ELEKTRISCHER SCHUTZSCHALTER MIT SCHUTZFUNKTION

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schutzschalter mit Schutzfunktion für den Fehlerfall. Solche Schutzschalter weisen einen Schalterantriebsmechanismus, Strompfade mit trennbaren Kontakten, eine elektromagnetische Auslöseeinheit, ein in einem Fehlerfall steuerndes elektromagnetisches Steuermodul, und eine manuelle Betätigungseinheit zum Ein- und Ausschalten und zur Rückstellung (Reset) der Auslöseeinheit nach einer Auslösung auf. Die Auslöseeinheit agiert als Antwort auf einen AUS-Schaltbefehl mechanisch auf den Schalterantriebsmechanismus (zur Öffnung eines vorgespannten Schaltschlosses, bzw. der Kontakte).

[0002] Schutzschalter dieser Gattung können als Motorschutzschalter oder als Leitungsschutzschalter ausgebildet sein, die zum Ein- und Ausschalten einer Last eingesetzt werden und eine Schutzfunktion haben durch Abtrennen bzw. Unterbrechen der Last bei elektrische Fehler. Elektrische Fehler können Kurzschlüsse, Überströme oder auch Unterspannungen sein. Typische Schutzschalter sind auch FI-Schalter (z.B. DE 4106652 A1), die jedoch nicht zum EIN- und AUS-Schalten von Lasten verwendet werden.

[0003] Ein Beispiel eines gattungsgemäßen Schutzschalters ist in der DE 198 36 549 A1 dargestellt Die Auslöseeinheit kann vom üblichen Typ sein, beispielsweise wie auch in der GB 1,558,785 beschrieben. Hierbei besteht der Magnetmechanismus aus einem in einer Magnetspule linear bewegliche, als Auslösestößel ausgebildeten Magnetanker, der gegen die Kraft einer Speicherdruckfeder auf einen Permanentmagneten hin bewegbar ist, und von diesem bei stromloser Magnetspule festgehalten wird.

[0004] Bei vielen Schutzschaltern ist der Raum für die installation einer Auslöseinheit klein. Für eine Anwendung Im Kfz-Bereich ist dies wegen des geringen Spannungsniveaus ein wirtschaftliche Lösung (DE 197 41 919 C1). Für Niederspannungsanwendungen müssen jedoch höhere Isolationsanforderungen und höhere Schaltleistungen aufgebracht werden.

[0005] Aus einem weiteren Stand der Technik (GB 1550 485 A) ist eine Betätigungseinheit bzw. ein Betätigungsmechanismus und eine Auslöseeinheit für einen Schutzschalter zu entnehmen. Die dort gezeigte Auslöseeihheit weist im Wesentlichen auf:

• einen in Auslöserichtung von einer Speicherdruckfeder belasteten, in der Auslösespule einliegenden, als Auslösestößel ausgebildeten Magnetanker,
• einen ohne Bestromung der Auslösespule den Magnetanker in EIN-Steilung des Schalterantriebsmechanismus und rückgsetztem Zustand der Auslöseeinheit haltenden Permanentmagneten, und
• eine vom Magnetanker drehbaren, auf den Schalterantriebsmechanismus wirkenden Auslösehebel.

[0006] Die Betätigungseinheit ist als Drehvorrichtung ausgebildet; diese weist eine Antriebswelle auf, welche zum Ein- und Ausschalten mit dem Schalterantriebsmechanismus in Wikverbindung steht. Zwischen der Antriebswelle und der Auslöseeinheit ist eine mechanische Wirkverbindung vorhanden, mittels der bei Betätigung der Antriebswelle aus der AUS-Stellung heraus in Gegenrichtung zur EIN-Schaltdrehbewegung das Rücksetzen. (Reset) des Magnetmechanismus der Auslöseeinheit, erfolgt.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirkverbindung zwischen Betätigungseinheit und Auslöseeinheit so zu gestalten, dass mit ihr sowohl das Schaltschloss als auch der mechanische Kraftspeicher betätigbar wird.

[0008] Die Lösung findet sich im Kennzeichen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen formuliert.

[0009] Bei dem Schalterkonzept handelt es sich um das prinzip des energetisch selbstversorgten Auslösekonzepts. Das heißt, die Auslöseeinheit befindet sich ohne Stromversorgung in der aktivierten Stellung, und ist mit einem relativ geringen Stromstoss in der Lage, das Schaltschloss anzustoßen, um die Kontakte zur öffnen. Um diese Aufgabe sicherzustellen, ist die Auslöseeinheit als mechanischer Kraftspeicher ausgebildet Nach einer Auslöseaktion muss der mechanische Kraftspeicher manuell wieder rückgesetzt werden. Aus der AUS-Stellung kann der Schutzschalter nicht in die EIN-Stellung überführt werden, wenn nicht zuvor die Auslöseeinheit rückgesetzt ist.

