<Desc/Clms Page number 1>
Differentieelschakelaar. De uitvinding heeft betrekking op een differentieelschakelaar die een draagkonstruktie bevat, een daarin gemonteerd elektrisch gedeelte met een foutstroomdetektor en een aktuator, en een op de draagkonstruktie gemonteerd mechanisch gedeelte met een van buiten uit kantelbare bedieningsknop die kantelbaar is tussen een ruststand en een ingeschakelde stand, ten minste twee elektrische kontakten met elk een vast gedeelte en een wentelbaar gedeelte en met ten minste een veer die deze gedeelten uit elkaar en dus de kontakten in open stand poogt te brengen, waarbij de wentelbare gedeelten mechanisch aan elkaar gekoppeld zijn en samen rond eenzelfde as wentelen, een kniehefboom die enerzijds scharnierend aan de bedieningsknop op een afstand van zijn kantelas en anderzijds scharnierend aan de met elkaar verbonden wentelbare gedeelten van de kontakten,
op een afstand van hun gezamelijke scharnieras vastgemaakt is, een arm die in de nabijheid van het kniegewricht van de
<Desc/Clms Page number 2>
kniehefboom scharnierend aan deze laatste vastgemaakt is, een bedieningshefboom die scharnierend op de draagkonstruktie gemonteerd is en op een afstand van zijn scharnieras scharnierend met de arm verbonden is, een grendel die scharnierend op de draagkonstruktie gemonteerd is en een tegenhoudgedeelte bevat waarachter, bij grendelstand van de grendel en bij ingeschakelde bedieningsknop en gesloten kontakten, de bedieningshefboom onder tussenkomst van de arm getrokken wordt, welke grendel bij wenteling uit grendelstand de bedieningshefboom loslaat, en een grendelwip die eveneens scharnierend op de draagkonstruktie gemonteerd is en een tegenhoudgedeelte bevat dat, in één stand,
de grendel in grendelstand tegenhoudt maar bij foutstroomdetektie door de aktuator uit deze stand geduwd wordt en de grendel loslaat.
Een differentieelschakelaar van deze soort is beschreven in DE-U-8702467. In ingeschakelde stand en met gesloten kontakten wordt bij een foutstroomdetektie door de aktuator de grendelwip gewenteld tot ze de grendel loslaat. Deze grendel wordt, zodra hij losgelaten is, gewenteld, in eerste instantie door de bedieningshefboom zelf die via de arm door de kniehefboom weggetrokken wordt.
Deze kniehefboom wordt zelf weggetrokken door de veren van de kontakten.
<Desc/Clms Page number 3>
Door de hefboomkonstrukties in deze differentieelschakelaar wordt weliswaar verkregen dat de ontgrendelkracht, dit is de kracht die de aktuator nodig heeft om de grendelwip te wentelen, gereduceerd is en kleiner is dan de kracht die door de bedieningsknop moet uitgeoefend worden om de grendel in grendelstand en de kontakten in gesloten stand te brengen, maar deze ontgrendelkracht is sterk afhankelijk van de kracht waarmee de veren van de kontakten deze naar open stand proberen te brengen. Inderdaad, de bedieningshefboom duwt tegen het tegenhoudgedeelte van de grendel dat schuin ten opzichte van de langsrichting ervan gericht is met een kracht die afhangt van de kracht die de kontaktveren van de kontakten uitoefenen wanneer deze kontakten gesloten zijn.
Deze bedieningshefboom oefent daarbij een draaimoment uit op de grendel. Op de grendelwip die deze wenteling belet wordt een kracht uitgeoefend door de grendel die afhankelijk is van de druk die de bedieningshefboom uitoefent en dus afhankelijk is van de kracht die de kontaktveren uitoefenen. Bij een grotere kracht moet de aktuator een grotere kracht uitoefenen om de grendelwip te wentelen.
Daarnaast moet, omwille van slijtage en mogelijke korrosie, een nieuwe aktuator een reservekracht hebben ten opzichte van de kracht nodig om te ontgrendelen. Deze bekende differentieelschakelaar vergt dan ook een
<Desc/Clms Page number 4>
relatief zware aktuator met een grote reservekracht ten opzichte van de ontgrendelkracht met twee polen om ook met vier of meer polen te kunnen gebruikt worden.
De kracht die de kontaktveren uitoefenen hangt normaal af van het aantal polen van de differentieelschakelaar. Deze kontaktdruk moet daarenboven voldoende groot gekozen worden om, in geval van kortsluiting, tegen de kortsluitstroomkrachten, die het kontakt pogen te openen, bestand te zijn. Voor elke pool is er een kontakt en per kontakt of groep kontakten is er een veer. Voor het vergroten van het aantal polen worden evenredig kontakten toegevoegd waarbij de beweegbare gedeelten van deze kontakten automatisch mechanisch met elkaar verbonden worden. Bij de voornoemde bekende differentieelschakelaar neemt de krachtreserve van de aktuator af bij een toenemend aantal polen en bij hogere kontaktdruk.
De uitvinding heeft tot doel dit nadeel te verhelpen en een differentieelschakelaar te verschaffen waarbij de ontgrendelkracht relatief weinig afhankelijk is van de kracht uitgeoefend door de kontaktveren samen en dus de aktuator slechts een kleine krachtreserve moet vertonen, ongeacht het aantal polen.
