[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Überstromschutzschalter der im Oberbegriff des
Anspruches 1 beschriebenen Art, wie er beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
21 23 765 bekannt ist.
[0002] Der bekannte druckknopfbetätigte Überstromschutzschalter ist mit einer Kontaktbrücke
ve-rsehen, die mittels eines Kniehebels mit dem Betätigungselement in Verbindung steht.
Dieser in einer von einem Isoliergehäuse gebildeten Hauptschaltkammer einliegende
Kniehebel wird von einem Betätigungsarm und einem Hauptkontaktarm gebildet. Die dem
Kniegelenk abgewandten Enden der beiden Arme sind mittels Drehgelenken am Betätigungselement
bzw. der Kontaktbrücke angelenkt. Die Anlenkpunkte liegen in allen Bewegungsstellungen
zwischen der die Ausschaltstellung bildenden Knick- und der die arretierte Einschaltstellung
bildenden angenäherten Streckstellung des Kniehebels auf der in Richtung der Gehäusetiefe
verlaufenden Mittellängsachse des Isoliergehäuses. Dabei schiebt eine im Bereich des
Kniegelenks angreifende Feder mit ihrer Druckkraft den Betätigungsarm vom Hauptkontaktarm
weg. Ist die Einschaltstellung erreicht, wird der Kniehebel von einer Sperrklinke
arretiert, die durch Hand oder thermische Betätigung auslösbar ist. Durch diese, in
der obengenannten Patentschrift näher beschriebene Konstruktion des Überstromschutzschalters
werden mit einfachen, raumsparenden Mitteln eine Momenteinschaltung, sowie eine Hand-,
eine äußerst schnelle thermische und eine Freiauslösung erreicht.
[0003] Eine ähnliche Kniehebelkonstruktion mit zugeordneten Hilfshebeln ist Gegenstand der
deutschen Patentschrift 25 07 454. Dabei wird durch die über eine gemeinsame Achse
in Verbindung stehenden Hilfshebel der den mehrpoligen Schalter bildenden einpoligen
Überstromschutzschalter eine im wesentlichen gleichzeitige, allpolige Auslösung ohne
höhere, die Schaltzeit beeinflußende mechanische Kräfte als bei der einpoligen Auslösung
erzielt.
[0004] Ein Nachteil dieser herkömmlichen ein- bzw. mehrpoligen Überstromschutzschalter ist
das Fehlen einer Signalkontaktstelle, die mittels eines daran angeschlossenen Signalkreises
Auskunft über den momentanen Status des Überstromschutzschalters gibt. Beispielsweise
sei hier ein Schaltkasten mit einer Vielzahl von sogenannten Bordnetzschutzschaltern
genannt, bei dem es ohne zugeordnete, eine Auslösung anzeigenden Signallämpchen schwer
möglich wäre, die Fehlerquelle schnell und zielsicher zu finden.
[0005] Einen solchen Überstromschutzschalter mit einer Signalkontaktstelle beschreibt CH-PS
233 959, in der die Kontaktbrücke während ihres Schließens eine in ihren Verschiebeweg
hineinstehende Isolierstofftrennwand in Kontaktschließrichtung verschiebt. Das signalkontaktseitige
Freiende dieser Wand steuert den beweglichen Hilfskontakt der Signalkontaktstelle.
