DE10144851A1 - Leitungsschutzschalter - Google Patents

Abstract

Ein Leitungsschutzschalter mit einer thermischen Überlastauslöseeinrichtung umfaßt Bimetalle, einen Differentialschiebermechanismus mit einem Schubschieber, einem Zugschieber und einer Kupplungsplatte, die sich über die Oberseiten der beiden Schieber erstreckt, wobei der Schubschieber und der Zugschieber mit den Betätigungsenden der Bimetalle gekoppelt sind, und ein Kompensationsbimetall umfaßt, das zugleich als Hebel für die Übertragung einer Bewegung des Schiebermechanismus auf einen Öffnungs/Schließmechanismus des Schalters wirkt. Der Schubschieber und der Zugschieber erstrecken sich über Phasentrennwände in einem Schaltergehäuse und sind lose in Ausnehmungen in den Oberkanten der Phasentrennwände eingesetzt, so daß eine Gleitlagerung gebildet wird. Ein Gehäusedeckel ist über den Schiebern angeordnet. Schieberpositionsführungen sind an einer Innenflächenseite des Gehäusedeckels gegenüber den Schiebern vorgesehen, um eine Neigung der sich infolge einer Verbiegung der Bimetalle verschiebenden Schieber zu verhindern und die Schieber horizontal zu halten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Selbstschalter bzw. Leitungsschutzschalter mit einer thermischen Überlastauslöseeinrichtung in einem isolierstoffgekapselten Leitungsschutzschalter zur Anwendung bei einer Speiseschaltung für einen elektrischen Motor oder dergleichen.

Der Aufbau eines herkömmlichen Leitungsschutzschalters, in diesem Fall eines isolierstoffgekap­ selten Leitungsschutzschalters, der eine thermische Überlastauslöseeinrichtung mit Bimetall enthält, ist in den Fig. 6 sowie 7(a) und (b) gezeigt. In diesen Figuren bezeichnet die Bezugs­ zahl 1 ein Schaltergehäuse (Kustharzformkörper), die Bezugszahl 2 einen Gehäusedeckel (Kunst­ harzformkörper), der auf das Gehäuse 1 aufgesetzt ist, die Bezugszahlen 3 und 4 lastseitige bzw. speiseseitige Hauptschaltungsanschlußklemmen, die Bezugszahl 5 einen Öffnungs/Schließmecha­ nismus für einen Hauptschalterkontaktschuh, die Bezugszahl 6 einen Bedienungshebel für den Öffnungs/Schließmechanismus, die Bezugszahl 7 eine im Gehäuse 1 enthaltene thermische Bimetall-Überlastauslöseeinrichtung, und die Bezugszahl 8 eine Momentanbetrieb-Überlastaus­ löseeinrichtung auf der Basis eines Solenoids. Obwohl nicht dargestellt, ist im unteren Teil des Gehäuses 1 ein Hauptschaltungs-Unterbrecherabschnitt vorhanden, der sich aus beweglichen und festen Kontaktschuhen sowie einer Lichtbogenlöschkammer zusammensetzt.

Die thermische Überlastauslöseeinrichtung 7 enthält Bimetalle 9U, 9V und 9W entsprechend den verschiedenen Phasen des Hauptschaltungskreises, einen Differentialschiebermechanismus 10, ein Kompensationsbimetall 11, der zugleich als Hebel dient, der den Differentialschiebermecha­ nismus 10 mit einem Verriegelungsempfänger 5a des Öffnungs/Schließmechanismus 5 koppelt, eine einstellbare Wählscheibe 11a für das Kompensationsbimetall 11 und dergleichen.

Der Innenraum des Gehäuses 1 ist durch Phasenzwischenwände 1a in Kammern entsprechend den Phasen U, V und W unterteilt. Die Bimetalle 9U, 9V und 9W sind seitlich in den Kammern der jeweiligen Phase angeordnet, und ihre unteren Enden sind am Gehäuse 1 befestigt und werden von diesem gehalten, wie in Fig. 7 gezeigt. Heizdrähte 9a, die um die entsprechenden Bimetalle gewickelt sind, sind mit dem Hauptschaltungskreis verbunden, so daß sich die Bimetalle verbiegen, wenn Strom durch die Heizdrähte fließt und Wärme erzeugt.