<Desc/Clms Page number 5>
Tot dit doel bevat de differentieelschakelaar een grendelveer die, wanneer de bedieningsknop zieh in ingeschakelde stand bevindt, de grendel uit de grendelstand poogt te brengen en daarbij een kracht uitoefent op de grendel die merkelijk groter is dan de kracht nodig om de grendel ten opzichte van de bedieningshefboom te wentelen wanneer de grendel vanuit voornoemde grendelstand losgelaten wordt.
Het wentelen van de grendel wanneer deze bij een foutstroomdetektie door de grendelwip losgelaten wordt, wordt in hoofdzaak veroorzaakt door de grendelveer. De kracht waarmee de grendel tegen het voornoemde gedeelte van de grendelwip duwt en dus de kracht waarmee de aktuator de door de grendel tegengehouden grendelwip kan wentelen, hangen in hoofdzaak af van de grendelveer.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding strekt het voornoemde tegenhoudgedeelte van de grendel dat bij grendelstand van de grendel de bedieningshefboom tegenhoudt, zieh uit volgens een raakvlak aan een cirkel met als middelpunt de wentelas van de grendel, zo dat de bedieningshefboom nagenoeg geen draaimoment op de grendel uitoefent.
<Desc/Clms Page number 6>
Voor het wentelen van de grendel moet enkel wrijving van de bedieningshefboom over het tegenhoudgedeelte van de grendel overwonnen worden. De voornoemde kracht beïnvloedt nagenoeg niet de kracht nodig om de grendelwip te wentelen en in zoverre er toch een zekere beïnvloeding is is deze niet alleen klein maar daarenboven zo dat bij toenemende druk van de bedieningshefboom op de grendel, dit is dus bij een toenemend aantal kontaktveren, de kracht nodig om de grendelwip te wentelen zelfs afneemt.
In een merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding is de grendelveer op de grendel gemonteerd en wordt zij bij het in ingeschakelde stand brengen van de bedieningsknop door deze knop onder spanning gebracht.
Doelmatig is de grendelveer een torsieveer die rond de wentelas van de grendel gemonteerd is, met één einde met een gedeelte van de grendel samenwerkt en met haar andere einde bij het in ingeschakelde stand brengen van de bedieningsknop met deze bedieningsknop samenwerkt.
De differentieelschakelaar kan daarenboven een veer bevatten die tussen de grendel en de grendelwip gemonteerd is en de grendel en de grendelwip in een relatieve stand duwt waarbij de grendelwip met haar
<Desc/Clms Page number 7>
tegenhoudgedeelte achter een gedeelte van deze grendel kan grijpen bij het in ingeschakelde stand brengen van de bedieningsknop, welke veer evenwel merkelijk zwakker is dan de grendelveer.
Deze bijkomende veer zorgt ervoor dat, bij ruststand van de bedieningsknop, de grendel en de grendelwip in zulkdanige stand ten opzicht van elkaar komen te liggen dat, bij het wentelen van de bedieningsknop naar ingeschakelde stand, het weerhoudgedeelte van de grendelwip de grendel kan tegenhouden.
In een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de differentieelschakelaar een testinrichting met een testcircuit en een testknop voor het in werking stellen van het testcircuit, welke testknop gevormd is door een elastisch vervormbaar gedeelte van de draagkonstruktie.
Bij voorkeur bevat de differentieelschakelaar aansluitklemmen met een vast gedeelte, een beweegbaar gedeelte en een schroef die in het beweegbare gedeelte geschroefd is, alsmede een verende lip die vastgemaakt is aan het vaste gedeelte en een einde van het testcircuit tegen het vaste gedeelte kan vastklemmen.
<Desc/Clms Page number 8>
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiervolgende beschrijving van een differentieelschakelaar volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet. De verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekeningen waarin :
Figuur 1 op schematische wijze het mechanische gedeelte weergeeft van een differentieelschakelaar volgens de uitvinding, in ruststand ; figuur 2 op schematische wijze het mechanische gedeelte uit figuur 1 weergeeft in ingeschakelde stand met gesloten kontakten ; figuur 3 op schematische wijze het mechanische gedeelte uit de vorige figuren weergeeft na het openen van de kontakten tengevolge van een foutstroomdetektie ; figuur 4 op schematische wijze een zijaanzicht weergeeft van de differentieelschakelaar uit figuur
1 maar met weggelaten zijwand ;
figuur 5 een zieht in perpektief weergeeft van een gedeelte van de differentieelschakelaar uit figuur 4i
<Desc/Clms Page number 9>
figuur 6 een doorsnede weergeeft volgens de lijn VI-VI uit figuur 5 ; figuur 7 een zicht in perspektief weergeeft van een detail uit figuur 5.
De differentieelschakelaar weergegeven in de figuren bevat in hoofdzaak een draagkonstruktie 1 van isolerende kunststof,.. een daarin gemonteerd elektrische gedeelte 2 voor het detekteren van een foutstroom en een op de draagkonstruktie 1 gemonteerd mechanisch gedeelte 3 dat door het elektrische gedeelte bestuurd is.