Nachteilig bei dieser Konstruktion ist die Tatsache, daß die Rückstellkraft der Hilfskontaktfeder
direkt gegen die Schließrichtung der Kontaktbrücke wirkt. Dadurch wird der erzielbare
Kontaktdruck und damit die Stromleitfähigkeit des Hauptkontaktes reduziert. Außerdem
wird durch die Rückstellkraft die Reibung zwischen den Einzelteilen der Verklinkungsstelle
des Kniehebels erhöht, was zu einer Erhöhung der notwendigen Auslösekraft führt. Dadurch
erhöht sich die Auslösezeit bei herkömmlichen Überstromschutzschaltern dieser Art,
was die Schutzwirkung naturgemäß herabsetzt.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überstromschutzschalter der eingangs
beschriebenen Art so auszubilden, daß er eine Signalkontaktstelle bereitstellt, deren
Kontaktgabe eindeutig mit der Ein- bzw. Ausschaltstellung des Überstromschutzschalters
gekoppelt ist, ohne jedoch eine Verschlechterung der Kontaktdruck- und Auslösecharakteristik
in Kauf nehmen zu müssen. Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruches 1 dadurch gelöst, daß der Betätigungsarm des Kniehebels mit zunehmender
Kniehebelstreckung mittels eines an sein gelenkseitiges Ende angesetzten Anschlagvorsprunges
einen doppelarmigen Signalkontakthebel zunehmend auslenkt. Dessen Anschlagarm ragt
in die Hauptschaltkammer, dessen anderer Kontaktarm liegt in einem an das Isoliergehäuse
angesetzten, einen Signalkontakt enthaltenden Anbaugehäuse. Dieser Kontaktarm beaufschlagt
eine Kontaktfeder, die zusammen mit einem Festkontakt die Hilfs- oder Signalkontaktstelle
bildet. Die Auslösecharakteristik des Überstromschutzschalters wird durch die im kennzeichnenden
Teil beschriebene Bauform bedingt im wesentlichen nicht verändert, da beim Erfindungsgegenstand
gänzlich andere Hebelverhältnisse herrschen, als bei herkömmlichen Überstromschutzschaltern
nach dem Stande der Technik. Damit bleibt der übliche Kontaktdruck erhalten und die
Auslösezeit wird vorteilhafterweise nicht erhöht, obwohl der Kniehebel die zusätzliche
Funktion der Betätigung einer Signalkontaktstelle erfüllt. Deren offener oder geschlossener
Status ist abhängig von der jeweiligen Schwenkstellung des Signalkontakthebels, die
wiederum durch die Stellung des an den Betätigungsarm angesetzten Anschlagvorsprunges
in der Hauptschaltkammer bestimmt wird. Wird der Überstromschutzschalter beispielsweise
durch die Streckung des Kniehebels in Einschaltstellung gebracht, lenkt der Anschlagvorsprung
den Signalkontakthebel aus, der durch seine Schwenkbewegung die Kontaktfeder der Signalkontaktstelle
vom Festkontakt zunehmend abhebt und damit beispielsweise einen Stromkreis für ein
Signallämpchen unterbricht. Damit ist eine eindeutige Zuordnung "Überstromschutzschalter
ein - Signalkontakt aus" und umgekehrt gegeben. Genausogut kann mit wenigen baulichen
Veränderungen des Signalkontakthebels und der Signalkontaktstelle eine eindeutige
Zuordnung "Überstromschutzschalter ein - Signalkontakt ein" und umgekehrt geschaffen
werden.
[0007] Die das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 2 bedingende Gleichebigkeit der Bewegungsebenen
von Kniehebel und Signalkontakthebel ermöglicht einen besonders einfachen, mechanischen
Aufbau des Überstromschutzschalters, da keine aufwendigen mechanischen Bauelemente
zum Einsatz kommen müssen, die eine mechanische Bewegung aus einer Ebene in eine andere
überführen.
[0008] Das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 3 beschreibt eine besonders einfache Bauform
für das Anbaugehäuse des Signalkontaktes, die besonders fertigungsrationell und wirtschaftlich
hergestellt werden kann und einem schnellen Zusammenbau des erfindungsgemäß ausgestalteten
Überstromschutzschalters dienlich ist.
[0009] Durch das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 4 wird eine etwa gleiche Hebelarmlänge
des Signalkontakthebels erreicht, wodurch die auftretenden Hebelkräfte und -wege minimalisiert
werden können.
[0010] Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 5 wird eine besonders vorteilhafte
Bauform des erfindungsgemäß ausgestalteten Überstromschutzschalters beschrieben. Z.B.
wird die Signalkontaktstelle durch die eine hohe Federkraft aufweisenden U-Schenkel
der Kontaktfeder sicher geschlossen, wenn der L-förmige Hebel in Ausschalt-Stellung
des Überstromschutzschalters nicht beeinflußt wird. Durch die beschriebene spezielle
Form und Richtung seiner Bauelemente weist das Anbaugehäuse auch ein hohes Maß an
Kompaktheit auf, ein problemloser Einbau in vorhandene Schaltkästen herkömmlicher
Bauart ist möglich. Diese Tatsache wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches
6 noch unterstützt, da dadurch sowohl die Hauptanschlüsse als auch die Signalkontaktanschlüsse
von derselben Seite von hinten an das Gehäuse herangeführt werden können, wobei durch
die sich nach hinten öffnende, winklige Anordnung der Metallbuchsen die elektrischen
Zuleitungen für die Signalkontaktstelle problemlos zu beiden Seiten der Hauptanschlußdrähte
vorbeigeführt und an den entsprechenden Metallbuchsen angeschlossen werden können.
