Schalter mit thermischer Auslösung, insbesondere Motorschutzschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter mit thermischer Auslösung, insbesondere Motorschutz schalter, mit einem Schaltglied, das mit einem Dauer magneten verbunden ist, der mit einem Teil aus Ther- moferrit derart zusammenwirkt, dass sich das Schalt glied in der Einschaltstellung durch Magnetkraft hält.
Die Verwendung von Thermoferrit in Verbindung mit einem Dauermagneten bei Schaltern, die bei er höhter Temperatur ansprechen sollen, hat den Vorteil, dass keine komplizierte Schlossmechanik erforderlich und der Raumbedarf gering ist. Bekanntlich weist Thermoferrit einen ausgeprägten Curiepunkt auf, un terhalb dessen das Material eine sehr hohe Permeabi- lität besitzt, die aber bei Erreichen des Curiepunktes plötzlich auf den Wert 1 abfällt. Der Curiepunkt kann bei einer Temperatur liegen, die der Auslöse temperatur des Schalters für den betreffenden An wendungsfall entspricht.
Das Thermoferrit verhält sich also bei Erreichen des Curiepunktes, also oberhalb der Auslösetemperatur plötzlich wie Luft, so dass die vom Dauermagneten ausgehenden Kraftlinien im Thermoferrit keinen Rückschluss finden und so der Anker eine Bewegung ausführen kann.
Der Nachteil derartiger bekannter Schalter besteht darin, dass eine Freiauslösung nicht vorhanden ist, d. h. dass bei eingedrücktem Betätigungsorgan eine Auslösung nicht erfolgt. Es besteht bei diesem Schalter daher auch die Möglichkeit, die Kontakte durch das Betätigungsorgan auch dann in die Einschaltstellung zu bringen, wenn das Thermoferrit noch nicht wieder unter den Curiepunkt abgekühlt ist.
Die Erfindung vemeidet diesen Nachteil, indem sie vorschlägt, ein mit dem Schaltglied in Wirkverbindung stehendes Betätigungsorgan nur über einen Teil der Einschaltwegstrecke auf das Schaltglied einwirken zu lassen, während die weitere Einschaltbewegung durch die auf das Schaltglied wirksamwerdende Magnetkraft erfolgt. Infolge der erfindungsgemässen Massnahme ist es nicht möglich, den Schalter einzuschalten, solan ge das Thermoferrit nicht unterhalb des Curiepunktes abgekühlt ist. Dadurch erfährt auch das zu schützende Gerät eine Abkühlung, bis es wieder eingeschaltet wird.
Durch geeignete Massnahmen können die Wär- mezeitkonstanten des Thermoferrits und des zu schüt zenden Gerätes einander angepasst werden.
Zweckmässig wird das als Druckknopf ausgebil dete Einschaltorgan durch einen Anschlag im Gehäu se an einer solchen Stelle in seiner Einschaltbewegung begrenzt, bei der die magnetische Anziehungskraft auf das als Kontaktbrücke ausgebildete Schaltglied wirksam wird. Der Druckknopf ist zweckmässig mit einer Bohrung versehen, in der ein mit der Kontakt brücke verbundener Stössel geführt ist.
Der Druckknopf, der durch eine Feder immer in seine äussere Lage gedrückt wird, besteht zweckmäs- sig aus einem durchsichtigen Material, so dass die Stellungsanzeige durch den in ihm geführten Stössel der Kontaktbrücke erfolgt.
Um eine gute Verbindung zwischen dem Heizwi- derstand und dem Thermoferrit zu erzielen, wird der Heizwiderstand in vorteilhafter Weise durch eine Fe der an die Thermoferritscheibe angedrückt.
Um eine Schaltstellungsanzeige in der üblichen Weise durch den Druckknopf selbst sicher zu errei- chen, erfolgt zweckmässig die Mitnahme des Stössels durch den Druckknopf über ein im Druckknopf vorge sehenes Langloch und einem am Stössel angebrachten, das Langloch durchdringenden Stift oder umgekehrt.