Het elektrische gedeelte 2 bevat op de gebruikelijke manier een foutstroomdetektor en een aktuator. Deze elementen zijn genoegzaam bekend en worden hier niet in detail beschreven. Van de aktuator is in de figuren 1 tot 3 enkel het beweegbare gedeelte 4 weergegeven. Dit elektrische gedeelte 2 bevat ook een testcircuit 5 dat verder zal beschreven worden.
De draagkonstruktie 1 bestaat uit een behuizing van kunststof met een basis 50 en een erop gemonteerd deksel 51, een metalen montageplaat 52 die binnen de behuizing gelegen is en op de basis 50 bevestigd is en steunorganen 53 van kunststof die, eveneens binnen de
<Desc/Clms Page number 10>
behuizing 50, 51 op de montageplaat 52 bevestigd zijn en waarvan er een, die de aktuator draagt, in de figuren 5 en 7 weergegeven is.
Het mechanische gedeelte 3 bevat per pool die door de differentieelschakelaar moet beschermd worden een kontakt met een vast gedeelte 6 dat op de basis 50 van de draagkonstruktie 1 bevestigd is en een wentelbaar gedeelte 7 dat rond een as 8 in de basis 50 wentelbaar gemonteerd is tussen de gesloten stand die in figuur 2 weergegeven is en de open stand weergegeven in de figuren 1 en 3. Een veer 9 duwt dit wentelbare gedeelte 7 naar open stand, tegen een aanslag 10, wanneer dit gedeelte vrij kan wentelen.
De wentelbare gedeelten 7 van al de kontakten 6, 7 zijn op een bekende maar hier niet nader beschreven manier mechanisch met elkaar verbonden zodat ze samen wentelen.
Een van de gedeelten 7 is verbonden met een bedieningsknop 11 die rond een as 12, wentelbaar tussen de in de figuur 1 weergegeven ruststand en de in de figuren 2 en 3 weergegeven ingeschakelde stand, op de draagkonstruktie 1 gemonteerd is en door een opening in het deksel 51 steekt zodat hij van buiten uit bedienbaar is. Een veer 13 trekt deze bedieningsknop 11 naar de ruststand.
<Desc/Clms Page number 11>
De verbinding tussen de bedieningsknop 11 en de wentelbare gedeelten 7 bevat een kniehefboom met twee armen 14 en 15. De arm 14 is, op een afstand van de as 12 door de wentelas 16 scharnierend aan de bedieningsknop 11 bevestigd. De arm 15 is, op een afstand van de wentelas 8 van de wentelbare gedeelten 7 door een wentelas 17 aan één van deze gedeelten 7 bevestigd.
Een derde arm 19 is wentelbaar met het kniegewricht 18 tussen de twee armen 14 en 15 verbonden en is tevens door een wentelas 20 wentelbaar vastgemaakt aan een nokvormige bedieningshefboom 21, op een afstand van de wentelas 22 waarmee deze bedieningshefboom wentelbaar op de montageplaat 52 gemonteerd is.
Deze bedieningshefboom 21 kan worden tegengehouden door een. grendel 23 die op één einde wentelbaar rond een as 24 vastgemaakt is op de montageplaat 52. Op een afstand van de wentelas 24 is de grendel 23 van een tegenhoudgedeelte 25 voorzien, dit is een naar buiten uitspringende rand gevormd door een breder einde dat rond de wentelas 24 gelegen is. Dit tegenhoudgedeelte 25 strekt zich uit in een raakvlak aan een theoretische cirkel waarvan het middelpunt met de meetkundige as van de wentelas 24 samenvalt. Bij ingeschakelde stand van de bedieningsknop 11 en gesloten stand van de kontakten 6, 7 vormt dit tegenhoudgedeelte 25 een aanslag voor een in
<Desc/Clms Page number 12>
de nabijheid van de wentelas 20 gelegen einde van de bedieningshefboom 21 zonder dat deze laatste een draaimoment op de grendel 23 uitoefent.
Nabij zijn vrij einde bezit de grendel 23, die de vorm heeft van een gebogen arm, een uitsteeksel 26 dat samen kan werken met een tegenhoudgedeelte 27 van een grendelwip 28 die tussen haar einden rond een as 29 wentelbaar op de montageplaat 52 gemonteerd is. Op één einde bevat deze grendelwip 28 een brede kop waarvan een uitspringend gedeelte aan de van de as 24 afgekeerde zijde het tegenhoudgedeelte 27 vomt dat zich uitstrekt volgens een raakvlak aan een theoretische cirkel met als middelpunt de meetkundige as van de as 29 en zo dat de grendel 23 geen draaimoment op de grendelwip 28 uitoefent. op het andere einde van de grendelwip 28 werkt, bij foutstroomdetektie, het beweegbare gedeelte 4 van de aktuator in.
Rond de wentelas 24 is een torsiegrendelveer 30 gemonteerd. Eén einde van deze grendelveer 30 wordt tegengehouden door een uitsteeksel 31 op het uiteinde van de grendel 23. Het andere einde wordt, wanneer de bedieningsknop 11 zieh in ruststand bevindt, tegengehouden door het voornoemde uitsteeksel 31, maar bij ingeschakelde stand van de bedieningsknop 11 door
<Desc/Clms Page number 13>
deze knop tegengehouden. Door het wentelen van de bedieningsknop 11 van de eerste naar de tweede stand wordt de torsieveer 30 overigens sterk onder spanning gebracht zodat bij ingeschakelde stand van de bedieningsknop 11 ze met zeer grote kracht de grendel 23 poogt te wentelen vanuit de grendelstand weergegeven in figuur 2 naar de ontgrendelstand weergegeven in figuur 3.