[0011] Durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 7-10 wird eine Bauform des erfindungsgemäßen
Überstromschutzschalters erreicht, bei der die für die Betätigung des zusätzlichen
Signalkontakthebels notwendigen mechanischen Kräfte besonders niedrig werden. Im Zusammenspiel
mit dem Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 5 z.B. unterstützt die durch die Federkraft
der U-förmigen Kontaktfeder erzeugte Rückschwenkbewegung des Signalkontakthebels sogar
die Aufreißbewegung des Kniehebels. Der schräg in die Hauptkontaktschaltkammer ragende
Arm des Signalkontakthebels bedingt zusammen mit dem als konvexe Gleitstufe ausgebildeten
Anschlagvorsprung ein reibungsarmes Aufgleiten dieses Bauelements beim Einschaltvorgang.
Die Auslösecharakteristik des Überstromschutzschalters wird durch die im Kennzeichnungsmerkmal
des Anspruches 11 beschriebene Bauform bedingt weiter verbessert. Da die Kraftwirkungslinie
des vom Anschlagarm auf den Anschlagvorsprung ausgeübten Reaktionsdruckes durch das
betätigungsseitige Drehlager des Betätigungsarmes verläuft, wirken in Einschaltstellung
auf die Kniehebelanordnung keine zusätzlichen Drehmomente.
[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1-4 dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Gesamt-Seitenansicht eines Überstromschutzschalters der erfindungsgemäßen
Art,
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht des Überstromschutzschalters in teilweise geöffneter
Form in Einschaltstellung,
Fig. 3 eine Seitenansicht analog Fig. 2 in Ausschalt- stellung,
Fig. 4 eine Seitenansicht der Bewegungsteile im Signalkontakt-Anbaugehäuse entsprechend
der Linie A-A in Fig. 3
[0013] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Überstromschutzschalter 1 für die Handeinschaltung
bzw. Handauslösung einen Druckknopf als Betätigungselement 2 auf. Aus seinem Isoliergehäuse
3 ragen die Hauptanschlußfahnen 4 zur Beschaltung der Hauptkontakte 5, einstückig
an den Überstromschutzschalter 1 angeformt ist das Anbaugehäuse 6 mit der einliegenden
Signalkontaktstelle .
[0014] In Fig. 2 ist der Kniehebel 8 gezeichnet. In dieser Einschaltstellung verbindet die
am unteren Ende des
Hauptkontaktarmes 9 mittels Drehgelenk 10 angelenkte Kontaktbrücke 11 die beiden Hauptkontakte
5. Der mit dem Hauptkontaktarm 9 über eine Stift-Schlitz-Konstruktion des Kniegelenks
8' verbundene Betätigungsarm 12 ist ebenfalls mittels eines Drehgelenks 10 über ein
Kuppelelement 2a mit dem Betätigungselement 2 verbunden. In allen Bewegungsstellungen
des Kniehebels zwischen der Einschaltstellung (entsprechend Fig. 2) und der Ausschaltstellung
(entsprechend Fig. 3) fällt die Verbindungslinie zwischen den beiden Drehachsen 10
des Kniehebels 8 mit der in Richtung der Gehäusetiefe 13 verlaufenden Mittellängsachse
14 des Isoliergehäuses 3 zusammen.
[0015] Der in den Fig. 2 und 3 gezeichnete Signalkontakthebel 15 stellt das Verbindungsglied
zwischen dem Kniehebel 8 und der Signalkontaktstelle 7 dar. Sein Anschlagarm 16 ragt
in die vom Isoliergehäuse 3 gebildete Hauptschaltkammer 17 und wird dort mittels eines
an das gelenkseitige Ende des Betätigungsarmes 12 angesetzten Anschlagvorsprunges
18 in Einschaltstellung des Kniehebels 8 beaufschlagt. Der Anschlagvorsprung 18 steht
in Ausknickrichtung 19 des Kniehebels 8 über den Betätigungsarm 12 hinaus und seine
Anschlagseite ist als konvexe Gleitstufe 20 ausgebildet. Diese gewährleistet zusammen
mit dem schräg in Richtung auf die Hauptanschlußkontakte 5 geneigten Anschlagarm 16
des Signalkontakthebels 15 geringe beim Einschaltvorgang zu überwindende Reibungskräfte.
In Streckstellung des Kniehebels 8 lenkt der Anschlagvorsprung 18 den Signalkontakthebel
15 derart aus, daß die Kraftwirkungslinie 21 des vom Anschlagarm 16 auf den Anschlagvorsprung
18 ausgeübten Reaktionsdruckes durch das betätigungsseitige Drehgelenk 10 des Betätigungsarmes
12 verläuft. Dadurch wird die Auslösecharakteristik des Überstromschutzschalters nicht
negativ beeinflußt, d.h. die erfindungsgemäßen Überstromschutzschalter mit integriertem
Signalkontaktanbau können den Grundaufbau der herkömmlichen Überstromschutzschalter
verwenden. Der L-förmige Kontaktarm 22 des schwenkbar um die seine Drehachse 23 gelagerten
Signalkontakthebel 15 hintergreift im Anbaugehäuse 6 die U-förmige Kontaktfeder 24.
