<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.