Kraftübertragung im elektromagnetischen Auslösesystem eines Installationseinbauschalters

Abstract

 Ein bei Ueberstrom abschaltender Installationseinbauschal­ter umfasst ein auf ein Schaltschloss einwirkendes Auslöse­system mit einem Joch (12), einem Kern (14), einer Spule (18), einem Spulenkörper (16), einem verschiebbaren Anker (28) und einer den Anker beim Unterbruch des starken Ueber­stroms zurückholenden Ankerfeder (22).
Die Bewegung des Ankers (28) wird über einen ersten Feder­schenkel (26) der als Schraubenfeder ausgebildeten, mittels eines zweiten Federschenkels (36) andernends drehfest gela­gerten Ankerfeder (22) direkt auf einen Auslöseschieber zur Betätigung des Schaltschlosses übertragen.
Der mit dem Anker (28) verbundene erste Federschenkel (26) hat Mittel zur direkten Uebertragung der Ankerbewegung, we­nigstens in Richtung des Kerns (14) des elektromagnetischen Auslösesystems. Der das Schaltschloss betätigende Auslöse­schieber weist Mittel zur Aufnahme der vom ersten Feder­schenkel (26) übertragenen Bewegung auf.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kraftüber­tragung im elektromagnetischen Auslösesystem eines bei Ueberstrom abschaltenden Installationseinbauschalters von elektrischen Niederspannungsverteilnetzen, insbesondere ei­nes Motorschutzschalters, wobei das auf ein Schaltschloss einwirkende Auslösesystem im wesentlichen ein Joch, einen Kern, eine Spule, einen Spulenkörper, einen verschiebbaren Anker und eine den Anker beim Unterbruch des starken Ueber­stroms zurückholende Ankerfeder umfasst. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­rens.

[0002] Elektrische Auslösesysteme von Installationseinbauschaltern dienen u.a. dazu, den vom Schalter überwachten Stromkreis bei einem bezogen auf den Nennstrom 10 bis 15-fachen Ueber­strom bzw. Kurzschluss sofort abzuschalten. Mittels des von der Spule erzeugten Magnetfeldes wird der Anker in den Spu­lenkörper gezogen. Dabei wird mit mechanischen Mitteln die Einzugsbewegung des Ankers dazu ausgenützt, die mit Feder­kraft aufeinander gedrückten Kontakte zu trennen. Nach dem Trennen der Kontakte wird das elektromagnetische Feld abge­baut, und ein Rückholorgan zieht den Anker wieder in die Ruhelage zurück.

[0003] Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaf­fen, welche die Kraftübertragung in einem elektromagneti­schen Auslösesystem vereinfachen, die Herstellungskosten zu erniedrigen erlauben und mit höherer Betriebssicherheit ar­beiten.

[0004] In bezug auf das Verfahren wird die Aufgabe erfindungsge­mäss gelöst, indem die Bewegung des Ankers über einen ersten Federschenkel der als Schraubenfeder ausgebildeten, mittels eines zweiten Federschenkels andernends drehfest gelagerten Ankerfeder direkt auf einen Auslöseschieber zur Betätigung des Schaltschlosses übertragen wird.

[0005] Das Schaltschloss kann durch den leichtgängigen Auslöse­schieber mit sehr kleinem Kraftaufwand betätigt werden. Das Schaltschloss seinerseits setzt die mittels der manuellen Betätigung des Schalthebels gespeicherten Federkräfte frei, der Stromkreis wird unterbrochen.

[0006] Das Auslösesystem kann derart konzipiert sein, dass nicht nur die Ankerbewegung der elektromagnetischen Auslösung, sondern auch die Bewegung des Bimetalls und gegebenenfalls des Unterspannungsauslösers auf denselben Auslöseschieber übertragen wird.

[0007] Der zweite Federschenkel dient, neben der drehfesten Lage­rung der Feder, bevorzugt dem Vorspannen. Dadurch kann bei gegebenen Federkonstanten die Rückholkraft eingestellt wer­den.

[0008] Das Vorspannen der Ankerfeder mit verschiedenen Einstell­möglichkeiten erlaubt eine Anpassung an verschiedene An­sprechwerte des elektromagnetischen Auslösesystems. Die An­kerfeder soll den Anker bis zu einem bestimmten Ueberstrom zurückhalten, in der Praxis bis zum 10 - 15fachen Nenn­strom. Das Vorspannen erfolgt vorzugsweise durch Einrasten des umgebogenen zweiten Federschenkels in einer der ver­schiedenen Positionen.

[0009] In bezug auf die Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsge­mäss dadurch gelöst, dass der mit dem Anker verbundene er­ste Federschenkel der Ankerfeder Mittel zur direkten Ueber­tragung der Ankerbewegung hat, wenigstens in Richtung des Kerns des elektromagnetischen Auslösesystems, und ein das Schaltschloss betätigender Auslöseschieber Mittel zur Auf­ nahme der vom ersten Federschenkel übertragenen Bewegung aufweist.

