DE1005163B

DE1005163B - Schaltmechanismus fuer elektrische Selbstschalter

Info

Publication number: DE1005163B
Application number: DEM20127A
Authority: DE
Inventors: Jakob Schwyn
Original assignee: Carl Maier & Cie; CMC Carl Maier and Cie AG
Current assignee: Carl Maier & Cie; ABB CMC Carl Meier AG
Priority date: 1952-10-18
Filing date: 1953-09-21
Publication date: 1957-03-28

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist ein Schaltmechanismus für elektrische Selbstschalter, insbesondere für Leitungsschutzschalter, mit einem Doppelkniehebelsystem. Dieses besteht aus einem in der Einschaltstellung gestreckten ersten Kniehebel mit hinter dem Totpunkt liegendem Kniegelenk und einem in dieser Stellung gefalteten zweiten Kniehebel mit vor dem Totpunkt liegendem Kniegelenk. Dabei bildet der erste Kniehebel den einen Hebelarm des zweiten Kniehebels, und in der Einschaltstellung wird das Kniegelenk des zweiten Kniehebels über einen Lenker und einen schwenkbaren Hebel durch eine Klinke entgegen der Wirkung einer Feder festgehalten. Bei Überstrom wird das Kniegelenk dagegen nach einer vorbestimmten Zeit freigegeben.

Gemäß der Erfindung wird sowohl zum Einschalten als auch zum Ausschalten derselbe Druckknopf benutzt, wobei ein Gelenkzapfen, an dem der nicht mit dem Kniegelenk des zweiten Kniehebels verbundene Arm des ersten Kniehebels abgestützt ist, durch den Druckknopf längs einer Führungsbahn verschoben werden kann, in welcher eine Rast vorhanden ist, die zum Festhalten des Gelenkzapfens und damit des Druckknopfes dient. Der Vorteil des Schaltmechanismus entsprechend der Erfindung besteht darin, daß ein Kniehebelsystem, das nur geringe Auslösekräfte benötigt, mit einem Druckknopfantrieb kombiniert ist, bei welchem derselbe Druckknopf sowohl zum Einschalten als auch zum Ausschalten dient. Dieser Mechanismus erlaubt, einen Schalter von großer Schaltsicherheit und großer Abschaltleistang zu bauen, wobei der Antrieb mit nur einem Druckknopf die Betätigung der Schalter durch eine bewegliche Tür hindurch gegenüber den bisher bekannten Ausführungsformen, wesentlich erleichtert.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den Schaltmechanismus eines Leitungsschutzschalters in der Ausschaltstellung,

Fig. 2 den gleichen Mechanismus in der Einschaltstellung und

Fig. 3 die Stellung des Mechanismus bei thermischer Auslösung, wenn der Druckknopf in der Einschaltstellung festgehalten wird.

In einem nicht dargestellten Gehäuse des Schaltmechanismus ist mittels eines feststehenden Drehzapfens 10 ein Hebel 11 schwenkbar gelagert. Das freie Ende desselben ist mit Hilfe eines Gelenkes 12 mit dem einen Arm 13 eines Kniehebels verbunden, dessen anderer Arm durch einen Kniehebel 14, 15 gebildet ist. Die Arme 13 bis 15 bilden zusammen ein Doppelkniehebelsystem. Zwischen den Armen 13 und 14 ist das Kniegelenk 16 des erstgenannten Kniehebels

Schaltmechanismus für elektrische
Selbstschalter

Anmelder:
Carl Maier Sd Cie., Schaffhausen (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. J. Buschhoff, Patentanwalt,
Köln, Kaiser-Wilhelm-Ring 24

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 18. Oktober 1952

Jakob Schwyn, Scharfhausen (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

vorhanden. Das zwischen den Armen 14 und 15 vorhandene Kniegelenk des anderen Kniehebels ist in der Zeichnung mit 17 bezeichnet. Der Hebelarm 15 weist einen über das Kniegelenk 17 hinausragenden Fortsatz 18 auf, welcher gegen den Gelenkzapfen des Kniegelenkes 16 anliegt, wenn der Kniehebel 14, 15 gestreckt ist. Das Kniegelenk 17 liegt dann etwas hinter seiner Totpunktlage. Am Kniegelenk 16 greift ferner ein Lenker 19 an, der andererseits mit dem einen Arm eines zweiarmigen Hebels 20 in Verbindung steht.

