Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Derartige Schalter sind aus DE-A-4 341 214 und aus DE-A-3 340 250 bekannt. Diese Schalter wirken mit einem magnetischen Kreis zur elektromagnetischen Unterspannungsauslösung zusammen. Sinkt die überwachte Spannung unter einen bestimmten Wert ab, wird der Magnetkreis geöffnet und infolgedessen ein handbetätigbares Schaltorgan in seine Ausschaltstellung überführt. In dieser Ausschaltstellung ist der Stromkreis des elektrischen Schalters unterbrochen. Das Schaltorgan ist mit dem beweglichen Magnetanker des Magnetkreises derart gekoppelt, daß bei in Ausschaltstellung befindlichem Schaltorgan der Magnetkreis automatisch wieder geschlossen ist. Hierdurch ist der Magnetkreis auch ohne Vorhandensein der erforderlichen Mindestspannung wieder geschlossen. Der Elektromagnet muß deshalb nur die bei geschlossenem Magnetkreis für den Magnetanker erforderliche Haltekraft erzeugen. Diese Haltekraft ist wesentlich kleiner als die Anzugskraft zum Schließen des Magnetkreises bei wieder vorhandener Spannung.
Nachteilig bei den vorbekannten Schaltern ist die konstruktiv aufwendige Kopplung zwischen dem Schaltorgan und dem Magnetanker. Die Schaltbewegung des Schaltorgans von seiner Einschaltstellung in seine Ausschaltstellung wird über aufwendige Schwenkhebelkonstruktionen auf den Magnetanker übertragen. Diese Kopplung verkompliziert die Herstellung der für die Unterspannungsauslösung erforderlichen Bauteile und erhöht die Herstellungskosten Außerdem ermöglichen die komplizierten Schwenkhebelkonstruktionen nur eine verhältnismäßig geringe Kraftübertragung zwischen dem Schaltorgan und dem Magnetanker. Bereits geringe Verschleißerscheinungen dieser Schwenkhebel können den ordnungsgemäßen Funktionsablauf bei der Unterspannungsauslösung beeinträchtigen. Um dem entgegenzuwirken, könnten zwar einzelne Kopplungsbauteile stärker dimensioniert werden. Dies hat jedoch einen erhöhten Raumbedarf des Schaltergehäuses und/oder eines für den magnetischen Kreis vorgesehenen Gehäuses zur Folge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter der eingangs näher genannten Art konstruktions- und sicherheitstechnisch zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst Erfindungsgemaß ist das Schaltorgan mit dem Magnetanker des Magnetkreises durch einen linearbeweglichen Fixierschieber zum Fixieren des Magnetankers am Magnetkern in Ausschaltstellung des Schaltorgans gekoppelt. Die Translationsbewegung des Fixierschiebers ermöglicht einen besonders raumsparenden Aufbau der zwischen Schaltorgan und Magnetanker erforderlichen Kopplung. Dies wirkt sich ebenso raumsparend auf die Dimensionierung des Schaltergehäuses und eines gegebenenfalls vorgesehenen Gehäuses für den Magnetkreis aus Weiterhin bewirkt der in seiner Verschieberichtung linearbewegliche Fixierschieber, daß die vom Schaltorgan in Ausschaltstellung auf den Fixierschieber ausgeübten Kräfte im wesentlichen in Verschieberichtung wirksam direkt auf den Magnetanker übertragen werden können. Dadurch muß das Schaltorgan nur verhältnismäßig geringe Kräfte aufbringen, um den Magnetanker in seine angezogene Stellung am Magnetkern zu verschieben und dort zu fixieren. Vorzugsweise ist hierbei eine Kontaktfläche des Magnetankers mit einer Polfläche oder mehreren Polflächen des Magnetkerns direkt kontaktiert. Diese Kontaktierung erfolgt üblicherweise gegen den Federdruck einer zwischen Magnetanker und Magnetkern angeordneten und in Abfallrichtung des Magnetankers wirksamen Druckfeder. Die vom Fixierschieber verursachte gute Kraftübertragung vom Schaltorgan auf den Magnetanker begünstigt auch einen konstruktionstechnisch einfachen Aufbau des Schaltorgans und desssen Stabilität während der Betriebsdauer des Schalters. Vorzugsweise ist der Fixierschieber gehäuseseitig verschiebbar gelagert, wodurch Fehlbewegungen und fehlerhafte Kraftübertragungen zwischen Schaltorgan und Magnetanker zuverlässig vermieden werden.
Die an den Elektromagneten angeschlossene und zu überwachende Spannung ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Netzspannung für den Stromkreis des elektrischen Schalters. Grundsätzlich kann der Elektromagnet auch an eine andere Spannung angeschlossen sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromagnet an zwei Phasen eines mehrphasigen Stromsystems angeschlossen. Hierbei wird die Unterspannungs-Einheit vorzugsweise mit einem zweipoligen Schalter kombiniert Der elektrische Schalter ist in einer bevorzugten Ausführungsform als Überstromschutzschalter ausgebildet und weist hierzu je Phase ein entsprechendes Überstrom-Auslöseglied, insbesondere einen auf ein Schaltschloß des Schutzschalters einwirkenden Bimetallstreifen, auf.
Die Unterspannungs-Einheit mit dem Magnetkreis kann in das Schaltergehäuse eingebaut sein oder in einem separaten Gehäuse integriert sein, welches durch geeignete Befestigungsmittel mit dem Schaltergehäuse gekoppelt wird.
