<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Joch für ein Magnetsystem einer Kurzschlussauslöseeinrichtung, insbesondere für den Einbau in Leitungsschutzschalter, welche Kurzschlussauslöseeinrichtung einen Festkontaktträger, sowie eine Spule mit Kern, einen in der Spule beweglichen Anker und das den Kern tragende Joch umfasst, wobei im Kurzschlussereignis der Anker durch die durch den Kurzschlussstrom in der Spule erzeugten magnetischen Kräfte gegen ein Schaltwerk geschlagen wird, welches die Abschaltung des Stroms bewirkt.
Ein solches Joch ist insbesondere im Bereich des Leitungsschutzschalterbaus hinlänglich bekannt. Bei den betreffenden Kurzschlussauslöseeinrichtungen wird der Festkontaktträger jedoch als eigener Bauteil ausgeführt und mit dem Joch der Kurzschlussauslöseeinrichtung verbunden. Dies bringt den Nachteil einer aufwendigen Konstruktion, da ein eigener Arbeitsschritt für das Verbinden durch Schweissen oder Nieten der beiden Teile notwendig war.
Aus der DE 35 44 532 C2 ist zwar ein Relais bekannt, bei welchem ein rundprofilierter Kern über einen um 90 Grad umgebogenen Verbindungsflansch mit dem Joch einstückig ausgebildet ist.
Der schwenkbar an der Stirnseite des Jochs gelagerte Anker weist an seinem freien Ende einen Betätigungsstift auf, der Kontakte betätigt, jedoch ist hier kein Hinweis auf ein Magnetsystem einer Kurzschlussauslöseeinrichtung zu entnehmen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Joch vorzustellen, welches obigen Nachteil be- seitigt, und eine einfachere Konstruktion von Kurzschiussausiöseeinrichtungen, insbesondere für den Einbau in Leitungsschutzschalter, erlaubt.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass sowohl der Festkontaktträger als auch der Kern einstückig mit dem Joch ausgebildet sind, wobei der Kern insbesondere die Form eines tiefgezogenen Napfes aufweist.
Durch die einstückige Ausbildung des Jochs mit dem Festkontaktträger können beide Teile in einem Arbeitsgang, d. h. von einer einzigen Maschine gefertigt werden. Es entfallen jegliche Arbeitsgänge zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Bauteilen, wie insbesondere ein Verniet- oder Verschweissvorgang. Dies führt zu Zeitersparnissen bei der Herstellung der Kurzschlussauslöseeinrichtung eines Schalters. Eine einstückige Ausbildung des Kerns mit dem Joch, insbesondere in Form eines tiefgezogenen Napfes, bietet den zusätzlichen Vorteil, dass auch jegliche Arbeitsgänge zum Verbinden des Kerns mit dem Joch entfallen. Desweiteren wird damit jeglicher Luftspalt zwischen Kern und Joch vermieden.
Bei den dem Stand der Technik entsprechenden Ausführungen von Kern und Joch als voneinander separaten Bauteilen treten durch diese Luftspalte magnetische Verluste im Magnetsystem auf. Dies wird durch die Weiterbildung der Erfindung ausgeschlossen.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 die Draufsicht auf einen mit erfindungsgemässem Joch 1 ausgestatteten Leitungsschutzschalter bei abgenommener Oberschale;
Fig. 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Jochs 1 mit vernietetem Kern 5 im Grundriss, teilweise im Schnitt;
Fig.3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Jochs 1 mit eingesetztem Ankerblock 6 im Grundriss;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Jochs 1 mit zweiter Längsseite 1d des Jochs 1 im Grundriss, teilweise im Schnitt;
Fig.5 eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Jochs 1 mit tiefgezogenem Kern 5 im Schrägriss ;
Fig. 6 einen Ankerblock 6 für das erfindungsgemässe Joch 1 mit vernietetem Kern 5 im Grundriss, teilweise im Schnitt und
Fig. 7 eine Kurzschlussauslöseeinrichtung 16 mit erfindungsgemässen Joch 1 und angeschweisstem Klemmwinkel 8 im Schrägriss.