De grendelveer 30 wordt enigszins tegengewerkt door een veer 32 die tussen de kop van de grendelwip 28 en de grendel 23 gemonteerd is. Deze veer 32 is ook een torsieveer die een op de grendelwip 28 gemonteerde pen 33 omringt, met één einde door een uitsteeksel 34 op deze kop tegengehouden wordt en met haar andere einde tegengehouden wordt door een pen 35 die op de grendel 23 Staat. Deze torsieveer 32 zorgt ervoor dat, bij ruststand van de bedieningsknop 11, de grendel 23 en de grendelwip 28 een relatieve stand ten opzichte van elkaar innemen van waaruit de grendel 23 kan gewenteld worden met zijn uitsteeksel 26 tegen het tegenhoudgedeelte 27 van de grendelwip 28.
De werking van de differentieelschakelaar is als volgt :
<Desc/Clms Page number 14>
In ruststand bevinden de elementen zieh in de stand weergegeven in figuur 1. De kontakten 6, 7 zijn open, de bedieningshefboom 21 rust los tegen het tegenhoudgedeelte 25 en het tegenhoudgedeelte 27 is op een kleine afstand gelegen van het uitsteeksel 26 van de grendel 23, aan de van de as 29, de bedieningshefboom 21 en de kniehefboom 14, 15 afgekeerde zijde.
Door de bedieningsknop 11 in ingeschakelde stand te brengen worden tegelijkertijd, enerzijds, onder tussenkomst van de kniehefboom 14, 15 de kontakten 6, 7 gesloten waarbij de veren 9 sterk onder spanning gebracht worden, en de bedieningshefboom 21 tegen het tegenhoudgedeelte 25 van de grendel 23 aangetrokken en, anderzijds, deze grendel 23 door de grendelveer 30 die door'de knop 11 onder spanning wordt gebracht, met grote kracht tegen het tegenhoudgedeelte 27 van de grendelwip 28 geduwd. De toestand weergegeven in figuur 2 wordt verkregen.
Wanneer de foutstroomdetektor een foutstroom detekteert duwt het beweegbare gedeelte 4 van de aktuator op het van de kop verwijderde einde van de grendelwip 28 waardoor deze een weinig kantelt en de grendel 23 loslaat. Deze grendel 23 wordt onder invloed van de onder spanning staande grendelveer 30 onmiddellijk
<Desc/Clms Page number 15>
gewenteld zodat de bedieningshefboom 21 losgelaten wordt. Aangezien de kniehefboom 14, 15 nu vrij kan plooien, worden de kontakten 6, 7 niet langer dichtgehouden en worden ze door de veren 9 in open stand geduwd. De toestand weergegeven in figuur 3 wordt nu verkregen. Doordat de grendel 23 gewenteld is, is de grendelveer 30 niet langer onder grote spanning en door de veer 13 wordt de bedieningsknop 11 onmiddellijk terug naar zijn ruststand gebracht.
De differentiaalschakelaar neemt daardoor terug zijn in de figuur 1 weergegeven beginstand in.
De kracht die het gedeelte 4 van de aktuator op de grendelwip 28 moet uitoefenen opdat deze grendelwip 28 de grendel 23 zou loslaten, hangt af van de kracht waarmee de grendel 23 met zijn uitsteeksel 26 tegen het tegenhoudgedeelte 27 duwt. Deze laatstgenoemde kracht wordt in hoofdzaak bepaald door de kracht van de veer 30 verminderd met de veel kleinere kracht die de veer 32 uitoefent. De resulterende kracht wordt niet of nagenoeg niet beinvloed door de kracht waarmee de bedieningshefboom 21 door de veren 9 onder tussenkomst van de kniehefboom 14, 15 tegen het tegenhoudgedeelte 25 getrokken wordt.
De bedieningshefboom 21 oefent immers geen draaimoment op de grendel 23 uit maar enkel een kracht die volgens de lijn door het raakpunt met het
<Desc/Clms Page number 16>
tegenhoudgedeelte 25 en de meetkundige as van de wentelas 24 van de grendel loopt, zodat voor het wentelen van de grendel 23 ten opzichte van de bedieningshefboom 21 enkel wrijving moet overwonnen worden. Dit laatste geldt ook voor de wenteling van de grendelwip 28 ten opzichte van de grendel 23.
Met behulp van het testcircuit 5 kan een foutstroom gesimuleerd worden. Hiertoe wordt de aansluitklem 36 voor een pool over een weerstand 37 in verbinding gesteld met het kontaktpunt van het beweegbare gedeelte 7 van het kontakt 6, 7 overeenkomend met een andere pool. De verbinding wordt tot stand gebracht door het indrukken van een testknop 38 die deel uitmaakt van een verende tong 39 die een elastisch vervormbaar gedeelte vormt van de draagkonstruktie 1 en meer bepaald van het steunorgaan 53 van kunststof, zoals in detail in figuur 6 is weergegeven.