Vorzugsweise sind die Spulenanschlüsse des Elektromagneten über einen Gleichrichter mit den an die zu überwachende Spannung angeschlossenen Kontaktanschlüssen der Unterspannungs-Einheit elektrisch leitend verbunden. Durch den mit Gleichstrom betriebenen Elektromagneten wird das lästige "Brummen" vermieden Eine aufwendige Gestaltung und Bearbeitung der Polflachen des Elektromagneten zur Brummredukion ist deshalb überflüssig. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in den elektrischen Kreis zwischen den Spulenanschlüssen des Elektromagneten und den an die zu überwachende Spannung angeschlossenen Kontaktanschlüssen ein Vorwiderstand eingesetzt. Dieser Vorwiderstand reduziert die Leistungsaufnahme der Spulenwicklung und ermöglicht eine geringere Verlustleistung des Elektromagneten im Dauerbetrieb.
Das Schaltorgan ist in einer bevorzugten Ausgestaltung als zweiarmige Schaltwippe ausgebildet, die am Schaltergehäuse schwenkbar gelagert ist. Während der Schwenkung der Schaltwippe in ihre Ausschaltstellung wird deren Schwenkbewegung direkt in eine Translationsbewegung des Fixierschiebers umgewandelt. In einer weiteren Ausfuhrungsform ist das Schaltorgan als ein oder zwei Druckknöpfe ausgebildet, welche zu ihrer Betätigung von dem Benutzer manuell druckbeaufschlagt und dadurch langsverschoben werden. Vorzugsweise verläuft die Längsbewegung des Druckknopfes parallel zur Translationsbewegung des Fixierschiebers, so daß der Druckknopf und der Fixierschieber besonders einfach gekoppelt werden können
Die Überfuhrung des Schaltorgans in seine Ausschaltstellung erfolgt bei Freiauslosung durch z.B Überstrom, Unterspannung und bei Handbetätigung Ausgehend von der Ausschaltstellung des Schaltorgans (= unterbrochener Stromkreis) ist der Schalter aus Sicherheitsgründen üblicherweise nicht wieder einschaltbar, wenn die von der Unterspannungs-Einheit überwachte Spannung nicht ausreicht, um den Magnetanker in seiner angezogenen Stellung am Magnetkern zu halten. Bei dem Versuch, das Schaltorgan dennoch in seine Einschaltstellung zu überführen, wird der Magnetkreis geöffnet und die automatische Ablauffolge zum erneuten Ausschalten des Schalters und Schließen des Magnetkreises in Gang gesetzt. Diese automatische Ablauffolge bei versuchter Überführung des Schaltorgans in seine Einschaltstellung trägt dazu bei, daß die Sicherheitsanforderungen an den Schalter erfüllt werden.
Vorzugsweise sind der Fixierschieber und das Schaltorgan derart miteinander verbunden, daß der Fixierschieber vom Schaltorgan in dessen Einschaltstellung entkoppelt ist. In diesem Fall sind der Fixierschieber und der Magnetanker gegenüber dem Schaltorgan frei beweglich. Diese freie Beweglichkeit gewährleistet eine zuverlässige Freiauslösung des Schalters bei Unterspannung. Außerdem unterstützt die Entkopplung des Schaltorgans und des Fixierschiebers die vorgenannte Ablauffolge bei dem Versuch, das Schaltorgan trotz Unterspannung in seine Einschaltstellung zu überführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Fixierschieber eine quer zu seiner Verschieberichtung verlaufende Anlageschulter auf. Bei Unterspannung, d.h. bei abfallendem Magnetanker, wird der Fixerschieber verschoben und beaufschlagt ein mit dem Schaltorgan verbundenes Schaltschloß. Das Schaltschloß ist zum Öffnen und Schließen eines Schaltkontaktes des Stromkreises zwischen einer Kontaktöffnungsstellung und einer Kontaktschließstellung beweglich und überführt beim Öffnen des Schaltkontaktes das Schaltorgan in seine Ausschaltstellung. Auf diese Weise gewährleistet der Fixierschieber bei Unterspannungsauslösung eine technisch einfache automatische Ablauffolge zum Unterbrechen des Stromkreises und erneutem Schließen des Magnetkreises. Zur Auslösung dieser automatischen Ablauffolge, d.h. der Beaufschlagung des Schaltschlosses, sind außer dem Fixierschieber selbst keine weiteren Bauteile notwendig. Dies unterstützt einen raumsparenden und technisch einfachen Aufbau des elektrischen Schalters und der Unterspannungs-Einheit.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Fixierschieber und dem Magnetanker ein Federelement angeordnet. Dessen Federkraft kann fertigungsbedingte Abmessungstoleranzen und -abweichungen des Schaltorgans, des Fixierschiebers und des Magnetankes ausgleichen und gewährleistet dadurch die sichere Funktionsweise des Schalters. Aufgrund der Ausgleichswirkung des Federelementes wird außerdem der Ausschußanteil bei der Herstellung der vorgenannten Bauteile geringer, wodurch auch die Herstellungskosten des elektrischen Schalters und der Unterspannungs-Einheit weiter reduziert werden.