Der Schalter eignet sich nun infolge der auf die Kontakte einwirkenden Schliess- und Öffnungskräfte hervorragend auch als normaler Betätigungsschalter, da sowohl eine sprunghafte Bewegung des Schaltglie des in die Ein- als auch in die Ausstellung erfolgt. Mit Rücksicht auf die Betätigung jedoch war der Schalter als reiner Betätigungsschalter nur schlecht geeignet.
Es ist daher vorteilhaft, das Betätigungsorgan für eine Betätigung im Schliess- und Öffnungssinne aus zubilden. Zweckmässig besteht dabei das Betätigungs organ aus einer Schaltwippe, bei der in vorteilhafter Weise ein Hebelarm mit einer Schaltstange oder dgl. in Verbindung steht.
Um den Charakter der Freiauslösung beizubehal ten, weist die Schaltwippe mit Vorteil eine Ausneh- mung auf derart, dass der die Ausnehmung durch dringende, an der Schaltstange befestigte Stift über den letzten Teil der Einschaltbewegung eine Bewegung unabhängig von dem Betätigungsorgan ausführen kann.
Der Schalter mit thermischer Auslösung nach der Erfindung, der für eine Handbetätigung geeignet ist und eine Freiauslösung besitzt, kann auch für eine Kurzschlussschnellauslösung geeignet gemacht wer den. Zu diesem Zweck kann z.B. auf das Schaltglied bzw. den Dauermagneten ein Kurzschlussauslöser in Form einer Kurzschlussspule mit Kurzschlussanker einwirken. Der Kurzschlussanker greift zweckmässig an der mit dem Schaltglied und dem Dauermagneten verbundenen Schaltstange an. Für die Herstellung und Lagerhaltung ist es vorteilhaft, den Kurzschlussaus- löser als Einheit so auszubilden, dass er an dem ent sprechend mit Vorkehrungen versehenen Schalterge häuse wahlweise ansetzbar ist.
Um in Richtung der Einbautiefe an Raum sparen und um ferner den Schalter für einen universellen Gebrauch geeigneter machen zu können, kann das Betätigungsorgan an einer paraillel zur Be wegungsrichtung des Schaltgliedes verlaufenden Schal terfläche vorgesehen sein. Der Schalter wird durch eine solche Massnahme besonders niedrig, so dass er sich als Einbaugerät hervorragend für Küchen maschinen oder dergleichen eignet, wo er zugleich als Motorschutzschalter und als Ein- und Ausschalter dienen kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigen die Figuren 1 bis 3 den Schalter in drei verschie denen Stellungen der Kontaktbrücke, die Figuren 4 bis 7 den Schalter mit dem zur Schaltstellungsanzeige dienenden Druckknopf, die Figuren 8 und 9 den Schalter mit einem Betäti gungsorgan für das Ein- und Ausschalten und die Figuren 10 bis 12 eine weitere Ausbildungs möglichkeit. In einem Gehäuse 1 ist der Einschaltdruckknopf 2 geführt, der unter der Wirkung einer Feder 3 steht, die ihn immer in die äussere Stellung bewegt. Die Einschaltbewegung des Druckknopfes 2 wird durch einen im Gehäuse 1 vorgesehenen Anschlag 4 begrenzt. Die Kontaktbrücke 5 ist an einem Stössel 6 befestigt, der in einer Bohrung des Druckknopfes 2 und ferner im Gehäuse 1 geführt ist.
Eine Feder 7 drückt den Stössel in der Ausschaltstellung gegen entsprechende Anschlagflächen im Gehäuse 1. Mit dem Stössel 6 bzw. der Kontaktbrücke 5 ist eine Scheibe 8 aus Dauermagnetwerkstoff verbunden.
Im Gehäuse 1 befinden sich die Festkontakte 9 und 10 mit ihren Anschlüssen 11 und 12. Eine Scheibe 13 aus Thermoferrit befindet sich am Boden des Ge häuses 1 unterhalb der Festkontakte 9 und 10. Die Thermoferritscheibe 13 wird durch einen Heizwider- stand 14 beheizt, der einerseits mit dem Anschluss 11 für den Festkontakt 9 und andererseits mit dem Fest kontakt 9 verbunden ist. Um einen guten Wärmeüber gang zu erreichen, wird der Heizwiderstand 14 durch eine Feder 15 an die Thermoferritscheibe 13 ange drückt. Zwischen Feder 15 und Heizwiderstand 14 befindet sich eine Isolierplatte 16, die aus Keramik oder Glimmer bestehen kann.