Het testcircuit 5 bestaat uit de veer 9, die bij ingeschakelde stand van de differentieelschakelaar aan een einde kontakt maakt met voornoemd wentelbaar kontaktgedeelte 7, een torsieveer 40 die naast de tong 39 op het steunorgaan 53 gemonteerd is en een leiding 41 waarin de weerstand 37 geschakeld is. Bij het indrukken van de testknop 38 wordt een einde van de torsieveer 40
<Desc/Clms Page number 17>
tegen de veer 9 geduwd en wordt het testcircuit 5 gesloten. Het andere einde van de torsieveer 40 maakt kontakt met een einde van de leiding 41. Het andere einde van deze leiding 41 is tegen het vaste kontaktgedeelte 42 van de voornoemde aansluitklem 36 vastgeklemd door een verende lip 43 die op dit vaste kontaktgedeelte vastgemaakt is. Dit vaste kontaktgedeelte 42, dat vast zit in een niet in de figuren weergegeven steunorgaan van kunststof, beschrijft een hoekige S-vorm.
De lip 43 maakt deel uit van een klemsteun 44 die op het onderste gedeelte van het kontaktgedeelte 42 vastgelast is en zieh met een gedeelte binnen de bovenste helft van dit gedeelte 42 uitstrekt om het dichtduwen van dit gedeelte 42 te beletten. Bovenaan is deze klemsteun in een gleuf 45 in de bovenkant van het vaste gedeelte 42 over 180 graden omgeplooid om aan de buitenzijde de verende lip 43 te vormen. Het einde van de leiding 41 is doorheen een gleuf 46 in de lip 43 tussen deze lip en de rest van de klemsteun 44 aangebracht en door de lip 43 vastgeklemd.
Los doorheen de gleuf 46 steekt een schroef 47 die in een been van een beugel 48 geschroefd is. Dit been bevindt zieh binnenin de bovenste helft van het vaste kontaktgedeelte 42. Het andere been van de beugel 48 bevindt zieh in de onderste helft van dit gedeelte 42 en
<Desc/Clms Page number 18>
een elektrische draad kan met de aansluitklem 36 verbonden worden door zijn einde tussen dit andere been en het middelste gedeelte van het kontaktgedeelte 42 te klemmen, hetgeen veroorzaakt wordt door het inschroeven van de schroef 47, waardoor de beugel 48 omhoog getrokken wordt.
De aansluitklem 36 kan ook gebruikt worden voor het aansluiten van een metalen strook die dan tussen de kop van de schroef 47 en de bovenkant van het kontaktgedeelte 42 geklemd wordt. Hiertoe moet de schroef 47 gedeeltelijk uitgeschroefd worden en haar kop opgelicht. Om te beletten dat bij dit uitschroeven enkel de beugel 48 omlaag verplaatst wordt in plaats van de schroef 47 opwaarts, is het in de bovenste helft van het kontaktgedeelte 42 gelegen gedeelte van de kontaktsteun 44 op de binnenzijde van een uitsteeksel 49 voorzien dat de neerwaarte verplaatsing van de beugel 48 begrenst.
De konstruktie van de hiervoor beschreven differentieelschakelaar is relatief eenvoudig, onder meer doordat geen apparte testknop vereist is. Het aansluiten van de draden en vooral van het testcircuit aan een aansluitklem 6 is vrij eenvoudig. Deze aansluitklem is vrij kompakt en kan zowel voor het
<Desc/Clms Page number 19>
aansluiten van draden als voor het aansluiten van stroken gebruikt worden.
De reservekracht die de aktuator bezit ten opzichte van de kracht nodig om te ontgrendelen is nagenoeg onafhankelijk van de kracht van de kontaktveren en dus nagenoeg onafhankelijk van het aantal polen. Een aktuator met een kleine reservekracht bij het geval van twee polen kan dus evengoed bij meerder polen gebruikt worden.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm en binnen het raam van de oktrooiaanvrage kunnen aan deze uitvoeringsvorm vele veranderingen worden aangebracht, onder meer wat betreft de vorm, de samenstelling, de schikking en het aantal van de onderdelen die voor het verwezenlijken ervan gebruikt worden.
<Desc / Clms Page number 1>
Differential switch. The invention relates to a differential switch comprising a support construction, an electrical part mounted therein with a fault current detector and an actuator, and a mechanical part mounted on the support construction with an externally tiltable control knob which is tiltable between a rest position and an engaged position, at least two electrical contacts, each with a fixed part and a rotatable part and with at least one spring which attempts to bring these parts apart and thus the contacts in an open position, the rotatable parts being mechanically coupled together and together about the same axis revolving, a toggle lever hinged on the control knob at a distance from its pivot axis on the one hand and pivoted on the rotatable portions of the contacts connected to each other on the other,
is secured at a distance from their common pivot axis, an arm that is located in the vicinity of the knee joint of the
<Desc / Clms Page number 2>
knee lever is hinged to the latter, an operating lever hinged to the support structure and hingedly connected to the arm at a distance from its hinge axis, a latch hinged to the support structure and containing a retaining portion behind which, when the position of the hinge is locked latch and when the control knob is switched on and the contacts are closed, the operating lever is pulled through the arm, which latch releases the operating lever when it is rotated out of the latch position, and a latching rocker which is also hinged on the carrying construction and contains a retaining section, in one position,
stops the latch in the latch position but in case of fault current detection the actuator pushes it out of this position and releases the latch.