Vorzugsweise ist das Ausgleichs-Federelement als bogenartig gewölbte Federscheibe mit einer dem Magnetanker zugewandten Konkavseite ausgebildet. Vorteilhaft stützt sich das Federelement am Magnetanker, insbesondere an dessen dem Fixierschieber zugewandter Stirnfläche, ab und ist hierdurch ohne zusätzliche Hilfsmittel zwischen dem Fixierschieber und dem Magnetanker fixiert Darüber hinaus kann die Federscheibe zwischen Fixierschieber und Magnetanker platzsparend integriert werden und gewährleistet eine besonders wirksame Übertragung der Federkraft auf den Fixierschieber in dessen Verschieberichtung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Magnetanker mit dem Fixierschieber unverlierbar verbunden. Hierdurch entsteht eine mechanisch besonders stabile antriebsmäßige Kopplung zwischen beiden Bauteilen. Fehlerhafte Funktionsabläufe zum Öffnen und Schließen des Magnetkreises werden deshalb von vornherein vermieden. Die unverlierbare Kopplung ist z.B. durch eine Formschluß- oder eine Stoffschlußverbindung verwirklicht. Die Kopplung kann starr oder beweglich sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Magnetanker etwa quer zu seiner dem Fixierschieber zugewandten Stirnfläche von einem Ankerschlitz durchsetzt. Dieser Ankerschlitz nimmt einen am Fixierschieber angeordneten Fixierzapfen auf. Vorzugsweise ist der Fixierzapfen einstückiger Bestandteil des Fixierschiebers und unterstützt hierdurch eine mechanisch stabile Kopplung zwischen dem Fixierschieber und dem Magnetanker. Vorzugsweise ist der Fixierzapfen nach Art einer Formschlußverbindung mit dem Magnetanker verbunden und vereinfacht hierdurch die Montage der Bauteile. Der Fixierzapfen durchsetzt vom Fixierschieber her den Magnetanker in Richtung der dem Magnetkern zugewandten Kontaktfläche des Magnetankers. Dort hintergreift der Fixierzapfen in einer vorteilhaften Ausgestaltung den Schlitzrand des Ankerschlitzes. Hierzu ist am Fixierzapfen in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Quersteg angeformt, der im Montagezustand des Fixierzapfens den kontaktflächenseitigen Schlitzrand des Ankerschlitzes übersteht Dabei sind der Fixerzapfen und sein dazugehöriger Quersteg insbesondere T-formig ausgestaltet. Um den Fixierzapfen besonders stabil am Magnetanker zu koppeln, ist der Ankerschlitz kreuzschlitzförmig mit zwei sich kreuzenden, unterschiedlich langen Längsschlitzen ausgebildet. Die beiden Längsschlitze sind derart dimensioniert, daß der T-formige Fixierzapfen zunächst in den längeren Längsschlitz eingesetzt und mit dem Quersteg durch diesen Längsschlitz hindurchgeführt wird und danach um 90° gedreht in den kürzeren Längsschlitz einrastet. Auf diese Weise ist der Fixerschieber zusätzlich verdrehsicher am Magnetanker gelagert und dadurch noch besser gegen unerwünschte Lageänderungen geschützt
Ist zwischen dem Fixierschieber und dem Magnetanker das vorgenannte Ausgleichs-Federelement angeordnet, so ist der Fixierzapfen in einer zusätzlichen Funktion als Zentrier- und Fixierelement für dieses Federelement wirksam. Ohne weitere Hilfsmittel ist dieses Federelement am Fixierzapfen unverlierbar gelagert Hierzu ist das Federelement z.B als Schraubenfeder ausgebildet und umgibt den Fixierzapfen mit geringem Radialabstand. Als Federscheibe ausgebildet ist das Federelement quer zur Scheibenebene von einem Schlitz zur Aufnahme des Fixierzapfens durchsetzt und hierdurch ebenfalls verliersicher gelagert.
Um den Raumbedarf der Bauteile des Schalters und der Unterspannungsauslösungs-Einheit weiter zu reduzieren und eine einwandfreie Funktionsweise des Fixierschiebers mit geringen Kopplungskräften zu unterstutzen, verläuft die Verschieberichtung des Fixierschiebers in einer bevorzugten Ausführungsform parallel zur Abfallrichung des Magnetankers. Vorzugsweise liegt die Verschieberichtung des Fixierschiebers gleichzeitig in der Bewegungsebene des Schaltorgans ein
Um die Herstellung des Fixierschiebers zu vereinfachen, ist er in einer bevorzugten Ausführungsform plattenartig ausgestaltet, dessen Plattenebene etwa durch die Verschieberichtung und eine quer dazu verlaufende Querrichtung aufgespannt ist. Diese einfache Formgebung erlaubt eine Herstellung des Fixierschiebers als konstengünstigen Massenartikel. Dieser Fixierschieber ist vorteilhaft als Stanzteil aus einem geeigneten Kunststoff oder Metall herstellbar Außerdem ermöglicht die Plattenform des Fixierschiebers eine weitere Miniaturisierung des Schalters und/oder der Unterspannungs-Einheit.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der die Spule des Elektromagneten tragende Spulenkorper mindestens zwei über die Polfläche des Magnetkerns in Abfallrichtung des Magnetankers hinausstehende und etwa in Abfallrichtung verlaufende Führungsstege auf. Diese Führungsstege sind einander gegenüberliegend angeordnet und flankieren den Magnetanker seitlich als Bewegungsführung. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Magnetanker in Abfallrichtung und in Richtung seiner angezogenen Stellung kontrollierte Bewegungen ausführt Dies trägt dazu bei, daß die miteinander antriebsmäßig gekoppelten Bauteile des elektrischen Schalters und der Unterspannungs-Einheit keine unerwünschten Lageanderungen aufweisen. Außerdem sind diese Fuhrungsstege mittelbar als Bewegungsfuhrung für den mit dem Magnetanker gekoppelten Fixierschieber wirksam. Hierdurch entsteht auch eine einfache Bewegungsführung des Fixierschiebers für den Fall, daß dessen Verschieberichtung und die Bewegungsrichtung des Magnetankers parallel verlaufen. Insbesondere sind die Führungsstege einstückiger Bestandteil des Spulenkörpers, der aus einem geeigneten Kunststoff gespritzt oder gegossen ist.