Der Differentialschiebermechanismus 10 stellt eine Baugruppe aus einem plattenförmigen Schubschieber 10a und einem plattenförmigen Zugschieber 10b dar, die längs der Bimetalle 9U, 9V und 9W auf den entsprechenden Seiten der Anordnung angeordnet sind, sowie einer Kupplungsplatte 9c, die sich über die Oberseiten des Schubschiebers 10a und des Zugschiebers 10b erstreckt. Jeder von L-förmigen Armteilen, die seitlich von dem Schubschieber 10a ausge­ hen, und ein entsprechender L-förmiger Armteil, der seitlich von dem Zugschieber 9b ausgeht, sind einander unter Zwischenlage eines obersten Abschnitts eines entsprechenden Bimetalls 9U, 9V oder 9W zugewandt, und das entsprechende Bimetall wirkt dabei als ein Betätigungsende. Die Kupplungsplatte 9c weist ein Ausgangsende (Vorsprung) 10c-1 auf, das einer Seitenfläche des Kompensationsbimetalls 11 gegenüberliegt.

Die Phasentrennwände 1a des Gehäuses 1 weisen an ihrer oberen Kante eine Ausnehmung 1a-1 auf, in die der Schubschieber 10a und der Zugschieber 10b eingesetzt sind, wie in Fig. 7(b) gezeigt. Der Schubschieber 10a und der Zugschieber 10b erstrecken sich über die Phasentrenn­ wände 1a und liegen innerhalb dieser Ausnehmungen 1a-1, in die sie lose eingesetzt sind, damit sie sich verschieben können. Im zusammengebauten Zustand, wenn der Gehäusedeckel 2 an dem Gehäuse 1 installiert ist, wie in Fig. 7 gezeigt, hält der Gehäusedeckel 2 den Differentialschie­ bermechanismus 10, um zu verhindern, daß er aus den Ausnehmungen 1a-1 der Phasentrenn­ wände 1a herausschlüpft.

Da die Arbeitsweise der thermischen Überlastauslöseeinrichtung, die gemäß obiger Beschreibung aufgebaut ist, allgemein bekannt ist, soll eine detaillierte Beschreibung entfallen. Wenn ein Überstrom durch den Hauptschaltungskreis fließt, und die Bimetalle 9U, 9V und 9W in Richtung des Pfeils P in Fig. 7 verbiegt und versetzt, gleitet der Schubschieber 10a des Differentialschie­ bermechanismus 10 entsprechend in Richtung des Pfeils Q, so daß das Ausgangsende der Kupplungsplatte 10c das Kompensationsbimetall 11 stößt und damit den Verriegelungsempfänger 5a (siehe Fig. 6) des Öffnungs/Schließmechanismus 5 in eine Auslösestellung bringt. Der Öffnungs/Schließmechanismus 5 führt damit einen Auslösevorgang aus, um die Kontaktschuhe des Hauptschaltungskreises des Leitungsschutzschalters zu unterbrechen und den Strom abzuschalten.

Leitungsschutzschalter des obigen bekannten Aufbaus leiden an folgendem Problem. Ihre Überlastauslösecharakteristik variiert, was dazu führen kann, daß sie nicht wie erwartet funktio­ nieren. Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, daß diese Problem mit der Art der Lagerung des Differentialschiebermechanismus zusammenhängt. Bei dem Differentialschiebermechanismus 10 liegt die Kupplungsplatte 10c auf den Oberseiten des Schubschiebers 10a und des Zugschie­ bers 10b und erstreckt sich über diese Flächen, wie zuvor beschrieben. Somit bleibt bei dem bekannten Aufbau ein Spalt entsprechend der Dicke der Kupplungsplatte 10c zwischen den Oberseiten des Schubschiebers 10a und des Zugschiebers 10b einerseits und der Innenfläche des Gehäusedeckels 2 andererseits, wie in Fig. 7(a) gezeigt.

