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Elektrische Schalteinrichtting mit thermischer Überstromauslösnng.
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Schalteinrichtung mit Hitzdraht-Überstromaus- lösung, welche sich durch besondere Einfachheit und eine geringe Zahl von Bauelementen auszeichnet, dabei grosse Betriebssicherheit aufweist, sowie überdies leichte Montierbarkeit und Feineinstellbarkeit besitzt.
Die Schalteinrichtung gemäss der Erfindung besitzt als wesentliches Kennzeichen eine solche Anordnung, dass der Hitzdraht für die thermische Auslösung unmittelbar durch Stromdurchgang geheizt und einseitig eingespannt ist sowie mit seinem freien Ende die Auslösevorrichtung durch Druck betätigt.
Gegenüber bekannten Anordnungen mit indirekter Heizung eines Ausdehnungsgliedes hat die Einrichtung gemäss der Erfindung, infolge des Fehlens jeder verzögernd wirkenden'Wärmeübertragung, den grossen Vorteil des um vieles rascheren Ansprechens, welches die Hitzdrahtauslösung, z. B. für die Abschaltung von Kurzschlüssen, überhaupt erst brauchbar macht.
Die Anordnung kann erfindungsgemäss insbesondere derart getroffen werden, dass der Hitzdraht an seinem freien Ende das den einen Kontakt tragende Leiterstück trägt und die unter Federwirkung stehende Auslösevorrichtung mittelbar über ein Isolierstück durch Druck betätigt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Vereinigung eines thermischen Selbstschalters und eines Handschalters mit Moment-Ein-und Ausschaltung, welche im wesentlichen darauf beruht, dass die thermische Auslösung die Kontakte der Kontaktstelle voneinander abhebt, während die Handauslösung ein sich zwischen den Kontakten verschiebendes Trennstück betätigt.
Zweckmässig wird für den Hitzdraht, ein Metall von hohem Schmelzpunkt (mindestens 1300 ) und hohem spezifischen Widerstand (mindestens c = 1'0 bei 20 C), verwendet, wodurch erreicht wird, dass der Hitzdraht bei Dimensionierung für eine relativ geringe Auslösestromstärke infolge seiner relativ grossen Dicke noch genügend mechanische Knickfestigkeit besitzt, um den erforderlichen Auslösedruck erzeugen zu können.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt u. zw. zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht eines Schalters, mit nach Linie 1-1 der Fig. 2 geschnittenem Sockel. Fig. 2 stellt eine Draufsicht auf Fig. 1 dar. Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung der wesentlichen Schalterbestandteile und Fig. 4 stellt einen schematischen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2 dar. Die Fig. 5 und 6 stellen eine Steckdose mit der Einrichtung gemäss der Erfindung als weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt und in Draufsicht dar. Fig. 7 ist die perspektivische Ansicht einer Einzelheit der Steckdose.
In der Zeichnung ist 1 der Sockel und 2, 2'sind an dem Sockel wie üblich mittels Schrauben befestigte Zuführungskontakte. Der Hitzdraht J ist mit seinem einen freien Ende zwischen Sockel J' und Zuführungskontakt 2 eingespannt, während mit dem anderen freien Ende ein Leiterstuck 5 und ein Isolierstück 6 mittels einer Niete 7 befestigt sind. Das Leiterstüek 5 besitzt eine herausgeprägte Feder 8, welche an ihrem Ende den einen Kontakt 10 der Kontaktstelle trägt. Der bewegliche Gegenkontakt 11 sitzt an einem als Hebel ausgebildeten Leiterstüek 12, welches am Zuführungskontakt 2'in einer Kerbe 13 gelagert ist.
Auf das hintere Ende des Hebels wirkt eine Feder 15 ein, welche auf den Hebel einen Druck im Sinne einer Öffnungsbewegung der Kontaktstelle ausübt. Demgegenüber wird der Hebel von einer auf der anderen Seite des Zuführungskontaktes angreifende, federnde Klinke 16 in der geschlossenen Stellung gehalten, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Klinke 16 besitzt einen schmalen Hals 16' (Fig. 3), der mittels einer Absetzung 17 in einen breiteren Kopf 16"übergeht. Der schmale Hals 16'legt sich in der geschlossenen Schalterstellung (Fig. 1) in eine am Kontakthebel vorgesehene Ausnehmung 18 (Fig. 3)
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eingespannt ist.