Um die Abfallbewegung des Magnetankers und die Linearbewegung des Fixierschiebers in Verschieberichtung auf ein sinnvolles Maß zu begrenzen, sind an den einander zugewandten Innenseiten der Führungsstege jeweils eine Anschlagnase angeordnet. Diese Anschlagnasen verlaufen quer zur Abfallrichtung des Magnetankers und sind aufeinander zu gerichtet. Vorzugsweise sind diese Anschlagnasen einstückiger Bestandteil der Führungsstege und dadurch fertigungstechnisch einfach herstellbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Elektromagnet des Magnetkreises einen hufeisenartigen oder U-förmigen Magnetkern auf. Die Freienden der beiden U-Schenkel des Magnetkerns weisen jeweils eine Polfläche auf, welche bei geschlossenem Magnetkreis mit der Kontaktfläche des Magnetankers kontaktiert sind.
Üblicherweise ist der die Spule des Elektromagneten tragende Spulenkörper im Sinne einer einfachen Montage des Elektromagneten mehrteilig aufgebaut, um den Magnetkern aufnehmen zu können. Hierbei ist es vorteilhaft, den Spulenkörper zweiteilig auszubilden mit der Teilungsebene als Symmetrieebene In diesem Fall ist für den Zusammenbau des Spulenkörpers die Fertigung eines einzigen Bauteiles notwendig. Dies berücksichtigt eine fertigungsgerechte und kostengünstige Herstellung des Elektromagneten.
Durch entsprechende Aussparungen, Nuten und Formgebung des Spulenkörpers wird der Magnetkern am Spulenkörper fixiert. Dabei liegt die U-Ebene des hufeisenartigen Magnetkerns in einer vorteilhaften Ausgestaltung etwa in der Teilungsebene des Spulenkörpers ein. Hierdurch wird der Magnetkern ohne zusätzliche Fixiermittel zwischen den beiden als Klemmbacken wirksamen Teilkörpern des Spulenkörpers klemmfixiert. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die beiden Teilkörper z.B durch gegenseitige Verrastung, Verriegelung o.dgl. unverlierbar miteinander verbunden. Diese Verbindung erleichtert die weitere Montage des Elektromagneten und des Magnetkerns als kompakte Einheit
Vorzugsweise ist für die Unterspannungs-Einheit ein separates Gerätegehäuse vorgesehen. Der Spulenkörper des Elektromagneten wird in dieses Gerätegehäuse eingesetzt und dort zweckmäßig lösbar fixiert. Um die Herstellung des Gerätegehäuses zu vereinfachen, trägt der Spulenkörper mehrere Federhaken, welche im Montagezustand über eine Einsetzöffnung des Gerätegehäuses hinausragen und mit entsprechenden Rastaussparungen des Schutzschaltergehäuses korrespondieren. Am Gerätegehäuse müssen deshalb keine weiteren Befestigungsmittel zur Montage am Schaltergehäuse berücksichtigt werden. Das Gerätegehäuse kann deshalb besonders kostensparend z B. als quaderförmiger Aufnahmeschacht o.dgl hergestellt werden. Die Berücksichtigung der Federhaken am Spulenkörper hingegen fällt kostenmäßig nicht so sehr ins Gewicht, da am Spulenkörper ohnehin die Formgestaltung des Magnetkerns und gegebenenfalls die Führungsstege für den Magnetanker berücksichtigt werden müssen.
In Montagestellung des Spulenkörpers und der weiteren Bauteile innerhalb des Gerätegehäuses wird letzteres selbstverständlich nach außen aus Sicherheitsgründen abgedichtet. Hierzu wird vorzugsweise das Schaltergehäuse in einer zusätzlichen Funktion zur Abdichtung verwendet. Hierbei sind die mit den Federhaken zusammenwirkenden Rastaussparungen derart angeordnet, daß eine Außenfläche des Schaltergehauses bei verrasteten Federhaken die Einsetzöffnung des Gerategehäuses automatisch abdeckt. Auf separate Dichtungsmittel zur Abdichtung der Unterspannungs-Einheit im Montagezustand kann deshalb kostensparend verzichtet werden.
Der Erfindungsgegenstand wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele naher erläutert. Es zeigen.
Der elektrische Schalter ist als zweipoliger Überstromschutzschalter 1 - nachfolgend kurz: "Schutzschalter 1" - ausgebildet. Sein aus isolierendem Kunststoff bestehendes Schaltergehäuse 2 weist eine rechteckige Gehäuseöffnung 3 auf, welche von einem Schaltorgan in Form einer zweiarmigen Schaltwippe 4 duchsetzt ist In Fig. 1 befindet sich die Schaltwippe 4 in ihrer Einschaltstellung, in der die Stromkreise der beiden Phasen des Schutzschalters 1 geschlossen sind. Die Schaltwippe 4 ist zwischen ihrer Einschaltstellung und einer die Stromkreise unterbrechenden Ausschaltstellung schwenkbeweglich. An den beiden Schmalseiten des Schaltergehäuses 2 sind jeweils zwei federnde Gehäusehaken 5, von denen in Fig 1 lediglich drei Gehäusehaken 5 sichtbar sind, angeformt. Sie dienen der Befestigung des Schutzschalters 1 in einer hier nicht dargestellten Frontplatte.
Die Schaltwippe 4 wirkt mit einem Schaltschloß bzw. einer Schaltmechanik zum Öffnen und Schließen von Schaltkontakten der Stromkreise und mit einem magnetischen Kreis zur elektromagnetischen Unterspannungsauslösung zusammen Der magnetische Kreis ist Bestandteil eines Unterspannungsgerätes 6, dessen Gerätegehäuse 7 in Montagestellung am Schaltergehause 2 befestigt ist.