Der erfindungsgemässe einphasige Schutzschalter ist, wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, ähnlich einem herkömmlichen Leitungsschutzschalter aufgebaut.
Er umfasst im wesentlichen zwei Schraubklemmen 14,15 zum Anschluss der zu überwachenden Leitung, ein Überlastauslöseelement 17 sowie eine Kurzschlussauslöseeinrichtung 16, daneben ein Schaltwerk 22, das den beweglichen Kontakt 7' von einer geschlossenen in die in Fig.1dargestellten geöffnete Stellung bewegen kann.
<Desc/Clms Page number 2>
Im normalen Betriebszustand durchfliesst der zu überwachende Strom in diesem Schutzschalter ausgehend von der ersten Schraubklemme 14 zunächst das Überlastauslöseelement 17, gelangt über ein bewegliches Leiterseil 19 und die Schaltbrücke 20 zum beweglichen Kontakt 7', danach über den feststehenden Kontakt 7 zur Kurzschlussauslöseeinrichtung 16 und abschliessend zur zweiten Schraubklemme 15.
Das Schaltwerk 22 ist sowohl vom Überlastauslöseelement 17 als auch von der Kurzschlussauslöseeinrichtung 16 in den nachstehend beschriebenen Weisen betätigbar.
Das Überlastauslöseelement 17 besteht in an sich bekannter Weise aus einem Bimetallstreifen 18, der vom zu überwachenden Strom erwärmt wird. Das erste Ende 18a des Bimetallstreifens 18 ist im Gehäuse des Schutzschalters festgelegt, das zweite Ende 18b ist frei beweglich gehalten.
Die durch die Erwärmung des Bimetalls hervorgerufene Verbiegung desselben führt daher zu einer Bewegung des zweiten Endes 18b in Richtung des Pfeiles A18. Bei ausreichend starker Erwärmung kommt das freie Ende 18b des Bimetallstreifens 18 bei dieser Bewegung in Berührung mit dem auf das Schaltwerk 22 einwirkenden Bügel 21, nimmt diesen in Bewegungsrichtung mit und löst dadurch ein Ansprechen des Schaltwerkes 22 aus.
Die Kurzschlussauslöseeinrichtung 16 umfasst eine Magnetspule 4 mit - in Fig. 1 nicht eingezeichnetem - Eisenkern 5, ein erfindungsgemässes Joch 1 sowie einen - ebenfalls in Fig. 1 nicht eingezeichneten - beweglichen Anker S. Beim Eintritt eines Kurzschlussfalles und entsprechend hohen Kurzschlussströmen bewirkt die schnelle Änderung des magnetischen Flusses in der Spule 4, dass der Anker 9 in die Richtung des Schaltwerkes 22 bewegt wird und der mit ihm verbundene Stössel 10 auf die Schaltbrücke 20 des Schaltwerkes 22 schlägt.
Die Schaltbrücke 20 ist mittels einer Feder 24 in Richtung geöffneter Stellung des beweglichen Kontaktes 7' vorgespannt. Im Auslösefall, d. h. bei Überlastung oder Kurzschluss, werden die erläuterten geringfügigen Auslenkungen der Schaltbrücke 20 durch den Stössel 10 der Kurzschlussauslöseeinrichtung 16 bzw. durch das Überlastauslöseelement 17 über den Bügel 21 mittels dieser Feder 24 zur vollständigen Verschwenkung der Schaltbrücke 20 in die geöffnete Stellung des beweglichen Kontaktes 7' verstärkt.
Der durch das Öffnen des Kontaktes 7' entstehende Lichtbogen zwischen feststehendem Kontakt 7 und beweglichen Kontakt 7' wird über eine sich konisch erweiternde Lichtbogenstrecke 30 geführt, deren Wände durch die Verlängerung 2a des Festkontaktträgers 2 und die Lichtbogenlaufschiene 32 gebildet sind. Der Lichtbogen wandert in bekannter Weise entlang der sich aufweitenden Lichtbogenstrecke 30 und wird in der anschliessenden Deionkammer 34, welche mehrere übereinander gelagerte Deionbleche aufweist, gelöscht, wobei die Löschgase über den Auslass 35 abgeleitet werden.