A differential switch of this kind is described in DE-U-8702467. In the switched-on position and with closed contacts, the bolt is rotated by the actuator in the event of a fault current detection until it releases the bolt. This latch is rotated as soon as it is released, initially by the operating lever itself, which is pulled through the arm by the toggle lever.
This toggle lever is pulled away by the springs of the contacts.
<Desc / Clms Page number 3>
It is true that the lever constructions in this differential switch ensure that the unlocking force, that is the force required by the actuator to rotate the bolt rocker, is reduced and less than the force that must be exerted by the control knob to engage the bolt in the bolt position and contacts in closed position, but this unlocking force is strongly dependent on the force with which the springs of the contacts try to bring them into open position. Indeed, the operating lever pushes against the retaining portion of the latch which is inclined relative to its longitudinal direction with a force depending on the force exerted by the contact springs of the contacts when these contacts are closed.
This operating lever thereby exerts a torque on the bolt. On the locking rocker that prevents this rotation, a force is exerted by the bolt depending on the pressure exerted by the operating lever and thus on the force exerted by the contact springs. With greater force, the actuator must exert a greater force to rotate the bolt.
In addition, due to wear and possible corrosion, a new actuator must have a reserve force relative to the force required to unlock. This known differential switch therefore requires one
<Desc / Clms Page number 4>
relatively heavy actuator with a large reserve force compared to the two-pole release force to be used with four or more poles.
The force applied by the contact springs normally depends on the number of poles of the differential switch. Moreover, this contact pressure must be chosen sufficiently large to be able, in the event of a short circuit, to withstand the short-circuit current forces which attempt to open the contact. For each pole there is a contact and per contact or group of contacts there is a spring. To increase the number of poles, proportional contacts are added, whereby the movable parts of these contacts are mechanically connected to each other. With the aforementioned known differential switch, the power reserve of the actuator decreases with an increasing number of poles and with higher contact pressure.
The object of the invention is to overcome this drawback and to provide a differential switch in which the unlocking force is relatively little dependent on the force exerted by the contact springs together and thus the actuator must only exhibit a small power reserve, regardless of the number of poles.
<Desc / Clms Page number 5>
For this purpose, the differential switch includes a lock spring which, when the control knob is in the engaged position, attempts to release the lock from the lock position thereby exerting a force on the lock that is noticeably greater than the force required to move the lock relative to the lock. turn the operating lever when the bolt is released from the above-mentioned locking position.
Rotation of the latch when released by the latch rocker in case of a fault current detection is primarily caused by the latch spring. The force with which the latch pushes against the aforementioned portion of the latch rocker, and thus the force with which the actuator can rotate the latch rocker held by the latch, depends mainly on the latch spring.
In a special embodiment of the invention, the aforementioned retaining portion of the latch, which retains the operating lever when the latch is in the locked position, extends according to a tangent to a circle centered on the turning axis of the latch, so that the operating lever has virtually no torque at the bolt.
<Desc / Clms Page number 6>
To rotate the bolt, only friction of the operating lever over the retaining portion of the bolt must be overcome. The aforementioned force hardly affects the force required to rotate the locking rocker and insofar as there is a certain influence, it is not only small, but moreover so that with increasing pressure of the operating lever on the bolt, this is with an increasing number of contact springs , the force required to rotate the locking rocker even decreases.
In a curious embodiment of the invention, the latch spring is mounted on the latch and is tensioned by this knob when the actuating button is brought into position.
The locking spring is expediently a torsion spring which is mounted around the revolving shaft of the bolt, cooperates with one end of a part of the bolt and cooperates with its other end when this control knob is switched on.
The differential switch may additionally include a spring mounted between the latch and the latch rocker and push the latch and latch rocker into a relative position with the latch rocker with its
<Desc / Clms Page number 7>
retaining portion behind a portion of this latch can engage when the actuating button is brought into the engaged position, which spring is, however, considerably weaker than the latch spring.
This additional spring ensures that, when the control knob is at rest, the latch and the locking rocker come to lie in such a position relative to each other that, when the control knob is turned to the engaged position, the restriction part of the locking rocker can stop the bolt.
In an advantageous embodiment of the invention, the differential switch comprises a test device with a test circuit and a test button for activating the test circuit, which test button is formed by an elastically deformable part of the support structure.
Preferably, the differential switch includes terminals with a fixed part, a movable part and a screw screwed into the movable part, as well as a resilient lip which is attached to the fixed part and which can clamp one end of the test circuit against the fixed part.
<Desc / Clms Page number 8>
Other details and advantages of the invention will become apparent from the following description of a differential switch according to the invention. This description is given by way of example only and does not limit the invention. The reference numbers refer to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 schematically shows the mechanical part of a differential switch according to the invention, in rest position; figure 2 schematically represents the mechanical part of figure 1 in switched-on position with closed contacts; figure 3 schematically represents the mechanical part of the previous figures after opening the contacts as a result of an error current detection; figure 4 schematically represents a side view of the differential switch of figure
1 but with omitted side wall;
figure 5 shows a perspective view of a part of the differential switch of figure 4i
<Desc / Clms Page number 9>
figure 6 represents a section according to the line VI-VI of figure 5; figure 7 represents a perspective view of a detail from figure 5.
