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Elektrischer Überstromschalter fiir Ilausinstallationen.
Die Erfindung betrifft Verbesserungen an elektrischen Überstromschaltern, die an Stelle elektrischer Schmelzsicherungen verwendet und üblicherweise als Installationsselbstschalter oder als Kleinautomaten bezeichnet werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Überstromschalter mit thermischer Auslösung, bei denen für das thermische Auslöseglied ein schraubenförmig gewundener Heizdraht verwendet wird. Eine derartige Ausbildung des thermischen Gliedes gestattet einen besonders einfachen Aufbau des Schalters von so geringen Ausmessungen, dass der Schalter in das Gehäuse einer üblichen Schmelzsicherung eingebaut werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht an den bekannten Schaltern dieser Art eine Reihe von Verbesserungen vor, die jede für sich die Betriebssicherheit des Schalters bedeutend erhöhen, ohne seine Abmessungen zu vergrössern.
Erfindungsgemäss wird eine Freiauslösung für den Schalter vorgesehen, d. h. der Schaltmechanismus wird so ausgebildet, dass auch bei festgehaltenem Einschaltknopf des Schalters eine Auslösung stattfindet, falls der Strom den zulässigen Wert übersteigt. Derartige Freiauslösungen sind für Installationsschalter an sich bekannt. Von den bekannten unterscheidet sich die Erfindung durch die Einfachheit der Ausführung und vor allem durch die Zuverlässigkeit der Auslösung im Betrieb. Die Durchbildung der Auslösung ist so getroffen, dass weder eine Beeinflussung von aussen noch ein Versagen möglich ist, sobald die Auslösung eingeleitet ist.
Die Erfindung sieht weiter die Anordnung einer Handauslösung vor, um im Falle der Gefahr den
Schalter auch von Hand auslösen zu können. Es geschieht dies ebenfalls mit Rücksicht auf die angeschlossenen Leitungen und Apparate.
Die Erfindung bezweckt weiter die Abstellung eines Mangels, den die bisher bekannten Schalter mit thermischer Auslösung aufweisen. Infolge der besonderen Anordnung und Ausbildung des Heizdrahtes ist es erforderlich, diesen auf einen keramischen Körper aufzubringen. Bei längerer Erwärmung mit Überströmen unterhalb der Ausschaltstromstärke tritt der Übelstand auf, dass auch der keramische Körper Zeit findet, sich zu erwärmen. Die Dehnung des Heizdrahtes genügt dann nicht mehr, um die Auslösung des Schalters einzuleiten. Da aber geringere Überströme bei längerer Dauer ebenso schädlich sind wie grössere von kurzer Dauer, so muss aus Gründen der Betriebssicherheit auch in diesem Falle ein sicheres Abschalten stattfinden. Die Erfindung sieht dafür eine besondere Ausbildung der Abschaltfeder aus Bimetall vor.
Die bekannten Schalter mit thermischer Auslösung sind ferner nur für geringe Stromstärken brauchbar. Der Heizdraht muss nämlich, um eine genügende Dehnung bei Erwärmung zu ergeben, eine bestimmte Mindestlänge besitzen. Da sein Querschnitt mit zunehmendem Nennstrom wächst, um nicht bei Betrieb mit Nennstrom eine vorgeschriebene Erwärmung des Heizdrahtes zu überschreiten, so wächst folglich mit zunehmendem Nennstrom das Gewicht des Heizdrahtes. Dadurch wird aber die Ansprechzeit des Schalters bei Kurzschluss schon von kleinen Nennströmen ab über das zulässige Mass hinaus erhöht. Das hat zur Folge, dass derartige Schalter nur für verhältnismässig kleine Nennstromstärken verwendet werden können.
Die Erfindung ermöglicht durch einen geeignet ausgebildeten Nebenschluss die Verwendung dünner Heizdrähte auch bei grossen Stromstärken, wodurch die im. Interesse der Betriebssicherheit zu fordernde kurze Abschaltzeit gewährleistet ist.