Wenn der Schubschieber 10a des Differentialschiebermechanismus 10 dann aufgrund der Verbiegung der Bimetalle 9U, 9V und 9W verschoben wird, wird er um den Anschlagpunkt zwischen dem Ausgangsende der Kupplungsplatte 10c und dem Kompensationsbimetall 11 als Lagerpunkt geneigt, so daß sein rückwärtiges Ende (rechtes Ende in der Figur) angehoben wird. Die rückwärtige Kante des so geneigten Schiebers reibt an der Innenfläche des Gehäusedeckels 2 und verursacht Gleitreibung. Außerdem verringert die geneigte Lage des Schiebers die Kraft, die über die Kupplungsplatte 10c seitlich gegen das Kompensationsbimetall 11 drückt. Als Folge davon wird die Verbiegung der Bimetalle 9U, 9V und 9W nicht genau über den Differentialschie­ bermechanismus 10 auf das Kompensationsbimetall 11 übertragen, was zu der genannten Schwankung der Auslösecharakteristik des Schutzschalters führt.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Leitungsschutzschalter zu schaffen, der eine verbesserte Lagerung für einen Differentialschiebermechanismus aufweist, so daß eine Verbiegung von Bimetallen über den Differentialschiebermechanismus verlustlos auf ein Kompen­ sationsbimetall übertragen wird, um die Betriebscharakteristik einer thermischen Überlastauslöse­ einrichtung zu stabilisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Leitungsschutzschalter gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Leitungsschutzschalter mit einer thermischen Überlastauslöseeinrichtung gemäß der Erfindung umfaßt Bimetalle, einen Differentialschiebermechanismus mit einem Schubschieber, einem Zugschiebers und einer Kupplungsplatte, die sie über die Oberseiten der beiden Schieber erstreckt, wobei der Schubschieber und der Zugschiebers mit den Betätigungsenden der Bimetalle gekoppelt sind, und ein Kompensationsbimetall umfaßt, das zugleich als Hebel für die Übertra­ gung einer Bewegung des Schiebermechanismus auf einen Öffnungs/Schließmechanismus des Schalters wirkt. Der Schubschieber und der Zugschieber erstrecken sich über Phasentrennwände in einem Schaltergehäuse und sind lose in Ausnehmungen in den Oberkanten der Phasentrenn­ wände eingesetzt, so daß eine Gleitlagerung gebildet wird. Ein Gehäusedeckel ist über den Schiebern angeordnet. Schieberpositionsführungen sind an einer Innenflächenseite des Gehäuse­ deckels gegenüber den Schiebern vorgesehen sind, um eine Neigung der sich infolge einer Verbiegung der Bimetalle verschiebenden Schieber zu verhindern und die Schieber horizontal zu halten.

Bei der beanspruchten Lösung liegen die Positionsführungen, die sich von der Innenfläche des Gehäusedeckels nach unten erstrecken, den Oberseiten des Schubschiebers und des Zugschie­ bers gegenüber, die in die Ausnehmungen eingesetzt sind, welche an den Oberkanten der Phasentrennwände des Gehäuses ausgebildet sind, und zwar in einer solchen Weise, daß zwischen den Oberseiten und den Positionsführungen ein schmaler Spalt verbleibt, der den Schiebern eine Gleitbewegung ermöglicht. Wenn sich die Schieber bei einer Verbiegung der Bimetalle nach vorn zu neigen beginnen, stoßen sie an die Positionsführungen, die das Neigen verhindern. Dies ermöglicht, daß die Schieber sich verschieben können und dabei in ihrer horizontalen Lage bleiben.

Da die Spitzen der rippenförmigen Vorsprünge an den Innenflächen der Ausnehmungen in den Phasentrennwänden jeweils abgerundet sind bzw. einen halbkreisförmigen Querschnitt aufwei­ sen, verschieben sich die Schieber stetig, ohne irgendwo hängenzubleiben, was den Gleitrei­ bungswiderstand verhindert. Als Folge davon wird eine Verbiegung der Bimetalle ohne Verlust über den Differentialschiebermechanismus exakt auf das Kompensationsbimetall übertragen und die Auslösecharakteristik des Leitungsschutzschalters stabilisiert.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Leitungsschutzschalters mit einer thermischen Überlastaus­ löseeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie ihren Schieber­ halterungsaufbau,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teiles von Fig. 1 von der Seite gesehen, wobei (a) den Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 und (b) den Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 1 darstellen,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Teiles eines Ausführungsbeispiels, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet ist,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den gesamten Leitungsschutzschalter, der den Schieberhalterungs­ aufbau von Fig. 1 verwendet,