[0010] Vorgeschlagen wird, dass die Rücksetzbewegung der Auslöseeinheit durch Drehbewegung der Antriebswelle mit einem Winkelweg von 20° bis 30° in gegenläufiger Richtung zur EIN-Schaltdrehbewegung erfolgt. Gemäß Erfindung ist der die Wirkverbindung zwischen Betätigungseinheit und Auslöseeinheit darstellende Auslösehebel ein Doppelarmhebel, dessen erster Arm von mindestens einem Mitnehmermittel auf der Antriebswelle beaufschlagt wird, und dessen zweiter Arm die Rücksetzbewegung der Auslöseeinheit bewirkt.

[0011] Der zweite Arm führt unter Aufbringen von Verformungsarbeit der Speicherdruckfeder den Magnetanker des Kraftspeichers an den Permanentmagneten heran, wobei der Magnetanker (Auslösestößel) durch die Haltekraft des Permanentmagnets festgehalten wird.

[0012] Das Auslösen erfolgt durch Stromstoß durch einen Magnetkreis, dessen dabei erzeugter Kraftfluss die Haltekraft des Permanentmagnets überwindet. Durch die Bewegung des Magnetankers in die Ausgelöststellung wird der Schaltermechanismus und die Antriebswelle mechanisch bewegt, wobei das Schloss betätigt wird und der Schaltermechanismus öffnet und die Antriebswelle eine Drehbewegung (in AUS-Position) erfährt

[0013] Die erfinderische Anordnung kann in einem einpoligen als auch mehrpoligen Schutzschalter verwendet werden.

[0014] Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die mechanische Betätigungseinheit auf der Oberseite eines Schutzschalters angeordnet werden kann, wodurch der Schalter nur in der Höhe (vertikal) vergrößert wird; in der horizontalen Ausdehnung (in den Einbauabmessungen) tritt keine Änderung auf.

[0015] Die Geometrie der beteiligten manuellen Betätigungseinheit und ihre Zuordnung zur Auslöseeinheit ist so gestaltet, dass der Doppelarmhebel achsparallel zur Antriebswelle (Betätigungswelle) und der Magnetanker senkrecht zum Doppelarmhebel gelagert ist. Hierbei ist eine mechanische Wirkverbindung zwischen Antriebswelle und Magnetmechanismus derart geschaffen, dass eine Drehung der Antriebswelle in eine Gegendrehung des Doppelarmhebels umgesetzt wird, und die Drehung des Doppelarmhebels in eine Linearbewegung des Magnetankers überführt wird. Bei Drehbewegung der Antriebswelle für die Rücksetzbewegung um ca. 25° bewegt sich der Magnetanker um ca. 2.5 mm. Die mechanische Ausgestaltung liegt darin, dass der zweite Arm des Doppelarmhebels als Gabel ausgebildet ist und der Magnetanker zum Eingriff der Gabel mit einer Nut versehen ist.

[0016] Die Antriebswelle wird durch den Zusammenbau einer Betätigungswelle und einer Aufsteckwelle hergestellt. Dies wird ausführlich in der Figurenbeschreibung erläutert.

[0017] Auf einem der Arme des Doppelarmhebels kann eine, vorzugsweise farbliche Markierung angebracht sein. Dabei ist ein Fenster im Gehäuse des Schutzschalters derart vorgesehen, dass in dem Fenster die Markierung entweder bei der rückgesetzen und der ausgelösten Position der Auslöseeinheit von außen sichtbar wird. Dies erlaubt einem Bediener unmittelbar die Feststellung, ob der Schutzschalter EIN geschaltet werden kann - ohne Rücksetzung, oder ob vor der EIN-Schaltung noch eine Rücksetzung der Auslöseeinheit vorgenommen werden muss.

[0018] Eine Ausgestaltung der Erfindung wird in den Figuren dargestellt, welche im Einzelnen zeigen:

Fig. 1

Einzelteile in Explosionsdarstellung,

Fig. 2

den Zusammenbau der Antriebswelle,

Fig. 3

einen horizontalen Schnitt durch die Anordnung,

Fig. 4

einen weiteren horizontalen Schnitt durch die Anordnung.

[0019] Der als Knebel ausgebildete Betätigungsdrehknopf 42 ist am Ende einer Antriebswelle 40 befestigt und überragt das nicht weiter dargestellte Gehäuse des Schutzschalters. Die Antriebswelle 40 ist ein mehrteiliger Zusammenbau aus Betätigungswelle 44 und Aufsteckwelle 60. Der Zusammenbau ist gesondert und ausführlich in Fig. 2 dargestellt und beschrieben.

[0020] Von außen ist am Schutzschalter nur der Knebel 42 sichtbar, der eine AUS- und eine EIN-Stellung einnehmen kann, die um 90° zueinander gedreht sind. In der EIN-Stellung sind die Kontakte geschlossen und die Auslöseeinheit kann aktiviert werden. Aus dieser Stellung können die Kontakte des Schutzschalters manuell durch Linksdrehung D1 der Antriebswelle 40 über den Knebel 42 geöffnet werden. Die Antriebswelle löst im Schalterantriebsmechanismus das Schloss und öffnet die Kontakte. Zur manuellen Ausschaltung reicht eine kurze Drehung in D1-Richtung, um das Schloss zu betätigen. Eine Drehung um 90° ist hierzu nicht erforderlich. Beim automatischen Ausschalten im Fehlerfall und Öffnen der Kontakte wird zwangsweise die Antriebswelle 40 mitbewegt.