Die grundsätzliche Konstruktion und Funktionsweise des Schutzschalters 1 ist in DE-C-2 928 277 beschrieben. Die Schaltwippe 4 ist an einer gehäusefesten Schwenkachse 8 schwenkbar gelagert (Fig. 3). An einem der Schaltmechanik zugewandten Wirkende 9 der Schaltwippe 4 ist ein Kopplungsnocken 10 befestigt, welcher quer zur Schwenkebene der Schaltwippe 4 verlaufend eine Nockenbahn 11 eines Verklinkungshebels 12 durchsetzt (Fig. 3). Der Verklinkungshebel 12 stützt sich mit einer an seinem einen Freiende angeordneten Stütznase 13 an einem in Zeichenebene etwa vertikal verlaufenden Hebelarm 14 eines zweiarmigen Auslösehebels 15 ab. Der Auslösehebel 15 ist mittels einer Achsaufnahme 16 an einer parallel zur Schwenkachse 8 verlaufenden Gehäuseachse schwenkgelagert. Der bezüglich des Verklinkungsarmes 14 etwa rechtwinklig angeordnete zweite Hebelarm des Auslösehebels, nämlich ein Auslösearm 17, wird bei Überstrom von einem hier nicht dargestellten Bimetall beaufschlagt, wodurch der Auslösehebel 15 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Hierdurch wird der Verklinkungshebel 12 vom Auslösehebel 15 entklinkt und überführt hierdurch die Schaltwippe 4 in ihre Ausschaltstellung (dies erfolgt prinzipiell in der anhand von Fig. 4 und Fig. 5 dargestellten Ablauffolge). Der entklinkte Verklinkungshebel 12 beendet den Druck auf eine Kontaktfeder 18, welche entgegen dem Uhrzeigersinn schwenkt und hierdurch einen an ihrem Freiende befestigten Schaltkontakt 19 von einem im Schaltergehäuse 2 fixierten Festkontakt 20 (Fig 4, Fig 5) trennt. Hierdurch ist der Stromkreis des in Zeichenebene von Fig. 3 - Fig 5 dargestellten Poles des Schutzschalters 1 unterbrochen. Die Schaltschlösser beider Pole des Schutzschalters 1 sind derart miteinander verbunden oder durch ein einziges Schaltschloß ersetzt, daß die Stromkreise beider Pole immer gleichzeitig geschlossen oder unterbrochen sind. Mit ihrem dem Schaltkontakt 19 abgewandten Befestigungsende 21 ist die Kontaktfeder 18 an einer Kontaktzunge 22 angeschweißt. Diese Kontaktzunge 22 ist im Schaltergehäuse 2 ortsfest fixiert und ragt über eine Bodenseite 23 des Schaltergehäuses 2 hinaus, um in bekannter Weise an den dazugehörigen Stromkreis angeschlossen zu werden.
Die Schaltwippe 4 und das Schaltschloß des Schutzschalters 1 sind mit dem Magnetkreis des Unterspannungsgerätes 6 über einen in Fig. 2 besonders anschaulich dargestellten Fixierschieber 24 miteinander gekoppelt. Das Funktionsprinzip der Kopplung wird im einzelnen später beschrieben. Der Fixierschieber 24 ist im Montagezustand innerhalb des Schaltergehäuses 2 und des Gerategehäuses 7 linearbeweglich bzw. verschiebbar. Die Verschieberichtung 25 verläuft in Richtung seiner Längserstreckung Der Fixierschieber 24 ist ein plattenartiges Bauteil, dessen Plattenebene durch die Verschieberichtung 25 und eine dazu quer verlaufende Querrichtung 26 aufgespannt ist. Der Fixierschieber 24 weist eine in Querrichtung 26 verlaufende Anlageschulter 27 auf, welche bei sich öffnendem Magnetkreis den Auslösearm 17 des Auslösehebels 15 entgegen dem Uhrzeigersinn beaufschlagt und dadurch das Schaltschloss in seine Kontaktöffnungsstellung überführt (Fig. 4). In dieser Kontaktöffnungsstellung des Schaltschlosses ist der Stromkreis unterbrochen.