Infolge der geringen Abmessungen treten bei den bekannten Schaltern Schwierigkeiten bei der Lichtbogenlöschung auf. Der Lichtbogen bleibt häufig stehen, womit stets ein Verbrennen des Schalters
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verbunden ist. Die bisher angewendeten Hilfsmittel für die Lichtbogenlöschung haben sich nicht als betriebssicher erwiesen. Die Erfindung erreicht eine sichere Lichtbogenlösehung in einfacher Weise durch eine besondere Führung der Ableitungsschiene zum Schraubengewinde und durch die Herstellung des Gewinderinges aus magnetischem Material.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Schalters gemäss der Erfindung in vergrössertem
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gleiche Freiauslösung in der Ausschaltstellung.
1 bezeichnet das aus keramischem Material bestehende Gehäuse des Schalters, das in Form und Grösse dem einer üblichen Schmelzsicherung entspricht. Es besitzt am unteren zylindrischen Teil ein Schraubengewinde 2, auf das in bekannter Weise ein Schraubengewinde 3 aufgepresst ist. Im Boden des Gehäuses ist für die Stromzuführung eine Kontaktschraube 4 vorgesehen, die durch eine Mutter 5 gesichert wird. Die Schraube 4 und die Mutter 5 sind bei 6 miteinander verlötet. An die Schraube 4 ist ein Bügel 7 angenietet, an den wiederum ein Kontaktstück 8 angenietet ist.
Zum Einführen des Schalters besitzt das Gehäuse oben eine runde Öffnung, die nach Einbringen des Schalters durch einen keramischen Teil 9 abgeschlossen wird. Dieser Teil 9 wird in das Gehäuse
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Traverse 11 eingelassen und durch Schrauben. 15 und 16 mit der Traverse verbunden. Diese Schrauben dienen gleichzeitig dazu, den Schalter im Gehäuse zu tragen. Zu diesem Zweck sind in dem runden oberen Ausschnitt des Gehäuses weitere Ausschnitte vorgesehen, in die sich die Schrauben einlegen lassen und die zugleich eine Verdrehung des Schalters verhindern. Diese Ausschnitte werden, wie bei 10 dargestellt, nachträglich verkittet. In der Kappe 14 sind die Führungsschienen 12 und j ! 3 in geeigneter Weise befestigt.
In einer zentralen Bohrung der Kappe 14 ist das bewegliche Kontaktstück, ein zylindrischer Bolzen ? 7, verschiebbar angeordnet. Der Bolzen 17 ist an seinem oberen Teil auf eine gewisse Länge hin zur Hälfte fortgeschnitten. An dem verbleibenden Teil ist eine Platte 18 angenietet, die zwei Ansätze 19 und 20 besitzt. Mit diesen Ansätzen wird der Kontaktbolzen in den Schienen 12 und 1. 3 geführt, die dafür mit geeigneten Ausschnitten versehen sind. Zwischen der Kappe 14 und der Platte 18 ist die
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führung zu erzielen, ist an dem etwas verlängerten und rechtwinklig abgebogenen Ansatz 19 ein Kupferseil 22 angelötet, das mit Hilfe der Schraube 15 an der Traverse 11 gutleitend angeschlossen wird.
Der Strom verläuft dann von der Kontaktschraube 4 über das Kontaktstück 8, den Kontaktbolzen 17, das Kupferseil 22 zur Traverse 11, von hier aus über die Schienen 12 und 13 zur Metallkappe 14, um von hier aus über die noch zu beschreibende Auslösevorrichtung zur Ableitungsschiene 23 zu fliessen, die mit dem Gewindering 3 verlötet ist.