Der Hitzdraht. 3 ist im Sockel in einer Rinne 21 (Fig. 4) gelagert, welche als Führung dient und bewirkt, dass sich die Längenänderung des Hitzdrahtes nur in axialer Richtung auswirken kann.
Die Wirkungsweise ist folgende : Bei plötzlichem Kurzschluss oder bei länger dauernder Überbelastung vergrössert sich die Länge des Hitzdrahtes, wobei das Isolierstück 6 einen Druck auf die Klinke 16 ausübt und diese soweit gegen den Zuführungskontakt 2'drückt, dass der Hals 16'aus der Ausnehmung 18 heraustritt, wobei die Feder 15 das plötzliche Aufschnellen des Kontakthebels 12 und damit das Öffnen der Kontaktstelle 10, 11 verursacht. Das Schliessen der Kontaktstelle erfolgt in beliebiger Weise, z. B. in der weiter unten beschriebenen Art oder durch einen Druckknopf, indem der Kontakthebel12 wieder in seine Sehliessstellung gedrückt wird, wobei die Klinke 16 wieder einschnappt und den Kontakthebel festhält.
Zur Einstellung der Grösse des gewünschten Auslösestroms bei Kurzschluss bzw. der Abschaltleistung bei längerer Überbelastung wird die Tiefe der Ausnehmung-M verschieden gross gewählt. Hiedurch wird die für die Auslösung nötige Längenänderung des Hitzdrahtes eine grössere oder kleinere, wobei zu beachten ist, dass sie sich nicht um denselben Betrag zu ändern braucht, sondern nur um einen soviel kleineren, als es dem Übersetzungsverhältnis, nämlich dem Verhältnis des angreifenden und des wirkenden Hebelarmes der Klinke 16 entspricht.
Gemäss der Erfindung kann ferner ein mit selbsttätiger thermischer Auslösung versehener Schalter noch mit einer Moment-Ein-und-Ausschaltung von Hand versehen werden, wie bei dem in der Zeichnung dargestellten Schalter veranschaulicht. Hiefür ist ein isolierendes Trennstiiek 22 verwendet, das zwischen den Kontakten der Kontaktstelle 10, 11 ruckweise hin-und hergeschoben wird. An einer Stelle besitzt das Trennstück einen leitenden Einsatz 22'derart, dass wenn dieser Einsatz sich zwischen den Kontakten 10 und 11 befindet, die leitende Verbindung hergestellt wird, d. h. der Schalter sich in der Schliessstellung befindet.
Die Hin-und Herbewegung wird durch einen in Lagern 23 drehbar gelagerten Kipper 24 bewirkt, welcher oben mit einem Griffknopf 25 versehen ist und an dem an der Unterseite eine Schraubenfeder 26 befestigt ist, deren anderes Ende in ein Langloch 27 des Trennstüekes eingreift. Beim Umlegen des Kippers schnellt die Schraubenfeder von einer Endlage (Fig. 3) in die andere (Fig. 4) und nimmt dabei das Trennstück stossartig mit, wobei es abwechselnd die Schliessung bzw. Öffnung der Kontaktstelle bewirkt.
Bei der geschilderten Ausführung des thermischen Selbstschalters mit zusätzlicher Handschaltung kann die Rüekstellvorrichtung für die Selbstschalteinrichtung in einfacher Weise darin bestehen, dass
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einer Absetzung 31 des Kippers 24 zusammenwirkt. Befindet sich nämlich der Kontakthebel 12 in der Offenlage (Fig. 3) und will man den Schalter wieder in die geschlossene Stellung bringen, so braucht man nur den Kipper 24 umzulegen, wodurch die Steuerfläche 31 den Rückstellhebel 30 niederdrückt. Dieser drückt seinerseits auf die am Kontakthebel 12 fest angebrachte Isolierplatte 32 und bewegt so den Kontakthebel 12 wieder in die Stellung zurück, in welcher die Klinke 16 einschnappen kann.
Bemerkenswert ist hiebei, dass die Handschaltbewegung so gewählt ist, dass die Mitnahmevorrich- tung für den Rückstellhebel bei der Ausschaltbewegung in Wirkung tritt und so angeordnet ist, dass der Kontakthebel12 seine Schliesslage erst erreicht, nachdem bereits das Trennstück seine Aussehaltbewegung vollführt hat, derart, dass der Kontakt noch nicht hergestellt ist. Will man den Kontakt herstellen, so muss nun erst der Kipper in die andere Lage gebracht werden, wobei der leitende Einsatz des Trennstückes zwischen die Kontakte 10, 11 gelangt und der Stromkreis wieder hergestellt ist (Freiauslösung).