Der Magnetkreis enthält einen plattenförmigen Magnetanker 28 und einen hufeisenartigen, d h einen U-förmigen Magnetkern 29. Die beiden U-Schenkel des Magnetkerns 29 sind durch ein Verbindungsjoch 30 miteinander verbunden und weisen an ihren Freienden jeweils eine Polfläche 31 auf. Die Polflächen 31 sind bei geschlossenem Magnetkreis unmittelbar mit einer ihnen zugewandten Kontaktfläche 32 des Magnetankers 28 kontaktiert. Die Kontaktfläche 32 und eine dazu gegenüberliegende, dem Fixierschieber 24 zugewandte Stirnfläche 33 des Magnetankers 28 sind im Montagezustand rechtwinklig zur Verschieberichtung 25 des Fixierschiebers 24 angeordnet. Bei geschlossenem Magnetkreis wird die Kontaktfläche 32 gegen den Federdruck einer Schraubenfeder 34 an den Polflächen 31 gehalten Die mittig zwischen beiden U-Schenkeln des Magnetkerns 29 angeordnete Schraubenfeder 34 umgibt mit ihrem einen axialen Federende formschlüssig einen Zentrierdorn 35 und beaufschlagt mit ihrem anderen axialen Federende die Kontaktfläche 32. Der Zentrierdorn 35 ist an der dem Magnetanker 28 zugewandten Oberfläche eines etwa quer zur Verschieberichtung 25 angeordneten Stützlagers 36 angeformt. Das Stützlager 36 stützt sich im Montagezustand an einem später noch zu erläuternden Spulenkörper 37 ab. Um das Stützlager 36 besonders raumsparend zu integrieren, weist es zwei gegenüberliegene Lagernuten 38 auf, welche im Montagezustand jeweils einen U-Schenkel des Magnetkerns 29 formschlüssig umgreifen
Zwischen dem Fixierschieber 24 und dem Magnetanker 28 ist ein Federelement in Form einer bogenartig gewölbten Federscheibe 39 angeordnet. Die Federscheibe 39 tangiert mit ihrer Konvexseite eine in Querrichtung 26 verlaufende Stützkante 40 des Fixierschiebers 24 Im Montagezustand stützt sich die Federscheibe 39 mit ihren beiden in Querrichtung 26 verlaufenden Scheibenkanten 41 an der Stirnfläche 33 des Magnetankers 28 ab. Die in Richtung der Stützkante 40 vorgespannte Federscheibe 39 schafft in Verschieberichtung 25 einen Ausgleich für fertigungsbedingte Abmessungsunterschiede des Fixierschiebers 24 und des Magnetankers 28
Der Magnetanker 28 ist durch einen über die Stützkante 40 in Verschieberichtung 25 hinausragenden Fixierzapfen 42 mit dem Fixierschieber 24 unverlierbar verbunden. Der im Querschnitt T-förmige Fixierzapfen 42 weist an seinem dem Magnetanker 28 zugewandten Freiende einen in Querrichtung 26 verlaufenden Quersteg 43 auf. Im Montagezustand des Fixierschiebers 24 durchsetzt der Fixierzapfen 42 in Verschieberichtung 25 einen zentralen Scheibenlängsschlitz 44 der Federscheibe 39 und einen kreuzschlitzförmigen Ankerschlitz 45 des Magnetankers 28. Der Ankerschlitz 45 ist durch einen ersten Längsschlitz und einen ihn kreuzenden, kürzeren Längsschlitz gebildet Zur Montage wird der Quersteg 43 durch den längeren Längsschlitz des Ankerschlitzes 45 hindurchgeführt. Ragt der Quersteg 43 über die Kontaktfläche 32 hinaus, wird der Fixierschieber 24 um 90° gedreht, so daß der Fixierzapfen 42 in den kürzeren Längsschlitz des Ankerschlitzes 45 einrastet. Der Quersteg 43 hintergreift den Schlitzrand des Ankerschlitzes 45 und wird durch die gegen die Stützkante 40 drückende Federscheibe 39 gegen die Kontaktfläche 32 gepreßt Mit Hilfe des Fixierzapfens 42 sind der Fixierschieber 24, die Federscheibe 39 und der Magnetanker 28 mechanisch stabil verbunden.
Die Verschieberichtung 25 des Fixierschiebers 24 verläuft parallel zur Bewegungsrichtung (= Abfallrichtung) des Magnetankers 28 und liegt gleichzeitig in der Bewegungsebene der Schaltwippe 4 ein (Fig. 3 - Fig. 6).
Der in Fig 2 zweiteilig dargestellte Spulenkörper 37 trägt eine in Fig. 4 - Fig. 6 schematisch dargestellte Spule 46. Die beiden Teilkörper 37' des Spulenkörpes 37 tragen jeweils zwei etwa in Bewegungsrichtung des Magnetankers 28 verlaufende Führungsstege 47 Die Führungsstege 47 sind einstückig an dem Spulenkörper 37 angeformt und ragen im Montagezustand des Magnetkreises über die Polflächen 31 in Abfallrichtung des Magnetankers 28 hinaus. Ein Führungssteg 47 des Teilkörpers 37' fluchtet in Querrichtung 26 mit einem Führungssteg 47 des zweiten Teilkörpers 37' Diese beiden fluchtenden Führungsstege 47 flankieren den Magnetanker 28 beidseitig und erzwingen dadurch eine Linearbewegung des Magnetankers 28 in Verschieberichtung 25 Um die Bewegungsführung zu verbessern, ist mit Parallelabstand ein zweites Paar zweier Führungsstege 47 am Spulenkörper 37 angeformt. Die dem Fixierschieber 24 zugewandten Freienden der Führungsstege 47 weisen eine Anschlagnase 48 zur Begrenzung des Verfahrweges des abfallenden Magnetankers 28 auf. Zu diesem Zweck sind die Anschlagnasen 48 der beiden in Querrichtung 26 miteinander fluchtenden Führungsstege 47 aufeinander zu gerichtet und beaufschlagen die Stirnfläche 33 des abfallenden Magnetankers 28 (Fig. 4).