Dieser Hebel ist mittels eines feststehenden Drehzapfens 21 schwenkbar im Gehäuse des Mechanismus gelagert. Der andere Arm des Hebels 20 arbeitet mit einer Klinke 22 zusammen, welche mindestens zum Teil aus einem Bimetallstreifen besteht, der in einen Stromkreis eingeschaltet ist, welcher beispielsweise der durch den Mechanismus zu schaltende Stromkreis sein kann. Der Bimetallstreifen ist so ausgebildet, daß er sich beim Stromdurchgang erwärmt und biegt, bis bei einer gewissen Durchbiegung die Klinke 22 den Hebel 20 freigibt.

Der nicht mit dem Kniegelenk 16 verbundene Arm 15 des Kniehebels 14,15 ist durch einen Gelenkzapfen

23 abgestützt, welcher in eine Führungsbahn 24 eingreift. Die letztere ist in einen nicht näher dargestellten, unbeweglichen Teil des Schaltmechanismus eingearbeitet. Ferner greift der Gelenkzapfen 23 durch einen Schlitz 25^a eines Schaftes 25 hindurch, welcher mit Hilfe eines Druckknopfes 26 längs verschiebbar ist. Eine verhältnismäßig schwache Druckfeder 27, welche der Deutlichkeit wegen nur in Fig. 1 dargestellt ist, hat das Bestreben, den Knopf 26 in der Zeichnung nach oben zu schieben. Die Führungsbahn

24 ist in ihrer unteren Partie mit einer Rast 28 versehen, die zum Festhalten des Gelenkzapfens 23 und

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Claims

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damit des Druckknopfes in der Einschaltstellung sich so weit ausbiegt, daß die Klinke den Hebel 20 dient. freigibt, dann bewegt sich das Kniegelenk 16 unter Unmittelbar beim Kniegelenk 17 ist am Arm 15 ein dem Einfluß der Feder 37 in der Zeichnung nach Vorsprung 29 vorhanden, der zur Zusammenarbeit mit unten. Hierbei stößt der Vorsprung 29 gegen den einem zugeordneten festen Anschlag 30 bestimmt ist. 5 festen Anschlag 30, wodurch das Kniegelenk 17 über Am Druckknopf 26 ist ein Finger 31 schwenkbar ge- den Totpunkt nach oben bewegt wird. Gemäß Fig. 3 lagert, welcher unter dem Einfluß einer Feder 32 zieht die Feder 37 nun den Arm 13 nach links, wobei elastisch nachgiebig ausgebildet ist. In Einschalt- sich der Kontakt 39., 40 öffnet. Wenn der Kniehebel stellung kann das freie Ende dieses Fingers 31 beim 14, 15 ausgeknickt ist, kann die Feder 37 nicht mehr Betätigen des Druckknopfes 26 auf das mit dem Ge- io auf den Gelenkzapfen 23 einwirken und denselben in lenkzapfen 23 versehene Ende des Annes 15 ein- der Rast 28 festhalten. Unter dem Einfluß der Feder wirken, um den Gelenkzapfen längs der Führungsbahn 27 bewegt sich der Druckknopf 26 mitsamt dem Ge-24 bis in die Rast 28 nach unten zu verschieben. Ein lenkzapfen 23 nach oben in die Ausgangslage, wobei Elektromagnet 33 mit einem beweglichen Anker 34 ist der Kniehebel 14, 15 gestreckt und das Kniegelenk 16 derart angeordnet, daß ein zur Führung des Ankers 15 nach oben bewegt wird. Hierbei erfährt der Hebel 20 dienender und den Magnetkern durchsetzender Bolzen mittels des Lenkers 19 eine solche Schwenkung, daß 35 in der Einschaltstellung des Schaltmechanismus sein freies Ende wieder mit der Klinke 22 in Eingriff mit dem Fortsatz 18 zusammenarbeiten kann, um da- kommt, sobald diese nach Abkühlung des Bimetalldurch das Kniegelenk 17 nach oben zu knicken. Die Streifens ihre ursprüngliche Lage einnimmt. Der Spule des Elektromagnetes 33 kann im gleichen 20 Mechanismus befindet sich dann wieder in der Aus-Stromkreis wie der Bimetallstreifen der Klinke 22 schaltstellung gemäß Fig. 1.