Zum Einschalten des Schutzschalters, d. h. zum Zurückverschwenken der Schaltbrücke 20 in die geschlossene Stellung des beweglichen Kontaktes 7' ist ein von aussen zugänglicher, händisch bedienbarer Hebel 25 vorgesehen.
Das Gehäuse des erfindungsgemässen Schutzschalters ist in an sich bekannter Weise zweiteilig, bestehend aus Unterschale 26 und in Fig. 1 nicht gezeigter Oberschale, ausgeführt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die spezielle Form des Jochs 1 der Kurzschlussauslöseeinrichtung 16 in Verbindung mit der durch den Festkontaktträger 2 gebildeten Berandung der Lichtbogenstrecke 30 insbesondere zum Einbau in Leitungsschutzschalter. Die Erfindung ist allerdings nicht auf den Einsatz dieser Kurzschlussauslöseeinrichtung 16 in Leitungsschutzschaltern eingeschränkt. In den Zeichnungen wurde nur deshalb ein Leitungsschutzschalter bzw. ein Gehäuse eines solchen dargestellt, weil hierin ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemässen Joches 1 liegt. Das Joch 1 kann dessenungeachtet aber auch bei anderen Schutzschaltern bzw. bei sonstigen elektrischen Geräten umfassend eine Kurzschlussauslöseeinrichtung verwendet werden.
Fig. 2 zeigt das Magnetsystem einer Kurzschlussauslöseeinrichtung 16, umfassend eine Spule 4 mit Kern 5 und ein erfindungsgemässes Joch 1. Weiters umfasst die Kurzschlussauslöseeinrichtung 16 einen Festkontaktträger 2 und einem auf diesem, z. B. in Form eines Silberplättchens, angebrachten Kontakt 7. Die Verlängerung 2a des Festkontakträgers 2 ist als Laufschiene einer Lichtbogenlöschstrecke 30 ausgeführt. Nicht eingezeichnet ist in Fig. 2 der Ankerblock 6, welcher auf den Kern 5 der Spule 4 aufgeschoben wird.
Die Spule 4 besteht aus einem Kupferdraht und weist nur eine geringe Anzahl von Wicklungen
<Desc/Clms Page number 3>
auf. Sie ist an ihrem ersten Ende 4a mit dem Joch 1 an dessen ersten Stirnseite 1a und an ihrem zweiten Ende 4b mit einer Kontaktlasche 8a des Klemmwinkels 8 verschweisst (vgl. Fig. 7). Der Festkontaktträger 2 und dessen als Lichtbogenlaufschiene dienende Verlängerung 2a ist gemäss der Erfindung einstückig mit dem Joch 1 ausgeführt.
Im geschlossenen Zustand des Schutzschalters kontaktiert der bewegliche Kontakt 7' mit dem Festkontakt 7, wodurch der Strom über den Festkontaktträger 2, die erste Stirnseite 1 a des Jochs 1, die Spule 4 und den Klemmwinkel 8 zur zweiten Schraubklemme 15 geführt wird.
Beim erfindungsgemässen Joch 1, welches einstückig mit dem Festkontaktträger 2 ausgeführt ist, ist die Spule 4 an ihrem ersten Ende 4a direkt mit dem Joch 1 verschweisst, und muss nicht wie bei bekannten Ausführungen mit dem als eigenen Bauteil ausgeführten Festkontaktträger 2 verschweisst werden. Hierfür ist das Joch 1 selbst aus leitendem Material hergestellt oder aber mit leitendem Material beschichtet, z. B. mit einer aufgalvanisierten Kupferschicht überzogen.
Der Ankerblock 6 (vgl. Fig. 6) umfasst eine Spulenhülse 12, in welcher der Anker 9 in die eingezeichnete Richtung A9, also in Richtung des Spulenkerns 5, verschiebbar gelagert ist. Der Anker 9 nimmt in einer Ausnehmung einen Stössel 10 auf. Der Stössel 10 und der Anker 9 sind über eine Stösselfeder 11gegen die Richtung A9, also weg vom Spulenkern 5, vorgespannt.