The differential switch shown in the figures mainly comprises a support construction 1 of insulating plastic, an electrical part 2 mounted therein for detecting an error current and a mechanical part 3 mounted on the support construction 1 which is controlled by the electrical part.
The electrical portion 2 conventionally includes a fault current detector and an actuator. These elements are well known and are not described in detail here. Figures 1 to 3 of the actuator only show the movable part 4. This electrical section 2 also includes a test circuit 5 which will be described further.
The support structure 1 consists of a plastic housing with a base 50 and a cover 51 mounted thereon, a metal mounting plate 52 which is located inside the housing and is fixed on the base 50 and plastic support members 53 which, also within the
<Desc / Clms Page number 10>
housing 50, 51 are mounted on mounting plate 52, one of which carries the actuator is shown in Figures 5 and 7.
The mechanical part 3 contains per pole to be protected by the differential switch a contact with a fixed part 6 which is fixed on the base 50 of the supporting construction 1 and a rotatable part 7 which is rotatably mounted around an axis 8 in the base 50 between the closed position shown in figure 2 and the open position shown in figures 1 and 3. A spring 9 pushes this rotatable part 7 to the open position, against a stop 10, when this part can rotate freely.
The rotatable parts 7 of all the contacts 6, 7 are mechanically connected in a known but not further described manner so that they rotate together.
One of the parts 7 is connected to an operating button 11 which is mounted on a support 12 about a shaft 12, rotatable between the rest position shown in Figure 1 and the engaged position shown in Figures 2 and 3, and through an opening in the cover 51 protrudes so that it can be operated from the outside. A spring 13 pulls this operating knob 11 to the rest position.
<Desc / Clms Page number 11>
The connection between the operating button 11 and the rotating parts 7 comprises a toggle lever with two arms 14 and 15. The arm 14 is hinged to the operating button 11 at a distance from the axis 12 by the rotating shaft 16. The arm 15 is fixed to one of these parts 7 at a distance from the revolving shaft 8 of the rotatable parts 7 by a revolving shaft 17.
A third arm 19 is rotatably connected to the knee joint 18 between the two arms 14 and 15 and is also rotatably attached by a rotary shaft 20 to a cam-shaped operating lever 21, at a distance from the rotating shaft 22, with which this operating lever is rotatably mounted on the mounting plate 52 .
This operating lever 21 can be stopped by one. latch 23 which is rotatably mounted at one end around an axis 24 on the mounting plate 52. At a distance from the revolving shaft 24, the latch 23 is provided with a retaining portion 25, this is an outwardly projecting rim formed by a wider end which extends around the turning shaft 24 is located. This retaining portion 25 extends in a tangent plane to a theoretical circle, the center of which coincides with the geometric axis of the rotary axis 24. When the operating button 11 is switched on and the contacts 6, 7 are closed, this retaining section 25 forms a stop for an in
<Desc / Clms Page number 12>
The end of the operating lever 21 located near the revolving shaft 20 without the latter exerting a torque on the latch 23.
Near its free end, the latch 23, which has the shape of a curved arm, has a protrusion 26 that can cooperate with a retaining portion 27 of a latch rocker 28 mounted between its ends about a shaft 29 on the mounting plate 52. At one end, this locking rocker 28 has a wide head, of which a protruding part on the side remote from the shaft 24 forms the retaining part 27 which extends according to an intersection with a theoretical circle centered on the geometric axis of the shaft 29 and so that the latch 23 does not exert torque on the latch rocker 28. on the other end of the locking rocker 28, in case of fault current detection, the movable part 4 of the actuator acts.
A torsion lock spring 30 is mounted around the rotary shaft 24. One end of this locking spring 30 is retained by a protrusion 31 on the end of the latch 23. The other end, when the operating button 11 is in rest position, is retained by the aforementioned protrusion 31, but when the operating button 11 is switched on by
<Desc / Clms Page number 13>
this button stopped. By rotating the operating knob 11 from the first to the second position, the torsion spring 30 is moreover strongly stressed, so that when the operating knob 11 is switched on, it attempts to rotate the latch 23 with great force from the latch position shown in figure 2 to the unlock position shown in figure 3.
The locking spring 30 is somewhat counteracted by a spring 32 mounted between the head of the locking rocker 28 and the locking 23. This spring 32 is also a torsion spring surrounding a pin 33 mounted on the locking rocker 28, with one end retained by a projection 34 on this head and with its other end retained by a pin 35 positioned on the latch 23. This torsion spring 32 ensures that, when the operating button 11 is at rest, the latch 23 and the locking rocker 28 take a relative position from which the bolt 23 can be rotated with its protrusion 26 against the retaining part 27 of the locking rocker 28.
The operation of the differential switch is as follows:
<Desc / Clms Page number 14>
In the rest position, the elements are in the position shown in figure 1. The contacts 6, 7 are open, the operating lever 21 rests loosely against the retaining part 25 and the retaining part 27 is located at a small distance from the protrusion 26 of the latch 23, on the side remote from the shaft 29, the operating lever 21 and the knee lever 14, 15.