Die Auslösevorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Heizdraht 24, der. schraubenförmig auf einen zylindrischen keramischen Körper 25 aufgewickelt ist. Der Heizdraht ist an seinem unteren Ende elektrisch mit der Kappe M verbunden, während das obere Ende in einem Gleitstück 26 befestigt ist. Dieses Gleitstuck ist in einer Führung 27 angeordnet und kann in seiner Höhenlage durch die Schraube 28 verstellt werden, wodurch die Spannung des Heizdrahtes nach Wunsch eingestellt werden kann. Die Schraube 28 ragt in eine Öffnung des Teiles 9 hinein, die gewöhnlich nach erfolgter Einstellung des Heizdrahtes verkittet wird. Das Führungsblech 27 ist in dem keramischen Körper befestigt.
Für die Auslösung der noch zu beschreibenden Freiauslösung ist in einem rechteckigen Ausschnitt des Körpers 25 eine Feder 29 angeordnet, die an der Metallkappe 14 befestigt ist. Auf diese Feder, die mit geeigneter Vorspannung eingesetzt ist, drückt unter Zwischenschaltung. eines keramischen Teiles 30 der Heizdraht 24. Bei Erwärmung dehnt sich der Heizdraht 24, und die Feder 29 bewegt sieh nach aussen und bewegt einen Kupplungshebel 31, wodurch der Kontaktbolzen 17 freigegeben wird.
Diese Bewegung der Feder 29 tritt nicht ein, wenn auch der keramische Körper 2f5 Zeit gefunden hat, sich auszudehnen. Um nun auch in diesem Falle eine Auslösung zu bewirken, wird die Feder 29 aus einem Bimetallstreifen gemacht, der sich bei längerer Erwärmung nach aussen durchbiegt und die erforderliche Bewegung des Kupplungshebels 31 herbeiführt. Es lässt sich so bei kleinen und lange andauernden Überströmen eine sichere Abschaltung erreichen.
Für die Betätigung des Kontaktbolzens 1"1 ist eine Freiauslösung vorgesehen. Diese besteht im wesentlichen aus einem Bolzen 32, der in einer zentralen Bohrung der Traverse 11 geführt wird. Die Traverse ist dafür mit einem rohrartigen Ansatz. 13 versehen. Der Bolzen hat an seinem oberen Ende
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Traverse 11 abstützt. Die Feder 37 versucht, den Bolzen 32 nach oben zu drüeken. Im Bolzen 32 ist drehbar mittels des Zapfens 39 der Kupplungshebel 31 gelagert. Der Kupplungshebel 31 dient zur Be- wegung des Bolzens 17. Er legt sich mit einer Nase 40 gegen die Platte 18, die am Bolzen 17 befestigt ist.
Um den Bolzen 17 in der in Fig. 1 und 4 gezeichneten Einschaltstellung zu halten, ist am Bolzen 32 ein
Ausschnitt 41 vorgesehen, in die ein Ansatz 42 eines Hebels 43, des Verriegelungshebels der Freiauslösung, eingreift. Dieser Hebel 43 ist durch die Achse 44 drehbar in einem Ausschnitt der Traverse 11 gelagert.
Auf ihn drückt die Platte 38, so dass er federnd in dieser Stellung gehalten wird.
Der Kupplungshebel 31 ist mit einem Ansatz 45 versehen, gegen den sich die Feder 29 bei über- strom bewegt. Es genügt eine kleine Drehung des Kupplungshebels 31, worauf die Nase 40 den Bolzen 17 freigibt. Der Bolzen 17 bewegt sich unter Wirkung der Feder 21 nach oben, ohne dass zunächst eine
Bewegung des Bolzens 32 und des Einschaltknopfes eintritt. Daraus folgt, dass die Ausschaltbewegung auch bei festgehaltenem Einschaltknopf stattfinden kann. Die Platte 18 trifft bei ihrer Bewegung gegen die schiefe Ebene 46 des Hebels 43. Dieser Hebel wird im Uhrzeigersinn gedreht, der Ansatz 42 aus der Aussparung 41 herausgedreht und der Bolzen 32 freigegeben, so dass er sich nunmehr unter Einwirkung der Feder 37 nach oben bewegt.
Mit dem Bolzen 32 wird der Kupplungshebel 31 nach oben mitgenommen, er legt sich dabei mit der Kante 47 gegen eine an der Platte 38 befestigte Nase 48, die durch eine Bohrung der Traverse 11 hindurchgreift. Der Kupplungshebel 31 wird dann durch die Wirkung der Feder 37 wieder nach rechts bewegt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Die Nase 40 gelangt so in eine Stellung oberhalb der Platte 18.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der Freiauslösung, die nach dem gleichen Prinzip aufgebaut ist. Statt des Kupplungshebels 31 ist ein besonders geformter mit einem Schlitz versehener Hebel 50 vorgesehen. Der Sehaltbolzen 17 ist in seinem oberen Teil abweichend von der bisherigen Ausführung mit einem Ausschnitt versehen, durch den ein Zapfen 51 hindurchgreift. Dieser Zapfen 51 besorgt zugleich die Führung des Bolzens 17 in den Führungsschienen, von denen eine mit 52 bezeichnet ist, er greift ferner durch den Schlitz des Hebels 50, u. zw. in der Einschaltstellung so, dass er in einem seitlichen Ansatz des Schlitzes sich befindet. Die Wirkungsweise der Freiauslösung geht im übrigen aus den Darstellungen ohne weiteres hervor.
Die einfache Ausbildung der Freiauslösung wird wesentlich durch die gleichzeitige Benutzung der Feder 37 bestimmt, um sowohl den Einschaltknopf nach oben zu bewegen als auch federnd auf den Verriegelungshebel und den Kupplungshebel einzuwirken.
Dadurch entfallen die bei den bekannten Freiauslösungen notwendigen besonderen Federn für die Kupplungs-und die Verriegelungsorgane. Es wird auf diese Weise möglich, auch in einem so kleinen Schalter, wie der vorliegende es ist, eine Freiauslösung anzubringen.
Um den Schalter auch von Hand auslösen zu können, ist ein Hebel 55 vorgesehen, der mit einem
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Um eine gute Lichtbogenlöschung zwischen dem Kontakt 8 und dem Bolzen 17 zu erzielen, hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Ableitungsschiene 23 sehr weit in den Gewindering 3 einzuführen und den Ring selbst aus magnetischem Material zu machen. In diesem Falle erfolgt der Stromübergang zur feststehenden, nicht gezeichneten Fassung des Schalters ausschliesslich an der Stelle, wo die Ableitungsschiene sich befindet. Da der Strom bei Kurzschluss im Lichtbogen und in der Ableitungsschiene in umgekehrter Richtung verläuft, wird eine bedeutende mechanische Kraft auf den Lichtbogen ausgeübt und der Lichtbogen nach aussen getrieben. Der verlängerte Lichtbogen bewirkt dann ein Abreissen des Bogens.
Um auch bei grossen Stromstärken einen dünnen Heizdraht verwenden zu können, wird parallel zum Heizdraht ein Nebenschluss 61 gelegt, der einmal an der Metallkappe 14 und zum andern an der Führungsschiene 27 angeschraubt ist. Bei dieser Anordnung wird der grössere Teil des Stromes nicht durch den Heizdraht, sondern durch die Verbindung 61 verlaufen. Man erhält so einen dünnen Heizdraht mit geringer Abschaltzeit.
Da der Heizdraht sich im Kurzschluss schneller erwärmt als der Nebenschluss, der in der Regel einen weit grösseren Querschnitt haben wird, so wird zweckmässig für den Heizdraht ein Widerstandsmaterial mit geringen Temperaturkoeffizienten, dagegen für den Nebenschluss ein Material gewählt, dessen Widerstand mit ansteigender Temperatur stark zunimmt. Bei richtiger Wahl des Materials für Heizdraht im Nebenschluss ist es möglich, die Ansprechzeit des Heizdrahtes sehr weit herabzusetzen, da der Anteil des Stromes, der im Kurzschluss durch den Heizdraht geht, grösser gemacht werden. kann als der Anteil bei Nennbetrieb.
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