Soll der Schalter eingeschaltet werden, so wird der Druckknopf 2 gedrückt. Seine Bewegung wird durch den Anschlag 4 begrenzt. Die Kontaktbrücke 5 ist durch die Einschaltbewegung von Hand bis in die in Figur 2 dargestellte Stellung gelangt. In dieser Stellung befindet sich der Dauermagnet 8 bereits so nahe an der Thermoferritscheibe 13, dass die Endphase des Einschaltens durch Magnetkraft erfolgt. Das Schlies- sen der Kontakte von Hand ist also nicht möglich, sondern die Thermoferritscheibe 13 muss eine Tem peratur unterhalb des Curiepunktes aufweisen, damit ein Schliessen der Kontakte durch die Magnetkraft erfolgt.
Figur 3 zeigt die Einschaltstellung, bei der der Druckknopf 2 nach Loslassen desselben durch die Feder 3 in die Ausgangsstellung zurückbe wegt ist. Wird nun das Thermoferrit durch die Heizwicklung entsprechend erwärmt, so sinkt seine Permeabilität plötzlich auf 1 ab. Der Dauermagnet 8 wird daher von der Feder 7 nach oben bewegt, wo durch die Kontakttrennung erfolgt. Diese öffnungs- bewegung erfolgt auch dann, wenn der Druckknopf gedrückt bleibt.
Die Abkühlung der Thermoferritscheibe 3 kann durch besondere Massnahmen der Abkühlung des zu schützenden Gerätes angepasst sein. Diese Massnah- men können in einer wärmeisolierenden Ummante lung, die die Abkühlzeit verlängert oder in einer Be lüftung zur Verkürzung der Abkühlzeit bestehen. Die Auslösetemperatur des Thermoferrits muss mit der Grenztemperatur des schützenden Gerätes nicht über einstimmen.
Der Druckknopf 2 ist aus durchsichtigem Mate rial, während der Stössel 6 zweckmässig in einer leuch tenden Farbe gehalten ist. Die Schaltstellungsanzeige beim Schalter nach den Figuren 1 bis 3 ist daher durch den Druckknopf 2 hindurch durch die Lage des Stössels 6 gegeben.
Die den Stössel 6 in die Ausschaltstellung bewe gende Feder 7 muss relativ schwach bemessen sein, damit die Magnetkraft die Federkraft im letzten Teil der Einschaltbewegung überwinden kann. In der Aus schaltstellung ist daher eine Bewegung der Kontakt brücke bzw. des Stössels durch Erschütterungen leicht möglich. Um dies zu vermeiden, kann beispielsweise im Gehäuse ein Weicheisenteil vorgesehen werden, durch das in der Ausschaltstellung die magnetischen Kraftlinien des Dauermagneten 8 kurzgeschlossen wer den. Die Kontaktbrücke ist daher auch in ihrer Aus schaltstellung erschütterungsfest gehalten. Beim Ein schalten ist durch den Druck auf den Einschaltdruck knopf 2 und den Stössel 6 diese Magnetkraft leicht zu überwinden.
Nach den Figuren 4 bis 7 ist im Druckknopf 2 ein Langloch 20 vorgesehen, durch das hindurch ein am Stössel 6 angebrachter Stift 21 führt. In Figur 4 ist die Ausschaltstellung gezeichnet, bei der der Stös- sel 6 durch die Feder 7 in seiner Ausschaltstellung gehalten wird. Die Feder 3 drückt den Druckknopf 2 ebenfalls nach oben, so dass der Stift 21 am unteren Ende des Langloches 20 sich befindet.