liegen. Wird in der Einschaltstellung des Schaltmechanis-Auf dem Zapfen des Gelenkes 12 ist schwenkbar mus der Elektromagnet 33 durch einen genügend ein Hebel 36 gelagert, dessen einer Arm unter dem starken Strom erregt, so wird der Anker 34 angezo-Einfluß einer Zugfeder 37 steht, welche an einem fest- 25 gen, wobei der Bolzen 35 gegen den Fortsatz 18 stößt stehenden Stift 38 verankert ist. Das Ende dieses und dadurch das Kniegelenk 17 nach oben über den Hebelarmes liegt unter dem Einfluß der Feder 37 Totpunkt bewegt. Wie im beschriebenen Fall der thergegen den Drehzapfen 10 an. Der andere Arm dieses mischen Auslösung bewegen sich die Teile des Schalt-Hebels 36 trägt eine Kontaktbrücke 39, welche mit mechanistnus hierauf unter dem Einfluß der Federn 27 zwei feststehenden Kontaktelementen 40 zusammen- 30 und 37 in die Ausschaltstellung. Die durch die Erarbeiten kann, von denen nur das eine in der Zeich- regung des Magnetes 33 dem Anker 34 erteilte kinenung sichtbar ist. tische Energie hilft beim Anschlagen gegen den Fortin der Ausschaltstellung nehmen die Teile des be- satz 18 mit, die Bewegung der Teile zu beschleunigen, schriebenen Schaltmechanismus die in Fig. 1 gezeich- so daß diese die Ausschaltstellung rascher erreichen, nete Lage ein. Die Kontaktbrücke 39 des Leitungs- 35 Wenn man in der Einschaltstellung des Schaltschutzschalters ist von den feststehenden Kontakt- mechanismus auf den Knopf 26 drückt, stößt das elementen 40 entfernt. Der Stromkreis ist somit unter- freie Ende des Fingers 31 auf das benachbarte Ende brachen. Zum Einschalten des Leitungsschutzschalters des Armes 15 und schiebt dieses mitsamt dem Gelenkwird der Druckknopf 26 in der Zeichnung nach unten zapfen 23 nach unten. Sobald hierbei der Vorsprung gedrückt. Der Kniehebel 14, 15, der schon in der Aus- 40 29 gegen den festen Anschlag 30 anstößt, wird das schaltstellung unter dem Einfluß der Feder 27 ge- Kniegelenk 17 des gestreckten Kniehebels 14,15 nach streckt ist, bleibt hierbei gestreckt, während sein Ge- oben geknickt, worauf die Feder 37 den Kontakt 39, lenkzapfen 23 in der Führungsbahn 24 nach unten be- 40 öffnet. Beim Loslassen des Druckknopfes 26 wird wegt wird, bis er in die Rast 28 eingreift. Das Knie- dieser durch die Feder 27 nach oben geschoben. Sätntgelenk 16 wird dadurch in der Zeichnung nach rechts 45 liehe Teile des Schaltmechanismus nehmen hierauf bewegt, wobei auch der Hebel 11 in der gleichen Rieh- wieder ihre ursprüngliche Ausschaltstellung ein. tung geschwenkt wird, entgegen dem Einfluß der