Der Spulenkern 5 ist in Fig. 2 als eigener Drehteil ausgeführt, der mit dem Joch 1 an dessen erster Stirnseite 1a vernietet ist. Dieser Kern 5 erstreckt sich in den inneren Raum zwischen den beiden Stirnseiten 1 a, 1cdes Jochs 1 und weist eine der zweiten Stirnseite 1 a des Jochs 1 zugewandte Auflagefläche 5a, gegen welche der Anker im Kurzschlussfall schlägt, sowie eine Öffnung 5b zur Aufnahme des Stössels 10 auf.
Der Spulenkern 5 kann aber auch, wie in Fig. 3 und 5 dargestellt, einstückig mit dem Joch 1 und dem Festkontaktträger 2 bzw. der als Lichtbogenlaufschiene dienenden Verlängerung 2a des Festkontaktträgers 2 ausgeführt sein. In diesem Fall ist der Spulenkern 5 bevorzugt durch einen tiefgezogenen Napf an der ersten Stirnseite 1c des Jochs 1 gebildet. Auch hier erstreckt sich der Napf in den inneren Raum des Jochs 1 und bildet eine Auflagefläche 5a für den Anker sowie eine Öffnung 5b zur Aufnahme des Stössels 10 (vgl. Fig.5).
In Fig. 3 ist der Ankerblock 6 mit der Spulenhülse 12 über den Spulenkern 5 gepasst, wobei der Abstand zwischen Anker 9 und Spulenkern 5 so bemessen ist, dass der Stössel 10 im Betriebszustand, d. h. im geschlossenen Zustand des Schutzschalters nicht mit der Schaltbrücke 20 in Berührung kommt.
Um Verluste des Magnetkreises bestmöglich zu verhindern, ist das Joch 1 U-förmig um die Spule 4 zurückgebogen. An der der ersten Stirnseite 1a gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 1c ist eine Aussparung 3 zur Durchführung des Ankerblocks 6 vorgesehen. Es kann aber auch vorgesehen sein, das erfindungsgemässe, einstückig mit dem Festkontaktträger 2 ausgeführte Joch 1 ohne zweite Stirnseite 1c auszubilden - dies führt zu besonders leichten Bauweisen - oder, wie in Fig. 4 gezeigt, eine zweite Längsseite 1 d vorzusehen, um den Magnetkreis auch an der der ersten Längsseite 1 b des Jochs 1 gegenüberliegenden Seite zu schliessen.
Im Kurzschlussfall bewirken die durch das Ansteigen des Stromes in der Spule 4 hervorgerufenen magnetischen Kräfte, dass der Anker 9 gegen den Widerstand der Stösselfeder 10 in Richtung des Kerns 5 bewegt wird. Bei ausreichend starken Kurzschlussströmen wird die Schaltbrücke 20 des Schaltwerkes 22 vom Stössel 10 angeschlagen, wodurch das Ansprechen des Schaltwerkes 22 ausgelöst wird. Dadurch wird die Schaltbrücke 20 in die vollständig geöffnete Stellung des beweglichen Kontaktes 7'verschwenkt und der Kontakt unterbrochen.
Der durch das Öffnen des Kontaktes 7' entstehende Lichtbogen zwischen feststehendem Kontakt 7 und beweglichen Kontakt 7' wird vom feststehenden Kontakt 7 ausgehend durch die Lichtbogenstrecke 30 geführt. Die erste Laufschiene der Lichtbogenstrecke 30 ist deshalb als Verlängerung 2a des Festkontaktträgers 2 ausgeführt.
Fig. 7 zeigt das erfindungsgemässe Joch 1, mit an das zweite Ende 4b der Spule 4 angeschweissten Klemmwinkel 8 und Schraubklemme 15. Der dargestellt Bauteil bildet eine Einheit und kann sehr leicht mit einem Handgriff bzw. in einer automatisierten Fertigungsstrasse, in das Gehäuse eines Leitungsschutzschalters eingesetzt werden.