestellt ist. Erhöht sich nun der Stromfluß durch die Kontaktfeder (1) infolge einer Störung am - ­hier nicht dargestellten - Verbraucher, so erwärmt sich widerstandsbedingt die dünne Mittelzunge (3) und dehnt sich aus. Infolge der Rückfederkraft der Außenstege (2a,2b) schnappt die Kontaktfeder (1) wieder in den vorherigen Zustand und trennt die Kontakte (9) und (7) voneinander. Hierbei wird, wie ersichtlich, die Anformung (4) im U-Boden (5) der Außenstege (2a,2b) auf Biegung beansprucht. Gleichzeitig kann - bei Fehlen der erfindungsgemäßen Merkmale - im vorderseitigen Bereich (10) der Kontaktzunge (9) bedingt durch die Ausbildung des auftretenden elektrischen Feldes E der Lichtbogen (18) auf die dünne Mittelzunge (3) unkontrolliert überspringen - dargestellt in den Fig. 4 und 5 -. Um dieses zu vermeiden, ist die Kontaktauflagefläche (6) des Kontakts (7) kugelsegmentförmig gestaltet und der vordere Bereich (10) der Kontaktzunge (9) von einem, am Schaltergehäuse (12) materialeinheitlich angeformten Isolierstück (11) umfaßt. Hierdurch wird erzielt, daß der Lichtbogen (18) sich nicht in Richtung der dünnen Mittelzunge (3) hin bewegen kann.

[0011] Nach den Fig. 4 und 5 wird diese Maßnahme durch die Funkenleitmagnete (17,17ʺ) unterstützt. Durch die Anwesenheit eines Magnetfeldes B wirkt zusätzlich noch die Lorentz-Kraft auf die bewegten Elektronen nach der Gleichung

= e -e (

+

×

).
Je stärker das Magnetfeld B ist, desto stärker werden die Elektronen von V (bzw. E) abgelenkt. Um dem Lichtbogenüberschlag vorzubeugen bzw. ihn zu vermeiden, wird ein Feld eines Funkenleitmagneten 17,17ʺ in Form eines Permanentmagneten eingebracht, welches wie in Fig. 4 und 5 dargestellt verläuft. Die Funkenleitmagnete (17,17ʺ) können jedoch auch als Elektromagnete ausgebildet ssein, welche mit dem Stromkreis so geschaltet sind, daß Feld und Stromrichtung in gleicher Richtung verlaufen.

Ansprüche

1) Überstromschutz-Schnappschalter für Haushaltsgeräte, insbesondere Bodenpflegegeräte, mit einseitig fixierter Kontaktaufnahme, die gleichzeitig den Stromanschluß beinhaltet und mit einem Unterbrecherkontaktteil andererseits, wobei die Kontaktanlage ebenfalls als Stromanschluß ausgebildet ist und die Kontaktfeder mittels eines Metallmittelstreifens in einer von zwei Endlagen gehalten ist, indem der Metallmittelstreifen auf Zug beansprucht, als ein Widerstandselement ausgebildet ist und die Metallrandstreifen vorgespannt sind, so daß bei kaltem Widerstandselement die Kontakte in Anlage und bei stromdurchflußbedingter Erwärmung des Widerstandselements die Kontakte unter Trennung in eine stromlose Lage umschnappen und nach Erkalten des Widerstandslements die ursprüngliche Kontaktlage mittels eines von außen betätigbaren Resetiertasters wieder herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (1) aus U-förmigen Außenstegen (2a,2b) und einer dünnen Mittelzunge (3) besteht, wobei der Übergang von den U-förmigen Außenstegen (2a,2b) zur dünnen Mittelzunge (3) über asymmetrische Radien (R1,R2) erfolgt, so daß der Übergang im Bereich der Anformung (4) der Mittelzunge (3) am U-Boden (5) in Walzrichtung des Metalls konisch ausgebildet ist und die Kontaktauflagefläche (6) des Kontakts (7) vergrößert ist und daß im letztgenannten Bereich Funkenleitmagnete (17,17ʺ) angeordnet sind.

2) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (R1,R2) sich von den Außenstegen (2a,2b) von 0,5 auf 2 mm verlaufend zur Mittelzunge (3) hin erstrecken.

3) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenstege (2a,2b) auf ihrer, dem Kontakt (7) abgewandten Seite, in einseitig abgeflachten Aufnahmen (13a,13b) einer Kontaktaufnahme (14) gehalten sind.

4) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktaufnahme (14), die aus einer Kontaktaufnahme-Unterseite (14a) und aus einer Kontaktaufnahme-Oberseite (14b) besteht, mittels eines Prismenloches (15) und darin einbringbaren Justierdornen (16) gestaltet ist.

5) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktauflageoberfläche (6ʹ) des Kontakts (7) kugelabschnittförmig ausgebildet sind.

6) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktauflageoberfläche (6ʹ) halbkugelförmig gestaltet ist.

7) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der vorderseitige Bereich (10) der Kontaktzunge (9) von einem Isolierstück (11), welches am Schaltergehäuse (12) befestigt ist, umfaßt ist.

8) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kontaktzunge (9) und derem vorderen Bereich (10) sowie der Kontaktauflagefläche (6) des Kontakts (7) lichtbogenbeeinflussende Funkenleitmagnete (17,17ʺ) angeordnet sind.

9) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenleitmagnete (17,17ʺ) als Dauermagnete ausgebildet sind.

10) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenleitmagnete (17,17ʺ) als Elektromagnete ausgebildet sind.

11) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Funkenleitmagneten (17,17ʺ) ausgehende Magnetfeld (B) parallel zum elektrischen Feld (E) des Lichtbogens (18) angeordnet ist.

12) Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Funkenleitmagneten (17,17ʺ) ausgehende Magnetfeld (B) senkrecht zum elektrischen Feld (E) des Lichtbogens (18) angeordnet ist.

Zeichnung