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. kann die thermische Selbstauslösevorrichtung gemäss der Erfindung mit einer Steckdose zusammengebaut werden.
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Ende das Isolierstüek 6 und das Leiterstück 5, welches den festen Kontakt 10 trägt, verbunden ist. Der am Klotz 36 gelagerte, den beweglichen Kontakt 11 tragende Hebel 12'ist bogenförmig nach der Seite gekrümmt, um der Steckbüchse 37 Platz zu machen, die von einem aus dem Klotz 36 herausragenden Arm 38 getragen wird.
Die Auslösemechanismen bestehen wieder aus einer Feder 15 und einer Klinke 16, welche beide am Kontakthebel 12'angreifen, wobei sich der Hals 16'in die Ausnehmung 18 des Hebels 12' einlegt, 39 ist eine Isolations-Trennwand, welche die Kontaktstellen von den Zuführungskontakten trennt.
Bei Verlängerung des Hitzdrahtes springt die Klinke aus und der Hebel öffnet die Kontaktstelle ; die Rückstellung erfolgt durch einen am Deckel der Steckdose geführten Druckknopf 40, Fig. 7, welcher so angeordnet ist, dass er nur nach Abziehen des Steckers niedergedrückt werden kann, wodurch ein Wiedereinschalten unter Kurzschluss ausgeschlossen ist. Der Druckknopf 40 ist in Ausnehmungen 42 des Sockels und des (nicht gezeichneten) Dosendeekels geführt und besitzt an seinem unteren Ende beiderseits trapezförmige Ausnehmungen 43, in welche die Kontakthebel 12', 12"eingreifen. Die eigentliche Rück- stellwirkung übt die Kante 44 aus, wenn der Druckknopf von oben nach unten gedrückt wird.
Durch seine Konstruktion ist der Druckknopf einerseits gegen Herausfallen gesichert, und anderseits kann jeder KontakthebeU2'oder jf2"für sieh allein öffnen (in Fig. 7 der Hebel 12"), wobei er sieh an die obere
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Begrenzung der Ausnehmung 43 anlegt, während der andere Kontakthebel (in Fig. 7 der Hebel 12) in der geschlossenen Stellung verbleiben kann, wobei er sich am unteren Rand der Ausnehmung 43 befindet.
Es kann ferner auch die Rückstellung jedes einzelnen Kontakthebels unabhängig von anderen oder auch beider Kontakthebel zugleich durch einfaches Niederdrücken des Druckknopfes erfolgen.
Für den Hitzdraht kommt zweckmässig ein elektrisches Widerstandsmaterial in Verwendung, welches einen möglichst hohen Schmelzpunkt (über 1300 C) und gleichzeitig einen sehr hohen spezifischen Widerstand von c = l'OO oder mehr als 1'0 besitzt. Dieser Widerstand, der mehr als doppelt so hoch ist, wie jener der für Widerstandsdrähte meist benutzten Materialien (Konstanten c = 0'5, Nickelin e-0'4 bis 0#45), bewirkt, dass der Draht bei seiner Dimensionierung für eine relativ sehr geringe Auslösestromstärke infolge seiner relativ grossen Dicke noch eine solche mechanische Knickfestigkeit besitzt, dass er leicht einen ziemlich starken Druck auf die Ausklinkmechanismen ausüben kann.
Wichtig ist hiebei auch der hohe Schmelzpunkt, da schon bei Eintreten der Rotglut die Festigkeitseigenschaften jedes Materials sich bedeutend vermindern. Für den praktischen Gebrauch hat sich eine Chrom-Nickel-Eisenlegierung sehr bewährt, welche einen spezifischen Widerstand von c = 1'075 bei 0 und c-1#081 bei 20 , sowie einen Schmelzpunkt von zirka 1370 C besitzt. Für eine Auslösestromstärke von 3 Ampere ergibt sieh für den Hitzdraht noch ein Durchmesser von 0'6 mm, welcher genügende mechanische Steifigkeit gewährleistet. Natürlich können auch andere ähnliche Materialien für den Hitzdraht verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Schalteinrichtung mit Hitzdraht-Überstromauslösung, dadurch gekennzeichnet, dass der Hitzdraht (3) für die thermische Auslösung unmittelbar durch Stromdurchgang geheizt und einseitig eingespannt ist und mit seinem freien Ende die Auslösevorrichtung durch Druck betätigt.