Diese bildet zusammen mit dem Festkontakt 25 die Signalkontaktstelle 7, die je nach
der Schwenkstellung des Signalkontakthebels 15 geöffnet oder geschlossen ist.
[0016] Wie aus den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, ist die Kontaktfeder 24 U-förmig ausgebildet,
wobei die beiden U-Schenkel 26 parallel zum Festkontakt 25 und zur Richtung der Gehäusetiefe
13 verlaufen. Dem Horizontalschenkel 27 des Kontaktarmes 22 ist dabei der U-Verbindungssteg
28 der Kontaktfeder 24 zugewandt, der Vertikalschenkel 29 des Kontaktarmes 22 beaufschlagt
den festkontaktseitigen U-Schenkel 26 der als Bewegungskontakt ausgeführten Kontaktfeder
24 und öffnet die Signalkontaktstelle 7 in der der Hauptschaltkammer 17 zugewandten
Kontaktöffnungsrichtung 30.
[0017] In Fig. 4 ist dargestellt, wie die Signalkontaktstelle 7 mit ihrer Kontaktfeder 24
und ihrem Festkontakt 25 über Metallbuchsen 31 elektrisch angeschlossen sind. Die
elektrische Verbindung zwischen diesen Bauelementen 24,25,31 ist durch an die Kontaktfeder
24 bzw. an den Festkontakt 25 angeformte elektrisch leitende Verbindungsstücke 32
gewährleistet. Die Metallbuchsen 31 sind im Anbaugehäuse 6 beiderseits der Signalkontaktstelle
7 angeordnet und bilden mit ihren Achsen 33 einen sich in Richtung der Gehäusetiefe
13 öffnenden spitzen Winkel 34. Die von diesem aufgespannte Ebene liegt senkrecht
zur Bewegungsebene des Signalkontakthebels 15, damit können die vier Anschlußkabel
für die -9- Hauptkontakte 5 bzw. die Signalkontaktstelle 7 problemlos an den Überstromschutzschalter
1 herangeführt werden.
Bezugszeichenliste
[0018]
1 Überstromschutzschalter
2 Betätigungselement
2a Kuppelelement
3 Isoliergehäuse
4 Hauptanschlußfahnen
5 Hauptkontakt
6 Anbaugehäuse
7 Signalkontaktstelle
8 Kniehebel mit Kniegelenk 8'
9 Hauptkontaktarm
10 Drehgelenk
11 Kontaktbrücke
12 Betätigungsarm
13 Richtung d. Gehäusetiefe
14 Mittellängsachse
15 Signalkontakthebel
16 Anschlagarm
17 Hauptschaltkammer
18 Anschlagvorsprung
19 Ausknickrichtung
20 Gleitstufe
21 Kraftwirkungslinie
22 Kontaktarm
23 Drehachse
24 Kontaktfeder
25 Festkontakt
26 U-Schenkel
27 Horizontalschenkel
28 U-Verbindungssteg
29 Vertikalschenkel
30 Kontaktöffnungsrichtung
31 Metallbuchse
32 Verbindungsstücke
33 Achse d. Metallbuchse
34 Winkel
1. Ein- oder mehrpoliger, von Hand oder thermisch betätigbarer Überstromschutzschalter
(1) mit in einer durch ein Isoliergehäuse (3) gebildeten Hauptschaltkammer (17) einliegend
einem einen Betätigungsarm (12) und einen Hauptkontaktarm (9) enthaltenden Kniehebel
(8) als Wirkverbindung zwischen einem Betätigungselement (2) und einer Kontaktbrücke
(11),
- wobei der Kniehebel unter einer ihn permanent in Öffnungsrichtung beaufschlagenden
Rückstellkraft steht,
- wobei die dem Kniegelenk (8') abgewandten Enden von Betätigungsarm (12) und Hauptkontaktarm
(9) mittels Drehgelenken (10) an dem Betätigungselement (2) und der Kontaktbrücke
(11) angelenkt sind und in allen Bewegungsstellungen zwischen der die Ausschaltstellung
bildenden Knick- und der die arretierte Einschaltstellung bildenden Streckstellung
des Kniehebels (8) auf der in Richtung der Gehäusetiefe (13) verlaufenden Mittellängsachse
(14) des Isoliergehäuses (3) liegen,
dadurch gekennzeichnet,
- daß der Betätigungsarm (12) in Kniehebelstreckstellung mittels eines an sein gelenkseitiges
Ende angesetzten Anschlagvorsprunges (18) einen doppelarmigen Signalkontakthebel (15)
beaufschlagt,
-- dessen Anschlagarm (16) in die Hauptschaltkammer (17) ragt und
-- dessen anderer Kontaktarm (22) in einen an das Isoliergehäuse (3) angesetztes,
eine Signalkontaktstelle (7) enthaltendes Anbaugehäuse (6) hineinsteht und
- daß der Kontaktarm (22) eine Kontaktfeder (24) beaufschlagt und dadurch je nach
von der Stellung des Anschlagvorsprunges (18) abhängiger Schwenkstellung die aus einer
Kontaktfeder (24) und einem Festkontakt (25) bestehende Hilfs- oder Signalkontaktstelle
(7) öffnet oder schließt.
2. Überstromschutzschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegungsebenen von Kniehebel (8) und Signalkontakthebel (15) gleichebig sind.
3. Überstromschutzschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anbaugehäuse (6) einstückig in das Isoliergehäuse (3) der Hauptschaltkammer
(17) integriert ist.
4. Überstromschutzschalter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehachse (23) des Signalkontakthebels (15) im Übergangsbereich zwischen dem
Anbaugehäuse (6) und der Hauptschaltkammer (17) angeordnet ist.
5. Überstromschutzschalter nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Signalkontaktstelle (7) im Anbaugehäuse (6) nebeneinander und in Richtung
der Gehäusetiefe (13) verlaufend auf der der Hauptschaltkammer (17) abgewandten Seite
einen geraden Festkontakt (25) und auf der der Hauptschaltkammer (17) zugewandten
Seite als Bewegungskontakt eine mit ihren U-Schenkeln (26) zum Festkontakt (25) parallelverlaufende
U-förmige Kontaktfeder (24) aufweist,
- daß der Verbindungssteg (28) zwischen den U-Schenkeln (26) der Kontaktfeder (24)
der Seite der Hauptkontakte (5) zugewandt ist und
- daß der Kontaktarm (22) des Signalkontakthebels (15) L-förmig ausgebildet ist, dabei
mit seinem Horizontalschenkel (27) den U-Verbindungssteg (28) der Kontaktfeder (24)
flankiert und mit seinem Vertikalschenkel (29) den der Hauptschaltkammer (17) abseitigen
U-Kontaktschenkel (26) der Kontaktfeder (24) von außen in der Hauptschaltkammer (17)
zugewandter Kontaktöffnungsrichtung (30) beaufschlagt.
6. Überstromschutzschalter nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Kontaktfeder (24) und der Festkontakt (25) an jeweils einer Metallbuchse
(31) elektrisch leitend befestigt sind
- daß die Achsen (33) der zwei im Signalkontakt-Anbaugehäuse (6) je einmal auf beiden
Seiten der Signalkontaktstelle (7) angeordneten Metallbuchsen (31) für Steckanschlüsse
in Verlängerung einen spitzen Winkel (34) bilden, der sich in Richtung der Gehäusetiefe
(13) öffnet und
- daß die von den Achsen (33) aufgespannte Ebene senkrecht zur Bewegungsebene des
Signalkontakthebels (15) liegt.
7. Überstromschutzschalter nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlagvorsprung (18) in Ausknickrichtung (19) des Kniehebels (8) über den
Betätigungsarm (12) hinaussteht.
8. Überstromschutzschalter nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagseite des Anschlagvorsprunges (18) als konvexe
Gleitstufe (20) ausgebildet ist.
9. Überstromschutzschalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche des Anschlagarmes (16) des Signalkontakthebels
(15) schräg in Richtung auf die Hauptkontakte (5) geneigt in die Hauptschaltkammer
(17) ragt.
10. Überstromschutzschalter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche des Anschlagarmes (16) mit der Mittellängsachse
(14) des Isoliergehäuses (3) einen sich in Richtung auf die Hauptkontakte (5) schließenden
Winkel um 450 bildet.
11. Überstromschutzschalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in Streckstellung des Kniehebels (8) der Anschlagvorsprung (18) den Signalkontakthebel
(15) gegen den Schließdruck der Kontaktfeder (24) auslenkend derart an der Anschlagfläche
des Anschlagarmes (16) anliegt, daß die Kraftwirkungslinie (21) des vom Anschlagarm
(16) auf den Anschlagvor- sprung (18) ausgeübten Reaktionsdruckes durch das betätigungsseitige Drehgelenk (10) des Betätigungsarmes (12) verläuft.