Die Teilungsebene des Spulenkörpers 37 ist gleichzeitig dessen Symmetrieebene, da die beiden Teilkörper 37' und 37' identisch ausgebildet sind. Hierbei liegt die U-Ebene des Magnetkerns 29 etwa in der Teilungsebene des Spulenkörpers 37 ein. Der Teilkörper 37' weist eine mit seiner Offnung dem Magnetkern 29 zugewandte Aufnahmenut 49 auf. Diese Aufnahmenut 49 ist in Verschieberichtung 25 durch mehrere Nutstege 50 begrenzt. Bei der Montage des Elektromagneten werden die beiden Teilkörper 37' in Querrichtung 26 aufeinander zu gerichtet und nehmen mit ihren Aufnahmenuten 49 das Verbindungsjoch 30 des Magnetkerns 29 etwa formschlüssig zwischen sich auf. Hierdurch ist der Magnetkern 29 am Spulenkörper 37 mechanisch stabil fixiert
An jedem Teilkörper 37' sind außerdem zwei quer zur Bewegungsebene des Fixierschiebers 24 voneinander beabstandete Federhaken 50 angeformt. Im Montagezustand des Spulenkörpers 37 fluchtet jeweils ein Federhaken 50 des ersten Teilkörpers 37' in Querrichtung 26 mit einem Federhaken 50 des zweiten Teilkörpers 37'. Der zusammengebaute Spulenkörper 37 wird durch eine Einsetzöffnung 51 hindurch entlang einer Einsetzrichtung 52 in das quaderförmige Gerätegehäuse 7 eingesetzt und mit dem Gerätegehäuse 7 verrastet. Zu diesem Zweck weisen die Innenseiten der beiden quer zur Bewegungsebene des Fixierschiebers 24 verlaufenden Seitenwände des Gerätegehäuses 7 jeweils zwei Montagenuten 53 auf, von denen in Fig 2 aufgrund der Perspektivdarstellung lediglich die beiden Montagenuten 53 der einen Seitenwand sichtbar sind. Die beiden Montagenuten 53 jeder Seitenwand verlaufen mit Parallelabstand in Einsetzrichtung 52. Sie korrespondieren mit entsprechenden Montagestegen 54 der Teilkörper 37'. Die Ebene dieser Führungsstege 54 ist durch die Einsetzrichtung 52 und die Querrichtung 26 aufgespannt. Sie ermöglichen eine einfache Montage und exakte Positionierung des Elektromagneten im Gerätegehäuse 7. Zur ortsfesten Postionierung des Spulenkörpers 37 im Gerätegehäuse 7 sind die beiden parallel zur Bewegungsebene des Fixierschiebers 24 verlaufenden Seitenwände des Gerätegehäuses 7 von jeweils zwei Rastlöchern 55 durchsetzt Diese Rastlöcher 55 korrespondieren mit entsprechend ausgebildeten und an den Teilkörpern 37' angeformten Rastnasen 56 (Fig. 2).
Im Montagezustand des Spulenkörpers 37 ragen die Federhaken 50 über die Einsetzöffnung 51 des Gerätegehäuses 7 hinaus. Zur montagetechnisch einfachen Verrastung des Unterspannungsgerätes 6 am Schutzschalter 1 hintergreifen die Federhaken 50 entsprechende Raststege 57 im Bereich der Schalterbodenseite 23 (Fig. 3 - Fig. 5). In Raststellung der Federhaken 50 ist die Einsetzöffnung 51 des Gerätegehäuses 7 von einer im Bereich der Schalterbodenseite 23 angeordneten Deckwand 58 des Schaltergehäuses 2 automatisch nach außen abgedichtet. Der mit dem Magnetanker 28 verbundene Fixierschieber 24 ragt über die Einsetzöffnung 51 des Gerätegehäuses 7 hinaus. Bei der Montage des Gerätegehäuses 7 am Schutzschalter 1 durchsetzt der Fixierschieber 24 in Verschieberichtung 25 eine Wandöffnung der Deckwand 58 und taucht in das Schaltergehäuse 2 ein. Hierbei taucht der Fixierschieber 24 mit einem stangenartig ausgebildeten, in Verschieberichtung 25 über die Anlageschulter 27 hinausstehenden Schieberfreiende 60 in die Schaltwippe ein (Fig 3 - Fig. 5).
Die Spulenanschlüsse 61 der Spule 46 sind über einen Bruckengleichrichter 62 mit zwei an die zu überwachende Spannung angeschlossenen Gerateanschlußkontakten 63' bzw. 63" des Unterspannungsgerätes 6 elektrisch leitend verbunden (Fig. 1, Fig. 7). Außerdem ist in den elektrischen Kreis zwischen dem Brükkengleichrichter 62 und den Geräteanschlußkontakten 63' bzw. 63" ein Vorwiderstand 64 eingesetzt. Der Brückengleichrichter 62 ist im Montagezustand zwischen einem am Teilkörper 37' angeformten, federelastischen Klemmausleger 59 und dem Teilkörper 37' unverlierbar klemmfixiert.
Für die Geräteanschlußkontakte sind zwei Ausfuhrungsformen vorgesehen. In einer ersten Ausführungsform ragen zwei Geräteanschlußkontakte 63' in Einsetzrichtung 52 über das Gerategehäuse 7 hinaus (Fig. 1,2,3,5,6) und sind mit der zu überwachenden Spannung - hier nicht dargestellt - direkt elektrisch verbunden. In einer zweiten Ausführungsform sind zwei Geräteanschlußkontakte 63" vollständig innerhalb des Gerätegehäuses 7 angeordnet (Fig. 4, Fig. 7). Bei dieser Ausführungsform ist das Unterspannungsgerät 6 direkt mit Anschlüssen des Schutzschalters 1 elektrisch verbunden Hierzu sind die dem Schutzschalter 1 zugewandten Freienden der Geräteanschlußkontakte 63" als flache Kontaktzungen 65 ausgebildet. Diese Kontaktzungen 65 korrespondieren mit in Verschieberichtung 25 verlaufenden Kontaktschlitzen 66 zweier Schalteranschlußkontakte 67 An die beiden Schalteranschlußkontakte 67 wird durch hier nicht näher dargestellte Hilfsmittel die Netzzuleitung angeschlossen, insbesondere angeschraubt Die beiden Kontaktschlitze 66 sind derart dimensioniert, daß bei der Befestigung des Unterspannungsgerätes 6 am Schutzschalter 1 die Kontaktzungen 65 in die Kontaktschlitze 66 eingreifen und von diesen mit dem nötigen elektrischen Kontaktdruck klemmfixiert werden.