[0021] Im ausgeschalteten Zustand des Schutzschalters (Schaltschloss/Kontakte offen) ist es nicht möglich, unmittelbar den Schutzschalter In den eingeschalteten Zustand zu versetzen. Die Auslöseeinheit 10 arbeitet als mechanischer Kraftspeicher und dieser muss vorerst gespannt werden. Die Auslösereinheit 10 hat einen topfförmigen Magnetkreis und arbeitet mit permanentmagnetischer Haltekraft. Der im Magnetkreis verschiebbare Magnetanker 14 steht einerends in magnetischer Wechselwirkung mit einem Permanentmagneten 16 und ist andemends als Auslösestößel ausgebildet. Der Magnetanker 14 wird von einer Speicherdruckfeder 17 beaufschlagt.

[0022] Die Achse HA der Betätigungswelle sitzt sehr nahe am Gehäuse 11 der Auslöseeinheit 10 (siehe auch Fig. 3 und Fig. 4). Der Doppelarmhebel 30 ist achsparallel zur Betätigungswelle 44 und der Magnetanker 14 senkrecht zum Doppelarmhebel 30 gelagert.

[0023] Die Aktivierung der Auslöseeinheit geschieht durch manuelle Unksdrehung D1 des Knebels 42 (der Antriebswelle 40) um die Achse HA der Antriebswelle 40 aus der AUS-Position um etwa 20° bis 30°; also in Gegenrichtung zur EIN-Schaltbewegung. Über diese manuelle Betätigung wird der mechanische Kraftspeicher in die Einschalt-Stellung überführt. Bei der Drehung in zur EIN-Schaltbewegung gegenläufigen Richtung (D1) treten zwei Mitnehmemasen 61', 61" in Wirkverbindung mit dem ersten Arm 32 des als Doppelarmhebel ausgebildeten Auslösehebels 30. Die Drehung der Betätigungswelle wird in eine Drehung in Gegenrichtung (Bezugszeichen H1, H2) des Doppelarmhebels umgesetzt. Diese Betätigung hat die Wirkungskette Knebel 42, Antriebswelle 40, Mitnehmemase(n) 61', 61", Doppelhebelarm 30, Gabel 35, Magnetanker 14, Permanentmagnet 16. Der Magnetanker 14 wird an den Permanentmagneten herangeführt und dort magnetisch gehalten.

[0024] Es wurde schon angesprochen, dass das Einschalten des Schaltschlosses ohne Betätigung des Kraftantriebs nicht möglich ist. Sperren und Freigeben des Schaltschlosses wird über eine mit einer Rückstellfeder belastete Sperrklinke 80 bewerkstelligt. Die Sperrklinke 80 ist als zweiarmiger Hebel im Schutzschalter um eine Achse KA drehbar gelagert. Beim Spannen der Auslöseeinheit wird mit einem Mitnehmerelement 36 am unteren Ende des Doppelarmhebels die Sperrklinke 80 gegen die Kraft der Rückstellfeder betätigt. An der Sperrklinke 80 ist am oberen Hebelarm eine Kalotte 82 vorhanden, die vom Mitnehmerelement 36 beaufschlagt wird. Nach dem Spannen der Auslöseinheit steht der Doppelarmhebel gemeinsam mit dem Mitnehmerelement 36 in fester Position, wobei die Sperrklinke 80 aus der Ruhestellung herausgehebelt ist. In dieser Stellung hat der zweite Hebelarm 84 der Sperrklinke eine solche Wechselwirkung mit dem Schaltschloss, dass das Schaltschloss in die EIN-Stellung überführbar ist.

[0025] Die Auslösung (Fehleröffnung durch das elektromagnetische Steuermodul, möglicherweise in Verbindung mit einem nicht näher zu beschreibenden elektronischen Modul) geschieht bei ausreichendend hoher Bestromung der Wicklung der Auslösespule 12. Die magnetische Anziehung des Permanentmagneten 16 wird geschwächt und der Magnetanker 14 löst sich unterstützt durch die Kraft der Speicherdruckfeder 17 ab (mit Bewegung L2).

[0026] Magnetanker und Doppelarmhebel 30 stehen in formschlüssiger Wirkverbindung über die Nut 15 am Auslösestößel und der Gabel 35 am Doppelarmhebel, so dass die Bewegung des Magnetankers jeweils immer auf den Doppelarmhebel 30 übertragen wird. Der lineare Weg des Magnetankers ist einige Millimeter. Die mit der linearen Bewegung (L1, L2) verbundene Drehbewegung (H1, H2) des Doppelarmhebels 30 ist etwa 25° bis 30°. Unterhalb der Zeichenebene ist am Doppelarmhebel 30 ein Mitnehmermittel 36 angeordnet der mit der Sperrklinke 80 des Schaltschlosses wechselwirkt (Öffnen der Kontakte).

[0027] Durch die Bewegung L2 des Magnetankers 14 wird über das Schaltschloss die Öffnung des Kontaktsystems veranlasst.