Feder 37. Die Kontaktbrücke 39 kommt zur Anlage an Patentansprüche· den feststehenden Kontaktelementen 40, und der Hebel 1. Schaltmechanismus für elektrische Selbst-36 wird gegenüber dem Hebel 11 etwas geschwenkt 50 schalter, insbesondere für Leitungsschutzschalter, unter weiterer Spannung der Feder 37. Die letztere mit einem Doppelkniehebelsystem, welches aus erzeugt somit den Kontaktdruck der Brücke 39 auf die einem in der Einschaltstellung gestreckten ersten Kontaktelemente 40. Die Feder 37 zieht gleichzeitig Kniehebel mit hinter dem Totpunkt liegenden auch den Gelenkzapfen 23 in die Rast 28, so daß beim Kniegelenk und einem in dieser Stellung gefalte-Loslassen des Knopfes 26 die Teile in der beschriebe- 55 ten zweiten Kniehebel mit vor dem Totpunkt nen und in Fig. 2 gezeigten Lage verbleiben. Es ist liegenden Kniegelenk besteht, wobei der erste noch zu bemerken, daß das freie Ende des Hebels 20 Kniehebel den einen Hebelarm des zweiten Kniemit der Klinke 22 im Eingriff ist. In dieser Einschalt- hebeis bildet und in der Einschaltstellung das stellung des Schaltmechanismus ist der Kniehebel 14, Kniegelenk des zweiten Kniehebels über einen 15 gestreckt, wobei sein Kniegelenk 17 hinter dem 60 Lenker und einen schwenkbaren Hebel durch eine Totpunkt liegt. Der andere, durch den Kniehebel Klinke entgegen der Wirkung einer Feder fest-14, 15 und den Arm 13 gebildete Kniehebel ist hin- gehalten aber bei Überstrom nach einer vorgegen gefaltet. Sein Kniegelenk 16 befindet sich dabei bestimmten Zeit freigegeben wird, gekennzeichnet vor dem Totpunkt und wird durch die Klinke 22 ver- durch einen sowohl zum Einschalten als auch mittels des Hebels 20 und des Lenkers 19 festgehalten. 65 zum Ausschalten benutzbaren Druckknopf (26) Der Schaltmechanismus kann auf verschiedene durch den ein Gelenkzapfen (23), an dem der nicht Weise ausgelöst und in die Ausschaltstellung zurück- mit dem Kniegelenk (16) des zweiten Kniehebels geführt werden: verbundene Arm (15) des ersten Kniehebels abWenn z. B. der Bimetallstreifen der Klinke 22 durch gestützt ist, längs einer Führungsbahn (24) verden durchfließenden Strom so stark erwärmt wird und 70 schoben werden' kann, in welcher eine Rast (28)

vorhanden ist, die zum Festhalten des Gelenkzapfens (23) und damit des Druckknopfes (26) dient.
2. Schaltmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinke (22) aus einem Bimetallstreifen besteht, der in einen Stromkreis eingeschaltet ist und sich zufolge des Stromdurchflusses erwärmen und biegen kann, bis er bei einer bestimmten Durchbiegung den von ihm gehaltenen Hebel (20) und damit das Kniegelenk freigibt.
3. Schaltmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kniegelenk (17) des ersten Kniehebels ein fester Anschlag (30) zugeordnet ist, gegen den das Kniegelenk anstößt und dabei über den Totpunkt bewegt wird, wenn sich das Kniegelenk (16) des zweiten Kniehebels bei gelöster Klinke (22) unter dem Einfluß einer Feder (37) verschiebt, worauf sich der Mechanismus in die Ausschaltstellung bewegt.
4. Schaltmechanismus nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Elektromagnet (33), der bei genügender Erregung den Arm (15) des ersten Kniehebels beaufschlagt, wobei die kinetische Energie des Ankers (34) mithilft, die Bewegung des Schaltmechanismus in die Ausschaltstellung zu beschleunigen.
5. Schaltmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckknopf (26) ein

Finger (31) zum Ausschalten federnd nachgiebig angeordnet ist, welcher beim Betätigen des Druckknopfes (26) in der Einechaltstellung des Mechanismus den Gelenkzapfen (23) in der Führungsbahn (24) derart verschiebt, daß das Kniegelenk (17) des ersten Kniehebels gegen einen festen Anschlag (30) stößt und dadurch über die Toitpunktlage bewegt wird, so daß sich hierauf der Mechanismus unter dem Einfluß von Federn in die Ausschaltstellung bewegt.
6. Schaltmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Federn (27,37) vorhanden sind, um den Mechanismus jeweils in die Ausschaltstellung zu bewegen, und daß die eine dieser Federn (27) mit dem Druckknopf (26) und die andere (37) mit jenem Arm (13) des zweiten Kniehebels zusammenarbeitet, der nicht mit dem ersten Kniehebel identisch ist, wobei dieser Kniehebelarm (13) gelenkig mit einem schwenkbarem Hebel (36) in Verbindung steht, der unter dem Einfluß der zweitgenannten Feder (37) steht und zum Bewegungsantrieb eines durch den Schaltmechanismus zu betätigenden Organs, z. B. der Kontaktbrücke (39), dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 876 425, 668 583, 512.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen