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Schaltschloss für elektrische und mechanische Schalter
Die Erfindung betrifft ein Schaltschloss für elektrische und mechanische Schalter, insbesondere Fehlerstrom-Schutzschalter mit einem dreigliedrigen Kniehebelsystem und einer federbelasteten Schaltbrücke, die nachAusknicken des Kniehebelsystems, das unter Wirkung eines durch den elektromagnetischen Auslöser entriegelbaren, federbelasteten Schlaggliedes erfolgt, in die Ausschaltstellung gelangt.
Bei derartigen Schaltschlössern wird bei ihrer Inbetriebnahme das aus mehreren Gliedern bestehende
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Klinke belastenden Feder grösser sein als die Kraft, die den Gelenkpunkt in seiner Übertotpunktlage hält.
Die Kraft zum Entriegeln der Klinke ist, abgesehen von Hebelübersetzungen, um den Faktor der Reibungkoeffizienten kleiner und wird z. B. von einem elektromagnetischen Auslöser aufgebracht. Bei einer bekannten Anordnung ist dessen Magnetanker etwa doppelt so lang wie der die Klinke betätigende Arm, so dass ein verhältnismässig grosser Arbeitshub und eine entsprechend grosse elektrische Leistung am Auslöser erforderlich sind. Diese zum Entriegeln der Klinke notwendige Kraft bestimmt bei vorgegebener Grö- sse dessen Empfindlichkeit bzw. bei vorgegebener Empfindlichkeit dessen Grösse.
Es sind weiters Anordnungen bekanntgeworden, bei welchen die vom elektromagnetischen Auslöser zum Entriegeln aufgebrachte Kraft auf eine drehbare Klinke wirkt. Zur sicheren Entriegelung muss sich
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aus Gründen der beschränkten Raumverhältnisse des Schalters und auch wegen des Einflusses der Lage des Schalters nicht möglich.
Diese bekannten Schaltschlösser weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie einerseits in ihrem Aufbau sehr kompliziert und daher teuer sind und anderseits infolge der auftretendenReibungskräfte und schlech- ten Übersetzungen grosseAuslösekräfte benötigten. Dies erfordert vielfach elektrische Verstärkungen, wodurch die Gesamtanlage verteuert wird.
Der Gegenstand der Erfindung löst die Aufgabe, ein Schaltschloss, insbesondere für einen Fehlerstrom-Schutzschalter anzugeben, welches den Schalter sicher in der Einschaltstellung hält und trotzdem mit kleinen Kräften ausgelöst werden kann.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass zwischen dem entriegelbaren, auf den am Schalter angelenkten Arm des dreigliedrigen Kniehebelsystems wirkenden Schlagglied und dem vom Magneten betätigten Auslösehebel der Schlaggliedverriegelung hintereinander mindestens zwei durch Kraftspeicher belastete Verklinkungen vorgesehen sind, wobei im verklinkten Zustand die beiden unter Reibungschluss stehenden verklinkenden Flächen in der Normalebene der Achse des ver- und entklinkenden He- belarmes liegen und die jeweils miteinander verklinkten Hebel aufeinander senkrecht stehen.
Vorzugsweise liegt bei den verklinkten Hebelarmen die Verklinkung jeweils im grösseren Abstand vom Drehpunkt des Hebelarmes als der belastende und somit bei Entklinkung freigegebene Kraftspeicher und weist der vom Magneten des Auslösers betätigte, an einem Ende des Magnetankers ausgebildete Auslöse-
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hebel zum Magneten hin einen kleineren Hebelarm auf als zur Verklinkung.
Der Gegenstand der Erfindung ist an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei- spieles näher erläutert. Es zeigen : Fig. l eine Ansicht eines Fehlerstromschutzschalters im verklinkten Zustand, Fig. 2 eine Ansicht des Schalters wie in Fig. l, hingegen im ausgelösten Zustand, Fig. 3 ein Detail aus Fig. 1 in Richtung des Pfeiles I betrachtet und Fig. 4 den Schalter nach Fig. 1 schematisiert mit einem Diagramm der auf das Kniehebelsystem wirkenden Kräfte.
DerFehlerstrom-Schutzschalter nach denFig. 1 - 3 enthält einenSchiebeschalter, dessen längsbeweg- liches Schaltglied 1 vier Strombrücken 2,3,4,5 fü die Anschaltung der Klemmen U,V,W,Mp an die Klemmen R, S, T, M des Netzes und eine weitere in einen Prüfstromkreis P-P liegende Strom-
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Schaltglied 1 gegen ein aus drei Gelenkgliedern 8, 9, 10 bestehendes Kniehebelsystem presst. Das
Gelenkglied 8 sitzt auf einer z. B. von Hand aus verdrehbaren Welle 11 fest auf und das Gelenk- glied 10 ist drehbeweglich auf einem Bolzen des Schaltgliedes 11 aufgesetzt. Beide Gelenkglieder
8 und 10 sind durch ein weiteres Gelenkglied 9 verbunden.
Weiters ist ein elektromagnetischer Auslöser 12 vorgesehen, dessen Magnetanker 13 in einem
Punkt 14 drehbeweglich gelagert ist. Seine Hebelarme befinden sich im unbelasteten Zustand im
Gleichgewicht. Der längere Hebelarm des Magnetankers 13 drückt unter der Wirkung einer Zugfeder
15 gegen eine Nase 16 ein ar um eine Achse 17 drehbaren Klinke 18, die durch eine Zugfeder
19 belastet ist. Die Klinke 18 arbeitet über. einen von der Zugfeder 20 belasteten Winkelhebel
21 (Fig. 2) mit einer als Schlagglied wirkenden Klinke 22 zusammen. Diese trägt eine Nocke 23 und wird von der Zugfeder 24 belastet.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt :
Zieht der elektromagnetische Auslöser 12 den Magnetanker 13 infolge eines z. B. im Verbrauchergerät auftretenden Fehlerstromes oder infolge Prüfstromes an, so kommt die Klinke 18 vom Magnetanker 13 frei und verdreht sich auf Grund der Zugkraft der Feder 19 zusammen mit dem Winkelhebel 21. Dadurch wird die Klinke 22 entriegelt. deren Nocke 23 schlägt gegen dag Gelenk- glied 10 des Kniehebelsystems und knickt dieses aus. Dadurch kann sich unter dem Druck der Feder 7 das beweglicheschaltglied 1 in dieAusschaltstellung verschieben, wodurch die Kontakte zwischen den Netz- und Verbraucherklemmen geöffnet werden.
Nachfolgend ist an Hand der schematischen Darstellung nach Fig. 4 gezeigt, welchen Einfluss die erfindungsgemässe Anordnung auf die Verkleinerung der vom elektromagnetischen Auslöser aufzubringenden Kraft hat. Der Linienzug A, B, C, D stellt die Einschaltstellung des Kniehebelsystems dar. Die Gelenkpunkte B und C befinden sich in Übertotpunktlage und werden von der Kraft Q der Feder 7 in dieser Lage gehalten. Die im Punkt C auftretende Kraft P wird ausser der Kraft Q auch vonder gegenseitigen Lage der Gelenkglieder 8, 9, 10 und insbesondere durch die Übertotpunktlage des Gelenkpunktes C gegenüber der Verbindungslinie der Gelenkpunkte B und D bestimmt.
Diese Kraft P, die als konstant vorausgesetzt werden soll, ist so gross gewählt, dass das Kniehebelsystem erschütterungssicher bleibt.-
Die von der Nocke 23 auf das Gelenkglied 10 ausgeübte Kraft P1 muss um einen Sicherheitsfaktor kl grösser sein als P, damit bei Ansprechen des Elektromagneten 12 das Kniehebelsystem mit Sicherheit ausgeknickt wird. Es ist also pi = k,. P.
Die für die Auslösung der Klinke 22 notwendige Abzugskraft P2 bei F am Hebel 21 wird durch den an dieser Stelle auftretenden Reibungskoeffizienten M, und das Hebelübersetzungsverhältnis E 1 g E F = ül bestimmt, so dass
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wird.
Da der Winkelhebel 21 gleiche Hebelarme F G = G H besitzt, wird die gleiche Kraft P2 auch im Punkt H benötigt. Der Hebelarm G K der Klinke 18 greift bei H an. Die Kraft an der Stelle H muss um einen Sicherheitsfaktor k grösser sein als P, so dass sich unter Berücksichtigung des Hebelübersetzungsverhältnisses ü =GH : GK eine Kraft P 3 ergibt, wobei
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und damit die am Hebelarm L M des Magnetankers 13 notwendige Anzugskraft P unter Berücksichtigung des Hebelübersetzungsverhältnisses l : üg=KM : LM,
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