[0028] Die Antriebswelle 40 steht über eine achsidentische, formschlüssige Steckverbindung mit nicht dargestellten Mitnehmermitteln mit dem Schaltschloss in Wirkverbindung. Mit der Bewegung der Antriebswelle 40 über Antriebsachse 115 wird in beiden Drehrichtungen die Betätigung des Schaltschlosses (für EIN und für AUS) veranlasst.

[0029] Die Auslöseeinheit 10 ist in einem Kunststoffgehäuse 11 untergebracht, in dem im wesentlichen die Magnetspule 12 gelagert ist. Das Gehäuse 11 ist auf der Oberseite 110 des Schalters angeordnet, wobei in dem Ausführungsbeispiel das Gehäuse über mindestens ein Befestigungsmittel (Schraub-, Steck- oder Klemmmittel) (hier ein Aufsetzzylinder 19) mit Befestigungsgegenmitteln (hier Öffnungen 119 auf der Oberseite 110) fixiert wird. In der Figur ist die räumliche Zuordnung des Aufsetzzylinders 19 mit der Öffnung 119 durch die Linie AA wiedergegeben.

[0030] Gemäß Ausführungsbeispiel liegt die Hauptachse MA der Auslöseeinheit 10 und damit auch die Achse des als Auslösestößel ausgebildeten Magnetankers 14 waagerecht. Die Antriebswelle 40 hat im Schutzschalter eine senkrechte Lage. Die Längsachse des Magnetankers liegt somit 90° zur Antriebswelle 40.

[0031] Am Gehäuse der Auslöseeinheit ist parallel zur Achse HA der Antriebswelle 40 ein Lager SS für den Doppelarmhebel 30 vorhanden. Der Doppelarmhebel 30 ist drehbar im Lager SS über den Stift 20 befestigt.

[0032] In Fig. 2 ist gemäß Ausführungsbeispiel die Antriebswelle 40 durch Aufeinanderstecken einer Betätigungswelle 44 und einer Aufsteckwelle 60 zweiteilig ausgebildet. Der Knebel 42, die Betätigungswelle 44, die Aufsteckwelle 60, und der Schalterantrieb (in der Figur durch den Achs-Zapfen 115 angedeutet) liegen in einer Achse. Die Aufsteckwelle 60 ist im unteren Bereich hohl ausgebildet und hat im oberen Bereich einen Zapfen zum Aufsetzen des Knebels. An der Aufsteckwelle sind etwa um 180° gegenüberliegend ein Mitnehmerstachel 62 und zwei Mitnehmernasen 61', 61" ausgebildet. Der Mitnehmerstachel 62 greift nach dem Zusammenbau mit der Betätigungswelle 44 in ein dort ausgebildetes Mitnehmersegment 45. Die bei Rechtsdrehung (EIN-Schaltbewegung) vorn liegende Kante des Mitnehmerstachels 62 liegt in Anschlag im Mitnehmersegment 45. Bei der EIN-Schaltbewegung wird somit die Betätigungswelle 44 unmittelbar mitgenommen.

[0033] Die bei Linksdrehung vom liegende Kante des Mitnehmerstachels 62 ist das Mitnehmermittel (Anschlag im Mitnehmersegment 45) für die manuelle AUS-Schaltbetätigung, wobei hier zuerst ein Federweg der Drehfeder 67 von ca. 30° überwunden wird, bis die Mitnahme der Betätigungswelle 44 erfolgt. Hier liegt also ein Freilauf zwischen der Aufsteckwelle 60 und der Betätigungswelle 44 vor, der bei der Rücksetzbewegung D1 der Aufsteckwelle 60 die Betätigungswelle 44 außer Eingriff lässt.

[0034] Zwischen beiden Wellen (44, 60) ist die angesprochene Drehfeder 67 eingesetzt, die nach dem Spannen der Auslöseeinheit der Rückstellung der Aufsteckwelle gegenüber der Betätigungswelle dient und die Antriebswelle und insbesondere den Knebel in eine eindeutige AUS-Stellung stellt. Der Federdraht der Drehfeder 67 ist an seinem einen Ende 67' nach außen abgebogen und liegt dem Mitnehmerstachel 62 an. Das (in Fig. 2 nicht sichtbare, in Fig. 4 dargestellte) zweite Ende 67" der Drehfeder 67 ist nach innen gebogen und fasst in eine achsparallele Nut 44' der Betätigungswelle 44. Die Betätigungswelle 44 hat am oberen Ende einen Zapfen, der in dem Hohlraum der Aufsteckwelle 60 zu liegen kommt, und au unteren Ende eine Bohrung zum Aufsetzen auf und zum Befestigen an der Antriebsachse 115 des Schutzschalters. Das Ineinanderfassen des Mitnehmerstachels 62 mit dem Mitnehmersegment 45 ist in Fig. 3 ebenfalls erkennbar. Das Mitnehmersegment 45 hat etwa einen freien Kreissegmentwinkel von 50°; der Mitnehmerstachel 62 hat eine freie Beweglichkeit zwischen den Anschlägen des Mitnehmersegments von etwa 30° (Federweg der Drehfeder 67). Dies entspricht dem Winkelweg, der von der Spannbewegung für die Auslöseeinheit gebraucht wird.