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Innenaufbau des Leitungsschutzschalters in Fig. 4, jedoch mit abgenommenem Deckel,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Innenaufbau eines herkömmlichen Leitungsschutzschalters mit abgenommenem Gehäusedeckel, und

Fig. 7 eine Schnittansicht des zusammengesetzten Aufbaus der thermischen Überlastauslöse­ einrichtung des in Fig. 6 gezeigten Leitungsschutzschalters mit montiertem Gehäuse­ deckel, wobei (a) eine Vorderansicht, (b) eine Seitenansicht ist.

In den Fig. 1 bis 5, auf die nachfolgend zur Beschreibung eines Ausführungsbeispiels Bezug genommen wird, sind Teile, die solchen in den Fig. 6 und 7 entsprechen, mit denselben Bezugs­ zeichen versehen und werden nicht noch einmal beschrieben.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist, anders als bei dem in Fig. 7 gezeigten herkömmli­ chen Aufbau, der Gehäusedeckel 2 mit rippenförmigen Vorsprüngen 2a und 2b versehen, die an seiner Innenfläche so ausgebildet sind, daß sie von ihm abstehen und als Positionsführungen für den Differentialschiebermechanismus 10 dienen. Die rippenförmigen Vorsprünge 2a und 2b sind einstückig mit dem Gehäusedeckel 2 als Kunstharzformkörper ausgebildet.

Die Vorsprünge 2a sind den Oberseiten der rückwärtigen Abschnitte (die der Kupplungsplatte 9c, welche sich über die Schieber erstreckt, entgegengesetzt sind) des Schubschiebers 10a und des Zugschiebers 10b des Differentialschiebermechanismus 10 zugewandt und erstrecken sich längs deren Längsachse. Die rippenförmigen Vorsprünge 2a sind so ausgebildet, daß zwischen ihnen und den Plattenoberflächen der Schieber 10a und 10b ein Spalt verbleibt, und ihre Spitzen sind abgerundet (mit halbkreisförmigem Querschnitt versehen) wie durch R in Fig. 2a angedeutet, so daß der Reibungswiderstand verringert ist, wenn diese Plattenoberflächen der Schieber 10a und 10b an den Vorsprüngen 2a anstoßen. Andererseits erstrecken sich die rippenförmigen Vorsprün­ ge 2b parallel zu den Phasentrennwänden 1a des Gehäuses 1 in einer Richtung quer zu den Oberseiten von Schubschieber 10a und Zugschieber 10b. Wie bei den Vorsprüngen 2a sind die Spitzen der Vorsprünge 2b abgerundet (mit halbkreisförmigen Querschnitt versehen) und sind den Oberseiten der Schieber zugewandt, wobei ein schmaler Spalt zwischen ihnen und diesen Oberseiten verbleibt.

Die Ausnehmungen 1a-1, die an den Oberkanten der Phasentrennwände 1a des Gehäuses 1 zur Halterung der Schieber ausgebildet sind, sind angefast, so daß der Querschnitt längs der Innenkante der Ausnehmung, an die die Schieber 10a und 10b anstoßen, d. h. die Position der Ausnehmung 1a-1, die einem rippenförmigen Vorsprung 2a gegenüberliegt, abgerundet ist (halbkreisförmigen Querschnitt aufweist), wie bei R gezeigt. Die Ecke der Innenkante der Ausnehmungen 1a-1, die eine Seitenkante der Schieber 10a, 10b drückt, ist ebenfalls abgerundet, wie durch R in Fig. 5 angedeutet, um den Gleitwiderstand zu verringern.