[0010] Vorzugsweise ist der Spulenkörper so ausgebildet, dass in einem einseitig angeformten Lagergehäuse die Ankergeder aufgenommen werden kann. Vor der Montage der Ankerfeder ist deren Lagergehäuse offen. Die Feder wird auf einen Dorn aufgezogen oder in eine Mulde gelegt und das Lagergehäuse aus Kunststoff nachher geschlossen.

[0011] Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestell­ten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen sche­matisch:

- Fig. 1 einen Axialschnitt durch das elektromagneti­sche Auslösesystem in einem Motorschutzschal­ter,

- Fig. 2 eine Teilansicht von Fig. 1 von links, mit der Ankerfeder und dem Auslöseschieber, und

- Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer freigeleg­ten Ankerfeder.

[0012] Das elektromagnetische Auslösesystem ist auf einer abgewin­kelten Gehäuserippe 10 eines Motorschutzschalters angeord­net. In der abgewinkelten Gehäuserippe sitzt ein Joch 12 mit einer Oeffnung für einen im wesentlichen hülsenförmig ausgebildeten Kern 14, welcher seinerseits, den Boden des Jochs 12 übergreifend, in der Gehäuserippe 10 verankert ist. Ueber den Kern 14 ist ein koaxiler Spulenkörper 16 aufgezogen, auf welchen die Spule 18 zur Erzeugung des Mag­netfeldes gewickelt ist.

[0013] Einstückig mit dem Spulenkörper 16 ausgebildet ist ein Flansch 20, welcher sich innerhalb des im wesentlichen U-förmig ausgebildeten Jochs 12 befindet. Zum selben Spritzteil aus Kunststoff gehört das Lagergehäuse 21 für die schraubenlinienförmig ausgebildete Ankerfeder 22, wel­ che auf einem Dorn bzw., wie im vorliegenden Fall, in einer entsprechend ausgeformten Mulde 24 des Lagergehäuses 21 an­geordnet ist.

[0014] Ein erster Federschenkel 26 der Ankerfeder 22 läuft etwa tangential von der Feder weg, wird ein erstes Mal umgebogen und verläuft in Richtung der Achse L der Ankerfeder 22. Die Länge a (Fig. 3) des ausserhalb der Feder in Richtung L verlaufenden Stücks 27 des ersten Federschenkels 26 beträgt in üblichen Installationseinbauschaltern etwa 2 - 6 mm. Selbstverständlich kann nach andern Ausführungsformen der Feder dieses Stück halbkreisförmig oder dgl. ausgebildet sein.

[0015] Nach einer zweiten Biegung verläuft der erste Federschenkel 26 in Richtung des Ankers 28, welcher entlang der Achse A in Längsrichtung im Spulenkörper 16 verschiebbar ist. Der Anker 28 weist im Bereich des Ankerkopfs 30 eine tief ein­geschnittene Ringnut 32 auf. Das Ende des ersten Feder­schenkels 26 ist in dieser Ringnut um den Hals des Ankers 28 geschlungen.

[0016] Wird der Anker 28 bei starkem Ueberstrom oder einem Kurz­schluss in den Spulenkörper 16 gezogen, wird auch der erste Federschenkel 26 mitgenommen. Dadurch dreht sich ebenfalls die Ankerfeder 22, in Richtung L vom ersten Federschenkel 26 weg abnehmend. Der in der Projektion U-förmig gebogene erste Federschenkel 26 wirkt als Hebelarm und überträgt, mit seinem zur Längsachse L der Ankerfeder 22 parallel ver­laufenden Stück 27, die Ankerbewegung ohne weitere Hilfs­mittel auf einen Auslöseschieber 44.

[0017] Am zweiten Federschenkel 36 ist die Ankerfeder 28 gegen ein Verdrehen gesichert. Dieser ebenfalls tangential von der Feder weglaufende zweite Federschenkel 36 ist in Richtung der Federachse L umgebogen, von der Ankerfeder 22 wegwei­send.

[0018] Das freie Ende des zweiten Federschenkels 36 liegt auf ei­nem an das Lagergehäuse 21 angeformten Steg 38 auf. Dieser Steg 38 ist, in Richtung L von rechts betrachtet, kreisseg­mentförmig ausgebildet und hat Nuten 40 zum Einrasten des freien Endes des zweiten Federschenkels 36.

[0019] Mit dieser Lösung werden zwei Vorteile erreicht:
- Der zweite Federschenkel 36 sichert die Ankerfeder 22 vor einem Verdrehen.
- Je nach der gewählten Nut 40 des Stegs 38 zum Einrasten des freien Endes des zweiten Federschenkels 36 ist die Ankerfeder 22 mehr oder weniger vorgespannt. Dadurch kann die den Anker 28 zurückhaltende Federkraft einge­stellt werden, je nach gewünschtem Ansprechwert.