[0035] Um den vorhandenen Raum möglichst optimal zu nutzen, ist der Abstand der Einzelteile zureinander besonders klein gewählt. Das Gehäuse der Auslöseeinheit sitzt besonders nahe an der Betätigungswelle. Daher sind an der Betätigungswelle (Aufsteckwelle 60) zwei Mitnehmemasen angebracht; eine Mitnehmemase 61' kann oberhalb und eine andere Mitnehmemase 61" kann unterhalb des Auslösegehäuses vorbeistreichen.

[0036] Die Aufsteckwelle 60 tritt mit dem ersten Arm 32 des Doppelarmhebels 30 in Wirkverbindung. Der zweite Arm 34,35 des Doppelarmhebels 30 steht in enger Wirkverbindung mit dem Magnetanker 14. Dies ist im Ausführungsbeispiel derart realisiert, dass der zweite Arm 34 des Doppelarmhebels 30 als Gabel 35 und der stößel- oder bolzenartig ausgebildete Magnetanker 14 aussenendig mit einer Nut 15 ausgebildet ist. Die Gabel 35 des zweite Arms 34 des Doppelarmhebels liegt kraftschlüssig in der Nut des Magnetankers.

[0037] Mit jeder linearen Bewegung L1, L2 des Magnetankers 14 wird der zweite Arm 34 des Doppelarmhebels mitgenommen und versetzt den Doppelarm in Drehung. Bei dieser kraftschlüssige Wirkverbindung ist kein Freilauf vorhanden. Durch die Bewegung des Magnetankers 14 wird der Doppelarmhebel in Drehung versetzt und umgekehrt: durch Drehung des Doppelarmhebels setzt sich der Magnetanker in Bewegung.

[0038] Erfindungsgemäß wird die mechanische Wirkverbindung zwischen Magnetanker 14 und Schaltschloss und die die mechanische Wirkverbindung zwischen Betätigungswelle 44 und Magnetanker 14 über ein für beide Funktionen geeignet gestaltete Aufsteckwelle 60 bewerkstelligt.

[0039] Die Fig. 3 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Anordnung. Die Antriebswelle 40 steht in der AUS-Position. In dieser Figur ist die gute Raumausnutzung der Anordnung deutlich erkennbar. Die Antriebswelle steht in AUS-Stellung des Schutzschalters.

[0040] Die Betätigungsgriffe, bzw. Drehbewegungen werden hier noch einmal zusammengestellt.

In der Funktion "manuell Einschalten" wird die Antriebswelle 40 mit 90° Rechtsdrehung aus der Stellung AUS in Richtung D2 bewegt, wobei der Doppelarmhebel die Bewegung H2 vollführt. Hierbei wird der Anker linear mit L2 bewegt.

In der Funktion "manuell Ausschalten" wird die Antriebswelle 40 mit 90° Linksdrehung aus der Stellung EIN in Richtung D1 bewegt, wobei der Doppelarmhebel die Bewegung H1 vollführt Hierbei wird der Anker linear mit L1 bewegt.

In der Funktion "Auslöseeinheit spannen" wird die Antriebswelle 40 mit 25° Linksdrehung aus der Stellung AUS In Richtung D1 bewegt, wobei der Doppelarmhebel die Bewegung H1 vollführt.

[0041] Die letztbeschriebene Drehbewegung ist In Fig. 3 durch die beiden Lagen des Mitnehmerelements 61' zu erkennen. In der gestrichelten Position ist die Aufsteckachse 60 mit dem Mitnehmerelement 61' durch die Drehfeder in Ruheposition. Die durchgezogen dargestellte Position ist jene, in der das Mitnehmerelement 61' den Doppelarmhebel 30 betätigt hat (nach Drehung D1) und den Magnetanker an den Permanentmagneten herangeführt hat (mit Bewegung L1).

[0042] Die Figur 4 zeigt eine mit der Fig. 3 vergleichbaren Ansicht auf die Auslöseeinheit, den Doppelarmhebel und die Antriebswelle 40. Der Doppelarmhebel 30 Ist hier in seinen beiden Endpositionen dargestellt. Die Antriebswelle 40 steht In EIN-Stellung des Schutzschalters und damit um 90° Rechtsdrehung gegenüber der Stellung in Fig. 3. Die beiden Spannlagen der Drehfeder 67 sind erkennbar. Das erste Ende 67' der Drehfeder ist durch die Mitnahme des nicht dargestellten Mitnehmerstachels 62 (vergleiche Fig. 2) von einer - gestrichelt gezeichneten - Position in die durchgezogen dargestellte Position bewegt worden. Sichtbar ist weiterhin die Nut 44' der Betätigungswelle (vergleiche auch hier Fig. 2). In dieser Nut liegt das zweite Ende 67° der Drehfeder 67.

[0043] Die Figur 4 zeigt darüber hinaus eine gestalterische Möglichkeit zur Sichtbarmachung der Lage des Doppelarmhebels. Auf einem Arm 34 des Doppelarmhebels 30 kann eine farbliche Markierung 35' angebracht sein. Da der Doppelarmhebel in starrer Beziehung zum Magnetanker steht, kann damit erkennbar gemacht werden, ob sich die Auslöseinheit in Rücksetzposition befindet. Gemäß der Fig. 4 ist die Markierung auf der Auslöserseite (34) des Doppelarmhebels 30 vorhanden. Der Doppelarmhebel ist in zwei Stellungen dargestellt (gestrichelt, ausgezogen gezeichnet). Im in der Figur nicht dargestellten Gehäuse des Schutzschalters ist ein Fenster F oberhalb der Lage des Arms 34 des Doppelarmhebels 30 vorgesehen. Je nach beabsichtigter Funktion kann eine grüne oder eine rote Markierung 35' vorgesehen sein. Je nach Stellung des, Doppelarmhebels 30 ist entweder die Markierung sichtbar oder nicht sichtbar. In dem Fenster kann somit mit der Markierung 35' entweder die Ausgelöst-(rote Markierung) oder die rückgesetzte Position (grüne Markierung) der Auslöseinheit von außen sichtbar gemacht werden. Der Bediener kann somit unmittelbar erkennen, ob der Schutzschalter EIN geschaltet werden kann - ohne Rücksetzung, oder ob vor der EIN-Schaltung noch eine Rücksetzung vorgenommen werden muss.

Bezugszeichen

[0044] 

110

Oberseite Schalter

115

Betätigungsachse für Schalterantrieb

119

Aufsetzöffnung

F

Fenster im Schaltergehäuse

10

Auslöseeinheit

11

Kunststoffgehäuse (Halter) für Auslöseeinheit

12

Auslösespule (Tauchankerspule)

MA

Magnetankerachse

14

Magnetanker

15

Nut auf Magnetanker

16

Permanentmagnet

17

Speicherdruckfeder

18

Lager für Stift 20

19

Aufsetzzylinder

20

Achsstift

AA

Befestigungsachse

L1, L2

Linearbewegung des Magnetankers

30

Doppelarmhebel (Auslösehebel)

SS

Achse des Doppelarmhebels

32

erster Arm des Doppelarmhebels

33

Ende des ersten Arms (Antriebsseite)

34

zweiter Arm des Doppelarmhebels (Auslöserseite)

35

Mitnehmergabel

36

Mitnehmer für Schloss

HA

Achse der Betätigungswelle

40

Antriebswelle

42

Betätigungsdrehknopf

44

Betätigungswelle

44'

Nut

45

Mitnehmersegment

46

Anschlag/Mitnehmer

D1, D2

Drehbewegung der Antriebswelle (EIN, AUS)

H1, H2

Drehrichtung des Doppelarmhebels

60

Aufsteckwelle

61', 61"

Mitnehmernase(n)

62

Mitnehmerstachel

63

Betätigungsnase/Schloss

64

Anschlag/Mitnehmer

67

Drehfeder auf Aufsteckwelle

67' 67"

Federdraht-Ende(n)

80

Sperrklinke

82

Kalotte

84

Mitnehmer an Sperrklinke

KA

Achse für Klinke

Ansprüche

1. Elektrischer Schutzschalter mit Schutzfunktion für den Fehlerfall, der aufweist

- einen Schalterantriebsmechanismus,

- Strompfade mit trennbaren Kontakten,

- eine elektromagnetische Auslöseeinheit (10), welche als Antwort auf einen AUS-Schaltbefehl mechanisch auf den Schalterantriebsmechanismus einwirkt,

- eine Auslösespule (12),

- ein in dem Fehlerfall steuerndes elektromagnetisches Steuermodul,

- eine manuelle als Drehvorrichtung ausgebildete Betätigungseinheit zum Ein- und Ausschalten und zur Rücksetztbewegung der Auslöseeinheit (10) nach einer Auslösung,

wobei die Auslöseeinheit (10) weiterhin aufweist:

- einen in Auslöserichtung (L2) von einer Speicherdruckfeder (17) belasteten, in der Auslösespule (12) einliegenden als Auslösestößel ausgebildeten Magnetanker (14),

- einen ohne Bestromung der Auslösespule (12) den Magnetanker (14) in EIN-Stellung des Schalterantriebsmechanismus und rückgesetztem Zustand der Auslöseeinheit (10) haltenden Permanentmagneten (16),

- und einen vom Magnetanker (14) drehbaren, auf den Schateantriebsmechanismus wirkenden Auslösehebel (30),

- und die Betätigungseinheit eine Antriebswelle (40) aufweist, welche zum Ein- und Ausschalten (D1, D2) mit dem Schalterantriebsmechanismus in Wirkverbindung steht, und zwischen der Antriebswelle (40) und der Auslöseeinheit (10) eine mechanische Wirkverbindung vorhanden ist, mittels der bei Betätigung der Antriebswelle (40) aus der AUS-Stellung heraus in Gegenrichtung (D1) zur EIN-Schaitdrehbewegung (D2) das Rücksetzen des Magnetmechanismus (12,14,16, 17) der Auslöseeinheit (10) erfolgt,

dadurch gekennzeichnet,
dass der die Wirkverbindung zwischen Betätigungseinheit und Auslöseeinheit (10) darstellende Auslösehebel ein Doppelarmhebel (30) ist, dessen erster Arm (32) von mindestens einem Mitnehmermittel (61) auf der Antriebswelle (40) beaufschlagt wird, und dessen zweiter Arm (34) die Rücksetzbewegung der Auslöseeinheit (10) gewirkt.

2. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Wirkverbindung zwischen Antriebswelle (40) und Magnetmechanismus (12, 14, 16, 17) derart ist, dass eine Drehung der Antriebswelle (40) in eine Gegendrehung des Doppelarmhebels (30) umgesetzt wird, und die Drehung des Doppelarmhebels (30) in eine Linearbewegung des Magnetankers (14) überführt wird.

3. Schutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (34) des Doppelarmhebels (30) als Gabel (35) ausgebildet ist und dass der Magnetanker (14) zum Eingriff der Gabel (35) mit einer Nut (15) versehen ist.

4. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelarmhebel (30) achsparallel zur Betätigungswelle (44) gelagert ist und der Magnetanker (14) senkrecht zum Doppelarmhebel (30) gelagert ist.

5. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung zwischen Betätigungseinheit und Auslöseeinheit (10) geometrisch und mechanisch so gestaltet ist, dass eine Drehbewegung (D1) der Antriebswelle (40) von einem Winkelweg von 20° bis 30° für eine Rücksetzbewegung ausreicht.

6. Schutzschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (40) zweiteilig ausgebildet ist, und zwar aus einer auf den Schalterantriebsmechanismus aufgebrachten, mit mindestens einem Mitnehmer (61) für den Doppelarmhebel (30) ausgebildeten Aufsteckwelle (60) und aus einer starr auf den Schaltermechanismus wirkenden Betätigungswelle (44), wobei zwischen der Aufsteckwelle (60) und der Betätigungswelle (44) ein Freilauf vorhanden ist, der bei der Rücksetzbewegung (D1) der Aufsteckwelle (60) die Betätigungswelle (44) außer Eingriff lässt.

7. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem der Arme (32,34) des Doppelarmhebels (30) eine Markierung (35) angebracht ist, und dass ein Fenster im Gehäuse des Schutzschalters vorgesehen ist, in dem die Markierung (35') entweder bei der rückgesetzten oder der ausgelösten Position der Auslöseeinheit (10) von außen sichtbar ist.

Claims

1. Electric circuit-breaker with a protective function in the event of a fault, which has

- a switch drive mechanism,

- current paths with separable contacts,

- an electromagnetic trip unit (10), which acts mechanically on the switch drive mechanism as a response to an OFF switching command,

- a trip coil (12),

- an electromagnetic control module which controls in the event of a fault,

- a manual actuating unit configured as a rotary device for switching on and off and for the reset movement of the trip unit (10) after a tripping event,

wherein the trip unit (10) furthermore has:

- a magnet armature (14), loaded by a storage compression spring (17) in the tripping direction (L2) and configured as a trip plunger located in the trip coil (12),

- a permanent magnet (16) holding the magnet armature (14) in the ON position of the switch drive mechanism and reset state of the trip unit (10) without the trip coil (12) being provided with current,

- and a tripping lever (30) which can be rotated by the magnet armature (14) and acting on the switch drive mechanism,

- and the actuating unit has a drive shaft (40), which is in operative connection with the switch drive mechanism for switching on and off (D1, D2), and between the drive shaft (40) and the trip unit (10) a mechanical operative connection is present, by means of which, on actuation of the drive shaft (40), the resetting of the magnet mechanism (12, 14, 16, 17) of the trip unit (10) takes place from the OFF position in the opposite direction (D1) to the ON rotary switching movement (D2),

characterised in that the tripping lever representing the operative connection between the actuating unit and trip unit (10) is a double-armed lever (30), the first arm (32) of which is loaded by at least one driver means (61) on the drive shaft (40), and the second arm (34) of which brings about the reset movement of the trip unit (10).

2. Circuit-breaker according to claim 1, characterised in that the mechanical operative connection between the drive shaft (40) and magnet mechanism (12, 14, 16, 17) is such that a rotation of the drive shaft (40) is converted into a counter-rotation of the double-armed lever (30), and the rotation of the double-armed lever (30) is converted to a linear movement of the magnet armature (14).

3. Circuit-breaker according to claim 2, characterised in that the second arm (34) of the double-armed lever (30) is configured as a fork (35) and in that the magnet armature (14) is provided with a groove (15).for the engagement of the fork (35).

4. Circuit-breaker according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the double-armed lever (30) is mounted axially parallel to the actuating shaft (44) and the magnet armature (14) is mounted perpendicularly to the double-armed lever (30).

5. Circuit-breaker according to any one of claims 1 to 4, characterised in that the operative connection between the actuating unit and trip unit (10) is configured geometrically and mechanically in such a way that a rotary movement (D1) of the drive shaft (40) of an angle path of 20° to 30° is sufficient for a reset movement.

6. Circuit-breaker according to any one of the preceding claims, characterised in that the drive shaft (40) is configured in two parts, specifically of a plug-on shaft (60) attached to the switch drive mechanism and configured with at least one driver (61) for the double-armed lever (30), and of an actuating shaft (44) acting rigidly on the switch mechanism, a freewheel mechanism being present between the plug-on shaft (60) and the actuating shaft (44), which, during the reset movement (D1) of the plug-on shaft (60), leaves the actuating shaft (44) disengaged.