Wenn bei dieser Ausgestaltung der Differentialschiebermechanismus 10 aufgrund einer Verbie­ gung der Bimetalle 9U, 9V und 9W arbeitet, werden die rückwärtigen Abschnitte der Oberseiten der Schieber 10a und 10b gegen die rippenförmigen Vorsprünge 2a und 2b gedrückt und gleiten somit bei Aufrechterhaltung ihrer horizontalen Lage und ohne nach vorn geneigt zu werden, anders als in Fig. 7 gezeigt, um über die Kupplungsplatte 10c das Kompensationsbimetall 11 zu stoßen. Da die Spitzen der Vorsprünge 2a und 2b und der Innenkanten der Ausnehmungen in den Phasentrennwänden 1a jeweils mit abgerundeten Flächen R bzw. mit einem halbkreisförmigen Querschnitt versehen sind, wird der Gleitreibungswiderstand zwischen diesen Komponenten und den Schiebern verringert. Folglich wird die Verbiegung der Bimetalle 9U, 9V und 9W exakt über die Kupplungsplatte 10c und ohne merklichen Verlust auf das Kompensationsbimetall 11 übertragen, was die Auslösecharakteristik des Leitungsschutzschalters stabilisiert.

Wie oben beschrieben, kann die Verbiegung der Bimetalle der thermischen Überstromauslöseein­ richtung, die in dem Leitungsschalter enthalten ist, gemäß dem Aufbau der vorliegenden Erfindung exakt über den Differentialschiebermechanismus und ohne Verlust auf das Kompensa­ tionsbimetall übertragen werden, wodurch die Auslösecharakteristik des Leitungsschutzschalters stabilisiert wird.

Claims (4)

1. Leitungsschutzschalter mit einer thermischen Überlastauslöseeinrichtung, die Bime­ talle (9U, 9V, 9W) entsprechend den einzelnen Phasen eines Hauptschaltungskreises, einen Differentialschiebermechanismus (10b) aus einer Kombination eines plattenförmigen Schubschie­ bers (10a) und eines plattenförmigen Zugschiebers (10b), die mit den Betätigungsenden der Bimetalle (9U, 9V, 9W) der jeweiligen Phasen gekoppelt sind, sowie einer Kupplungsplatte (10c), die sie über die Oberseiten der beiden Schieber (10a, 10b) erstreckt, und ein Kompensationsbi­ metall (11) umfaßt, das zugleich als Hebel für die Übertragung einer Ausgabe von dem Schieber­ mechanismus auf einen Öffnungs/Schließmechanismus (5) zur Auslösung eines Verriegelungs­ empfängers (5a) wirkt, wobei sich der Schubschieber (10a) und der Zugschieber (10b) des Differentialschiebermechanismus (10) über Phasentrennwände in einem Schaltergehäuse (1) erstrecken und lose in Ausnehmungen (1a-1) eingesetzt sind, die an Oberkanten der Phasen­ trennwände ausgebildet sind, um eine Gleitlagerung zu bilden, und ein Gehäusedeckel über den Schiebern (10a, 10b) des Differentialschiebermechanismus (10) angeordnet und gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß Schieberpositionsführungen (2a, 2b) an einer Innenflächenseite des Gehäusedeckels (2) gegenüber den Schiebern (10a, 10b) vorgesehen sind, um eine Neigung der sich infolge einer Verbiegung der Bimetalle (9U, 9V, 9W) verschiebenden Schieber zu verhindern und die Schieber horizontal zu halten.

2. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber­ positionsführungen (2a, 2b) rippenförmige Vorsprünge sind, die von einer Innenfläche des Gehäusedeckels (2) längs einer Schieberbetätigungsrichtung und in Richtung auf die Oberseiten von rückwärtigen Abschnitten des Schubschiebers (10a) und des Zugschiebers (10b) abstehen.

3. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber­ positionsführungen (2a, 2b) rippenförmige Vorsprünge sind, die von einer Innenfläche des Gehäusedeckels längs einer Richtung quer zu den Oberseiten des Schubschiebers (10a) und des Zugschiebers (10b) und parallel zu den Phasentrennwänden (1a) in dem Gehäuse (1) abstehen.

4. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der rippenförmigen Vorsprünge (2a, 2b) und die Innenflächen der Ausnehmungen (1a-1) in den Phasentrennwänden (1a), in die der Schubschieber (10a) und der Zugschieber (10b) lose eingesetzt sind, um darin gehalten zu werden, einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.