Wird der Druckknopf 2 im Einschaltsinne betätigt, so erfolgt zunächst ein Totgang desselben, d. h. der Stössel 6 wird vom Druckknopf 2 erst dann mitgenom men, wenn das obere Ende des Langloches 20 zur Anlage an den Stift 21 kommt. Diese Stellung ist in Figur 5 gezeigt. Erst jetzt erfolgt beim Weiterdrücken des Knopfes 2 eine Mitnahme des Stössels 6 über den Stift 21, und zwar solange bis der Druckknopf 2 entsprechend der Figur 6 in seine unterste Stellung gebracht ist, in der die Kontaktbrücke 5 von den Fest kontakten 9, 10 noch einen Abstand aufweist. Die Kontaktschliessung erfolgt nun allein durch die Mag netkraft.
Durch diese Bewegung gelangt der Stift 21 an das untere Ende des Langloches 20 des, einge drückten Knopfes 2, der somit nicht in die Ausschalt stellung zurückkehren kann, da er vom Stift 21 in der Einschaltstellung gehalten wird. Diese Lage ist in Figur 7 dargestellt.
Voraussetzung für die Wirkungsweise ist lediglich, dass die Höhe des Langloches 20 mindestens dem Kon taktabstand entspricht, der nach Figur 6 gegeben ist, bei dem also die Einschaltbewegung nur noch durch die Magnetkraft erfolgt. Wäre das Langloch kürzer als dieser Abstand, so käme ein Kontaktschluss nicht zustande. Es kann natürlich das Langloch auch im Bolzen 6 und der Stift im Druckknopf 2 angeordnet sein, wodurch sich dieselbe Wirkung ergibt.
In den Figuren 8 und 9 ist das Schaltergehäuse 1 mittels eines Bügels 30 und der Befestigungsmittel 31 an einer Gerätewand 32 befestigt. Fest im Gehäuse 1 angebracht ist das Teil 13 aus Thermoferrit, das beispielsweise von einem rechteckigen Plättchen ge bildet sein kann. Es ist mit einer Durchgangsöffnung 33 versehen, durch die die Schaltstange 6 hindurch tritt. An der Schaltstange 6 sind der Dauermagnet 8 sowie die Kontaktbrücke 5 befestigt. Die Kontakt brücke 5 steht unter der Wirkung einer Feder 34 und wirkt mit den Festkontakten 9, 10 zusammen.
Das Thermoferritpl'ättchen 13 ist mit einer Beheizung 14 versehen, die von der Feder 15 an das Thermoferrit- plättchen 13 gedrückt wird. Zwischen Feder 15 und der Heizwindung 14 ist eine Isolierschicht 16 vorge sehen.
Die Schaltstange 6 wird von einer Feder 7, die sich am Boden des Gehäuses 1 abstützt, nach oben gedrückt. Der Dauermagnet 8 liegt an dem Bügel 30 an, und da dieser aus einem magnetischen Werk stoff besteht, wird die Schaltstange auch durch Mag netkraft in der Ausschaltstellung gehalten. Am oberen Ende der Schaltstange 6 ist ein Stift 35 vorgesehen, der durch eine Ausnehmung 36 in der das Betätigungsor gan bildenden Wippe 37 hindurchtritt. Natürlich kann der Stift auch an der Wippe und die Ausnehmung in der Schaltstange sich befinden. Die Wippe 37 ist im Punkt 38 im Gehäuse 1 bzw. in einem Teil desselben gelagert.
Die Ausnehmung 36 ist derart ausgebildet, dass sich der Stift 35 der Schaltstange 6 in der Aus- nehmung 36 wie in einem Langloch bewegen kann. Die Wippe 37 liegt in der Ausschaltstellung mit einem Anschlag 39 an einem Gehäuseteil an. In der Ein schaltstellung kommt der Anschlag 40 der Wippe 37 zur Anlage mit einem anderen Gehäuseteil. Die Wippe 37 kann unter der Wirkung einer zusätzlichen nicht dargestellten Kippfeder stehen.