7. Circuit-breaker according to any one of claims 1 to 6, characterised in that a marking (35') is applied on one arm (32, 34) of the double-armed lever (30), and in that a window is provided in the housing of the circuit-breaker, in which the marking (35') can be seen from the outside either in the reset or tripped position of the trip unit (10).

Revendications

1. Interrupteur de protection électrique avec fonction de protection en cas de défaillance, présentant les éléments suivants :

- un mécanisme d'actionneur de l'interrupteur,

- une piste de courant avec contacts séparables,

- une unité de déclenchement électromagnétique (10), laquelle intervient sur le mécanisme d'actionnement d'interrupteur de manière mécanique en réponse à un nombre de coupures par commutation,

- une bobine de déclenchement (12),

- un module de commande à commande électromagnétique en cas de défaillance,

- une unité d'actionnement manuel conçue comme un dispositif rotatif afin de commuter sur marche et sur arrêt et pour désengager l'unité de déclenchement (10) à la suite d'une coupure par déclenchement,

l'unité de déclenchement (10) présentant en outre les éléments suivants :

- une armature d'aimant (14) conçue comme un poussoir de commande de déclenchement se trouvant dans la bobine de déclenchement (12) et chargée dans une direction de déclenchement (L2) par un ressort de pression d'accumulateur (17),

- un aimant permanent (16) maintenant, sans alimentation de la bobine de déclenchement (12), l'armature d'aimant (14) en position marche du mécanisme d'actionnement d'interrupteur et dans l'état désengagé de l'unité de déclenchement (10),

- et un levier de déclenchement (30) pouvant être amené en rotation par l'armature d'aimant (14) et agissant sur le mécanisme d'actionnement d'interrupteur,

- et l'unité d'actionnement présente un arbre d'entraînement (40) lequel se trouve en liaison fonctionnelle avec le mécanisme d'actionnement d'interrupteur pour la commutation en marche et en arrêt (D1, D2), et une liaison fonctionnelle mécanique est présente entre l'arbre d'entraînement (40) et l'unité de déclenchement (10), par l'intermédiaire de laquelle, lors de l'actionnement de l'arbre d'entraînement (40) pour quitter la position arrêt en direction opposée (D1) du mouvement de rotation de commutation en marche (D2), a lieu la remise en place du mécanisme d'aimant (12, 14, 16, 17) de l'unité de déclenchement (10),

caractérisé en ce que, le levier de déclenchement constituant la liaison fonctionnelle entre l'unité d'actionnement et l'unité de déclenchement (10) est un levier à deux bras (30), dont un premier bras (32) se trouve impacté par au moins un moyen d'entraînement (61) sur l'arbre d'entraînement (40), et dont un deuxième bras (34) provoque le mouvement de désengagement de l'unité de déclenchement (10).

2. Interrupteur de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison fonctionnelle mécanique entre l'arbre d'entraînement (40) et le mécanisme formant aimant (12, 14, 16, 17) est tel qu'une rotation de l'arbre d'entraînement (40) est transformée en une rotation inverse du levier à deux bras (30), et la rotation du levier à deux bras (30) est convertie en un déplacement linéaire de l'armature d'aimant (14).

3. Interrupteur de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second bras (34) du levier à deux bras (30) est conçu comme une fourche (35) et que l'armature d'aimant (14) est munie d'une rainure (15) pour venir en prise avec la fourche (35).

4. Interrupteur de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le levier à deux bras (30) est agencé parallèlement à l'axe de l'arbre d'actionnement (44) et que l'armature d'aimant (14) est agencée perpendiculairement au levier à deux bras (30).

5. Interrupteur de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la liaison fonctionnelle entre l'unité d'actionnement et l'unité de déclenchement (10) est agencée géométriquement et mécaniquement de telle manière qu'un mouvement de rotation (D1) de l'arbre d'entraînement (40) sur une course angulaire de 20° à 30° suffit pour un déplacement de désengagement.

6. Interrupteur de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (40) est conçu en deux parties, à savoir d'une part un arbre à emboîtement (60) constitué d'un levier à deux bras (30) venant s'appliquer sur le mécanisme d'actionnement d'interrupteur avec au moins une tige d'actionnement (61) pour le levier à deux bras (30), et d'autre part un arbre d'actionnement (44) agissant directement de manière rigide sur le mécanisme de commutation, de sorte qu'entre l'arbre à emboîtement (60) et l'arbre d'actionnement (44) se trouve une roue libre qui, lors du déplacement de désengagement (D1) de l'arbre à emboîtement (60), place l'arbre d'actionnement (44) hors prise ou en position non engrenée.

7. Interrupteur de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un marquage (35) est apposée sur un des bras (32, 34) du levier à deux bras (30), et une fenêtre est prévue dans le boîtier de l'interrupteur de protection, de sorte que le marquage (35) est visible de l'extérieur en position de désengagement ou de déclenchement de l'unité de déclenchement (10).

Zeichnung