[0020] Fig. 1 zeigt den Anker 28 in vom Kern 14 im Spulenkörper 16 entfernter Lage, der Ruhelage R. Fliesst ein Ueberstrom durch die Spule 18 und erzeugt ein Magnetfeld, so wird der Anker 28 bis auf den Kern 14 in den Spulenkörper gezogen, wobei die Ankerfeder 22 die Bewegung auf den Auslöseschie­ber 44 (Fig. 2) überträgt. Ein nicht dargestellter Schlag­stift aus Kunststoff wird durch den Anker 28 betätigt. Nach dem Trennen der elektrischen Kontakte des Installationsein­bauschalters wird das Magnetfeld sofort abgebaut, der Anker 28 wird von der Ankerfeder 22 in die Ruhelage R zurückgezo­gen. Ein Anschlag 42 des Lagergehäuses 21 fixiert den durch Federkraft gehaltenen Anker 28 in der Ruhelage, was mit einem R beim Ankerkopf 30 angedeutet ist. Der zwischen dem Ankerkopf 30 und dem Anschlag 42 wegen der Uebersichtlich­keit gezeichnete Abstand besteht in Wirklichkeit nicht.

[0021] Fig. 2 zeigt einen Teil des sich über drei im selben Gehäu­se angeordnete elektromagnetische Auslöseelemente erstrek­kenden Auslöseschiebers 44. Die Ankerfeder 22 des gezeigten Auslöseelements ist sichtbar, deren erster Federschenkel 26 liegt auf dem Auslöseschieber 44 auf. Dieser wirkt bei einer Bewegung des in Ruhelage R dargestellten Ankers 28 auf eine nicht dargestellte Auslöseklinke des Schaltschlos­ses ein.

[0022] Der in Blickrichtung hinten angeordnete zweite Federschen­kel 36 ist vom Betrachter wegweisend umgebogen und rastet mit dem freien Ende in einer Nut 40 des Stegs 38 ein.

[0023] Die in Fig. 3 dargestellte Ankerfeder 22 entspricht im we­sentlichen derjenigen von Fig. 1 und hat einen entsprechend ausgebildeten ersten Federschenkel 26 mit einem zur Längs­achse L der Ankerfeder 22 parallel verlaufenden Stück 27 der Länge a und einen von der Feder wegweisend umgebogenen zweiten Federschenkel 36.

Ansprüche

1. Verfahren zur Kraftübertragung im elektromagnetischen Auslösesystem eines bei Ueberstrom abschaltenden Instal­lationseinbauschalters von elektrischen Niederspannungs­verteilnetzen, insbesondere eines Motorschutzschalters, wobei das auf ein Schaltschloss einwirkende Auslösesy­stem im wesentlichen ein Joch (12), einen Kern (14), eine Spule (18), einen Spulenkörper (16), einen ver­schiebbaren Anker (28) und eine den Anker beim Unter­bruch des starken Ueberstroms zurückholende Ankerfeder (22) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bewegung des Ankers (28) über einen ersten Feder­schenkel (26) der als Schraubenfeder ausgebildeten, mit­tels eines zweiten Federschenkels (36) andernends dreh­fest gelagerten Ankerfeder (22) direkt auf einen Auslö­seschieber (44) zur Betätigung des Schaltschlosses über­tragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerfeder (22) über den zweiten, nicht der Kraft­übertragung dienenden Federschenkel (36) vorgespannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerfeder (22) durch Einrasten des umgebogenen zweiten Federschenkels (36) in verschiedenen Positionen vorgespannt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Anker (28) verbundene erste Federschenkel (26) der Ankerfeder (22) Mittel zur direkten Uebertragung der Ankerbewegung hat, wenigstens in Richtung des Kerns (14) des elektromagnetischen Auslösesystems, und ein das Schaltschloss betätigender Auslöseschieber (44) Mittel zur Aufnahme der vom ersten Federschenkel (26) übertra­genen Bewegung aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerfeder (22) ein einstückig an den Spulen­körper (16) angeformtes, nach der Montage der Feder schliessbares Lagergehäuse (21) hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerfeder (22) auf einem Dorn und/oder in einer Mulde (24) des Lagergehäuses (21) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurch ge­kennzeichnet, dass der mit dem Anker (28) verbundene er­ste Federschenkel (26) zur Bildung eines Hebelarms vor­erst vorzugsweise etwa tangential von der Ankerfeder (22) weggeführt und dann in Richtung des Ankers (28) ab­gebogen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Federschenkel (26) vor dem Abbiegen in Richtung des Ankers (28) parallel zur Federachse (L) verläuft, vorzugsweise über ein Stück 27 von 2 - 6 mm.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der parallel zur Federachse (L) verlaufende Teil des ersten Federschenkels (26) in einer Nut des Auslöse­schiebers (44) angeordnet ist oder mindestens in Auslö­serichtung an einem Mitnehmernocken bzw. einer Abstufung des Auslöseschiebers (44) ansteht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 9, dadurch ge­kennzeichnet, dass der zweite Federschenkel (36) zur Vorspannung der Ankerfeder (22), vorerst vorzugsweise etwa tangential, von der Feder weggeführt und dann in Richtung der Federachse (L), von der Feder wegweisend, umgebogen ist und in einer Nut (40) eines entsprechend angeformten Stegs (38) des Lagergehäuses (21) einrastet.

Zeichnung