Das Funktionsprinzip des mit dem Unterspannungsgerät 6 kombinierten Schutzschalters 1 wird nachfolgend erläutert: Bei Überstrom wird das Schaltschloß bzw die Schaltmechanik des Schutzschalters 1 in eine den Stromkreis unterbrechende Kontaktöffnungsstellung und die Schaltwippe 4 in ihre Ausschaltstellung überführt (Fig. 5). Die in ihre Ausschaltstellung überführte Schaltwippe 4 beaufschlagt mit ihrer dem Benutzer zugewandten Betätigungsseite 68 das Schieberfreiende 60 in Verschieberichtung 25. Hierdurch wird der Magnetanker 28 am Magnetkern 29 gehalten (= geschlossener Magnetkreis), unabhängig davon, wie groß die an den Geräteanschlußkontakten 63' bzw. 63" angelegte Spannung ist (Fig. 5).
In Einschaltstellung der Schaltwippe 4 ist das Schieberfreiende 60 von der Schaltwippe 4 entkoppelt und gegenüber der Schaltwippe 4 frei beweglich (Fig. 3) In diesem Fall ist die Positionierung des Fixierschiebers 24 ausschließlich von der Stellung des Magnetankers 28 abhängig. Dieser wird ausschließlich durch die an den Geräteanschlußkontakten 63' bzw. 63" anliegende Spannung am Magnetkern 29 gehalten (= geschlossener Magnetkreis gemäß Fig. 3). Sinkt die Spannung unter einen bestimmten Wert ab, reicht die Haltekraft des Elektromagneten nicht aus, um den Magnetanker 28 in seiner angezogenen Stellung zu halten. Der Magnetanker 28 wird deshalb durch den Federdruck der Schraubenfeder 34 in Abfallrichtung, d.h. in Richtung der Schaltwippe 4 gedruckt. Der mit dem Magnetanker 28 gekoppelte Fixierschieber 24 wird in Verschieberichtung 25 zur Betätigungsseite 68 der Schaltwippe 4 hin verschoben (Fig. 4). Hierbei beaufschlagt die Anlageschulter 27 des Fixierschiebers 24 den Auslösehebel 15 entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch das Schaltschloß - wie bereits beschrieben - in die Kontaktöffnungsstellung überführt wird. Die hierbei mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Drehfeder in ihre Ausschaltstellung schwenkende Schaltwippe 4 beaufschlagt mit ihrer Betätigungsseite 68 automatisch den Fixierschieber 24 und verschiebt ihn in Verschieberichtung 25 hin zum Magnetkern 29 (Fig. 5). Der Magnetkreis wird deshalb in Ausschaltstellung der Schaltwippe 4 immer automatisch geschlossen, auch wenn die zum Halten des Magnetankers 28 am Magnetkern 29 erforderliche Spannung an den Geräteanschlußkontakten 63 bzw. 63" noch nicht erneut anliegt.
Liegt die erforderliche Spannung wieder an, dann ist der Magnetkreis beim erneuten Einschalten des Schutzschalters 1 (= Überführung der Schaltwippe 4 in ihre Einschaltstellung) bereits geschlossen. Der Elektromagnet muß deshalb nur die erforderliche Haltekraft für den Magnetanker 28 erzeugen. Liegt die erforderliche Spannung hingegen noch nicht wieder an, so wird der Magnetkreis bei dem Versuch, die Schaltwippe 4 in ihre Einschaltstellung zu überfuhren, automatisch geoffnet. Hierdurch beaufschlagt die Anlageschulter 27 den Auslösehebel 17, so daß das Schaltschloß in seine Kontaktöffnungsstellung gezwungen wird. Die Schaltwippe 4 kann deshalb nicht in ihre Einschaltstellung überführt und der Schutzschalter 1 nicht eingeschaltet werden, solange die erforderliche Spannung an den Geräteanschlußkontakten 63' bzw. 63" nicht wieder anliegt.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform des Schutzschalters 1 mit zwei Druckknöpfen 69, 69' als Schaltorgan dargestellt. Funktionsgleiche Bauteile sind in Fig.8 mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig.1 bis Fig.7 versehen Die beiden Druckknöpfe 69, 69' zum Schalten des Stromkreises sind in Verschieberichtung 25 verschiebbar und durchsetzen formschlüssig jeweils eine Führungsaussparung 70, 70'. Die beiden Führungsaussparungen 70, 70' sind Bestandteil eines am Schaltergehäuse angeformten schachtartigen Führungsaufsatzes 71. Der Führungsaufsatz 71 ist von einer ebenfalls einen Bestandteil des Schaltergehäuses 2 bildenden Montageblende 72 umgeben, welche in Verschieberichtung 25 von zwei kreisrunden Montagelöchern 73 durchsetzt ist. Die Montagelöcher 73 dienen der Aufnahme von geeigneten Befestigungsmitteln, z.B. Schrauben, mit deren Hilfe der Schutzschalter 1 am Montageort ortsfest fixiert wird.
Die mechanische Kopplung der beiden Druckknöpfe 69,69' miteinander zum Schalten des Stromkreises kann prinzipiell in der aus WO-A-9407255 bekannten Weise erfolgen. Der in Fig. 8 nicht dargestellte Fixierschieber 24 ist mit dem Druckknopf 69 derart gekoppelt, daß in Ausschaltstellung des Schutzschalters 1 bzw. des Druckknopfes 69 der Fixierschieber 24 die aus Fig 5 ersichtliche Stellung einnimmt. Hierbei liegt das Schieberfreiende 60 vorzugsweise in einer haubenartigen Aufnahmeöffnung des Druckknopfes 69 ein und wird von diesem in Richtung des Magnetkerns 29 druckbeaufschlagt. In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform ist lediglich ein einziger Druckknopf als Schaltorgan vorgesehen und in geeigneter Weise mit dem Fixierschieber 24 gekoppelt.
Bezugszeichenliste