In Figur 8 ist der Schalter in Ausschaltstellung ge zeichnet. Bei Betätigung der Wippe 37 im Einschalt sinne wird der Stift 35 und damit die Schaltstange 6 nach unten gedrückt, wobei der Dauermagnet 8 vom Teil 30 losgerissen wird. In dem Augenblick, in dem der Anschlag 40 der Wippe 37 am Gehäuse zur Anlage kommt, ist die Schliessung der Kontakte noch nicht erfolgt, sondern diese erfolgt jetzt unter Weiterbewe gung der Schaltstange 6 durch die Wirkung des Dauermagneten 8 in Verbindung mit dem Thermofer- ritplättchen 13. Der Weiterbewegung der Schaltstange 6 in Schliessrichtung steht durch die Ausnehmung 36 nichts entgegen. Die Einschaltstellung zeigt Figur 9.
Die Ausschaltung von Hand erfolgt durch Betäti gung der Wippe 37, wobei diese über die Ausnehmung 36 und den Stift 35 der Schaltstange 6 den Dauerma gneten 8 von dem Thermoferritplättchen 13 abreisst. Die Schaltstange 6 bewegt sich unter der zusätzlichen Wirkung der Feder 7 nach oben, wobei sich der Dauermagnet 8 an den Bügel 30 anlegt. Die Wippe 37 wird dadurch auch von der Schaltstange 6 wieder in ihre Ausgangsstellung nach Figur 1 gebracht. Die Öffnung erfolgt also genau wie die Kontaktschliessung schlagartig.
Der Schalter kann mit einer Kurzschlussschnellaus- lösung versehen werden, indem ein Kurzschlussaus löser in Form einer strichliert angedeuteten Kurz- schlussspule 41 mit Kurzschlussanker 42 an das Schal tergehäuse 1 angebaut wird. Dieser Kurzschlussaus löser kann natürlich auch von dem Gehäuse 1 mit eingeschlossen sein. Der Anker 42 steht dabei in Wirkverbindung mit der Schaltstange 6, und zwar über eine strichliert angedeutete Stange 43. Das Schalter gehäuse 1 kann auch so ausgebildet sein, dass der aus einer Einheit bestehende Kurzschlussauslöser nachträglich wahlweise an dem Gehäuse 1 ange bracht werden kann.
Hinsichtlich der Lagerhaltung ergibt sich dadurch ein besonderer Vorteil. Im Falle eines auftretenden Kurzschlusses wird der Anker 42 in die Spule 41 hineingezogen, wodurch die Stange 43 auf die Schaltstange 6 einwirkt, wobei dann der Dauermagnet 8 vom Thermoferritplättchen 13 abge rissen wird und eine Kontaktöffnung erfolgt.
Der Schalter nach den Figuren 10 bis 12 besteht aus den beiden Schalenhälften 51 und 52. Der innere Aufbau dieses Schalters entspricht im wesentlichen dem des Schalters nach Fig. 8 und 9. Für gleiche Teile wurden daher auch gleiche Bezugszahlen verwendet.
In eine Ausnehmung 53 der Schaltstange 6 greift ein Vorsprung 54 der Schaltwippe 55 ein. Die Schalt wippe 55 ist mittels eines Bolzens 56 in kragenförmi- gen Erhöhungen 57 der Gehäusehälfte 51 gelagert. Wandungsteile 58 der Wippe 55 übergreifen die kra- genförmigen Erhöhungen 57 der Gehäusehälfte 51. Der Vorsprung 54 hat in der Ausnehmung 53 reichlich Spiel. Wird von Figur 10 ausgehend die Schaltwippe 55 in die andere Stellung bewegt, so nimmt der Vor sprung 54 die Schaltstange 6 mit.
Die Kontakte wer den jedoch durch die Bewegung der Schaltwippe 55 noch nicht geschlossen, sondern der letzte Teil der Bewegung erfolgt allein unter der Wirkung der Ma gnetkraft zwischen den Teilen 13 und B. Damit eine Weiterbewegung der Schaltstange 6 bis in die Schliess- stellung der Kontakte möglich ist, muss der Vorsprung 54 mit reichlich Spiel in die Ausnehmung 53 eingrei fen. Der Ausschaltvorgang von Hand ist entsprechend.
Die Schaltstange 6 ist in den Gehäusevorsprüngen 59 geführt. Diese sind ballig ausgeführt, so dass sich die Schaltstange 6 in gewissen Grenzen einstellen kann und in jedem Falle eine satte Auflage des Magneten 8 auf dem Teil 13 gewährleistet ist.