By bringing the operating button 11 into the switched-on position, at the same time, on the one hand, the contacts 6, 7 are closed via the toggle lever 14, 15, whereby the springs 9 are strongly tensioned, and the operating lever 21 against the retaining portion 25 of the latch 23 attracted and, on the other hand, this latch 23 is pressed against the retaining portion 27 of the latch rocker 28 by the latch spring 30 tensioned by the knob 11. The state shown in Figure 2 is obtained.
When the fault current detector detects a fault current, the movable portion 4 of the actuator pushes on the end of the locking rocker 28 remote from the head causing it to tilt slightly and release the locking mechanism 23. This lock 23 becomes instant under the influence of the tensioned lock spring 30
<Desc / Clms Page number 15>
rotated so that the operating lever 21 is released. Since the toggle lever 14, 15 can now fold freely, the contacts 6, 7 are no longer held closed and are pushed into the open position by the springs 9. The state shown in Figure 3 is now obtained. Because the latch 23 has been rotated, the latch spring 30 is no longer under great tension and the spring 13 immediately returns the operating knob 11 to its rest position.
The differential switch thereby returns to its initial position shown in Figure 1.
The force that the part 4 of the actuator must exert on the locking rocker 28 in order for this locking rocker 28 to release the bolt 23 depends on the force with which the bolt 23 with its protrusion 26 pushes against the retaining portion 27. This latter force is mainly determined by the force of the spring 30 less the much smaller force that the spring 32 exerts. The resulting force is not, if at all, influenced by the force with which the operating lever 21 is pulled by the springs 9 through the toggle lever 14, 15 against the retaining portion 25.
After all, the operating lever 21 exerts no torque on the latch 23, but only a force which, along the line through the point of contact with the
<Desc / Clms Page number 16>
retaining portion 25 and the geometrical axis of the turning shaft 24 of the latch runs, so that for turning the latch 23 relative to the operating lever 21 only friction has to be overcome. The latter also applies to the rotation of the bolt rocker 28 relative to the bolt 23.
An error current can be simulated with the aid of test circuit 5. For this purpose, the terminal 36 for a pole is connected across a resistor 37 to the contact point of the movable part 7 of the contact 6, 7 corresponding to another pole. The connection is effected by pressing a test button 38 which forms part of a resilient tongue 39 which forms an elastically deformable part of the support construction 1 and in particular of the support member 53 of plastic, as shown in detail in figure 6.
The test circuit 5 consists of the spring 9, which, when the differential switch is turned on, makes contact at one end with the said rotatable contact part 7, a torsion spring 40 which is mounted next to the tongue 39 on the support member 53 and a line 41 in which the resistor 37 is switched. is. When the test button 38 is pressed, one end of the torsion spring 40 becomes
<Desc / Clms Page number 17>
pushed against the spring 9 and the test circuit 5 is closed. The other end of the torsion spring 40 contacts one end of the conduit 41. The other end of this conduit 41 is clamped against the fixed contact portion 42 of the aforementioned terminal 36 by a resilient lip 43 secured to this fixed contact portion. This fixed contact portion 42, which is fixed in a plastic support member not shown in the figures, describes an angular S-shape.
The lip 43 is part of a clamping support 44 welded to the bottom portion of the contact portion 42 and extending with a portion within the top half of this portion 42 to prevent pushing of this portion 42. At the top, this clamping support is folded 180 degrees in a slot 45 in the top of the fixed portion 42 to form the resilient lip 43 on the outside. The end of the conduit 41 is inserted through a slot 46 in the lip 43 between this lip and the rest of the clamp support 44 and clamped by the lip 43.
Loosely through the slot 46 a screw 47 is inserted which is screwed into a leg of a bracket 48. This leg is located inside the top half of the fixed contact portion 42. The other leg of the bracket 48 is located in the bottom half of this portion 42 and
<Desc / Clms Page number 18>
an electrical wire can be connected to the terminal 36 by clamping its end between this other leg and the middle portion of the contact portion 42, which is caused by screwing in the screw 47, pulling the bracket 48 up.
The terminal 36 can also be used to connect a metal strip which is then clamped between the head of the screw 47 and the top of the contact portion 42. To do this, the screw 47 must be partially unscrewed and its head lifted. In order to prevent that with this unscrewing only the bracket 48 is moved downwards instead of the screw 47 upwards, the part of the contact support 44 situated in the upper half of the contact part 42 is provided on the inside with a projection 49 that the downward movement of the bracket 48.
The construction of the differential switch described above is relatively simple, partly because no separate test button is required. Connecting the wires and especially the test circuit to a terminal 6 is quite simple. This terminal is quite compact and can be used for both
<Desc / Clms Page number 19>
connecting wires if used for connecting strips.
The reserve force that the actuator has with respect to the force required to unlock is virtually independent of the force of the contact springs and thus virtually independent of the number of poles. An actuator with a small reserve power in the case of two poles can therefore also be used in multiple poles.
The invention is by no means limited to the above-described embodiment, and many changes can be made to this embodiment within the scope of the patent application, including as to the shape, composition, arrangement, and number of parts used to accomplish it turn into.