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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Block, der in elektrische Geräte des Typs Trennschalter einbaubar ist und hauptsächlich aus einem mechanischen Schloss und einem thermischen Teilsystem gebildet ist.
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Das Schloss ist wenigstens einem Paar fester bzw. beweglicher Kontakte zugeordnet und überträgt die Verlagerung eines Steuerhebels auf jeden beweglichen Kontakt, im Hinblick darauf, diesen zwischen zwei stabilen Positionen in Abstützung an einem festen Kontakt bzw. in einem Abstand von einem festen Kontakt zu bewegen. Diese Art von Schloss umfasst einen beweglichen Kontakt(e)-Träger und einen Auslöser, der im Fall eines Kurzschlusses oder einer elektrischen Überlast in der geschützten Schaltung betätigt werden kann, was dann das Öffnen der Kontakte durch Kippbewegung des Kontakt(e)-Trägers hervorruft.
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Das thermische Teilsystem, mit dem diese Geräte versehen sind, basiert auf einem Bimetall, das mit der Schaltung verbunden ist und dessen Verformung im Fall einer Überlast die Kippbewegung durch Schwenkung der Gruppe aus Auslöser und Kontakt(e)-Träger hervorruft, wobei das Bimetall zwischen einen beweglichen Kontakt und eine Klemme, die mit einem Anschlussverbinder des Schutzgerätes verbunden ist, eingebaut ist.
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Bis jetzt wurden die Verbindungen zwischen den festen und beweglichen Teilen des thermischen Teilsystems im Allgemeinen durch biegsame Litzen verwirklicht. So ist eines der beiden Enden des Bimetalls beispielsweise mittels einer Litze mit einer Klemme verbunden, während das andere Ende ebenfalls über eine Litze mit dem beweglichen Kontakt verbunden ist.
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Daraus ergibt sich ein thermisches Teilsystem, das nicht starr ist, was beim Zusammenbau der Produkte nicht gerade praktisch ist.
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Eine Lösung mit Litzen ist zum einen, weil sie die Automatisierung des Zusammenbaus kompliziert oder verhindert, und zum anderen, weil die Litzen selbst teuer sind, tatsächlich wirtschaftlich wenig günstig.
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Aus der
DE 15 15 533 A ist eine elektrische Schaltvorrichtung bekannt, wobei zwei Paare von jeweils einem festen und einem beweglichen Kontakt vorgesehen sind. Einer der beweglichen Kontakte wird hierbei von einem Bimetall getragen, das auf einer dem beweglichen Kontakt abgewandten Seite mit einer Feder gekoppelt ist, die an einem Element gelagert ist, das einen festen Kontakt trägt, der wiederum mit einem weiteren beweglichen Kontakt wechselwirkt, wobei letzterer dann mit einer Klemme verbunden ist. Wenn die Stromstärke ein Übermaß erreicht, verformt sich dieser Bimetallstreifen. Zunächst übt er hierbei eine Gegenkraft auf die Feder aus, bis ein bestimmter Punkt erreicht ist, ab dem sich die Feder zur anderen Seite hin entspannt und dadurch eine Drehbewegung des Bimetallstreifens bewirkt und insbesondere weiter fortsetzt.
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Während aus der
DE 1 515 533 A ein lediglich nur andeutungsweise in U-Form ausgebildeter Bimetallstreifen bekannt ist, kennt man perfekt in U-Form ausgebildete Bimetallelemente bei automatischen Trennschaltern z. B. aus der
US 2 783 330 A .
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Die vorliegende Erfindung ist folglich darauf gerichtet, die im Stand der Technik gegebenen, beispielsweise mit der Verwendung elastischer Litzen verbundenen Nachteile zu beseitigen.
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Bei der Erfindung ist das Merkmal gegeben, dass das Bimetall starr mit dem beweglichen Kontakt verbunden ist und dass es eine leitende Verbindung mit der Anschlussklemme aufweist, die nur einen Freiheitsgrad besitzt.
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Die aus der Verbindung aus Schloss und thermischem Teilsystem sich ergebende Vorrichtung ist wesentlich vereinfacht, wobei die Verminderung der Komplexität natürlich auch die Senkung der Kosten mit sich bringt. Dies gilt umso mehr, als die relative Starrheit des so erhaltenen Blocks die Automatisierung des Zusammenbaus ermöglicht oder zumindest vereinfacht.
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Der bewegliche Kontakt oder die beweglichen Kontakte, die Elemente des Schlosses und jene des thermischen Teilsystems bilden gegenwärtig als solches beim Zusammenbau ein erweitertes und vergütetes Teilsystem, was im Vergleich zu heutigen Montageverfahren Schritte einspart.
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Die Gruppe nutzt zudem intern die Drehung des Schlosses aus, die nicht mehr von dem Gehäuse übernommen wird, wie es bisher der Fall war, womit gewisse Positionierungstoleranzprobleme bei der Fertigung des Letzteren beseitigt werden können.
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Diese Struktur ermöglicht außerdem, wie im Folgenden zu sehen sein wird, das Modifizieren der Form des Bimetalls und das Vereinfachen der Anpassung des thermischen Auslösers an die verschiedenen Abmessungen von Geräten, in die sie installiert werden.
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Die Versteifung wird gemäß der Erfindung dadurch erhalten, dass die Klemme des thermischen Teilsystems um einen Arm verlängert ist, der sich in einer zur Schwenkachse der Gruppe aus Auslöser und Kontakt(e)-Träger senkrechten Ebene erstreckt und dessen freies Ende einen Stift aufweist, um den ein Teil für leitende Verbindung mit dem Bimetall schwenkt, das mit dem Kontakt(e)-Träger sowie mit dieser Gruppe fest verbunden ist.
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Die Verbindung zwischen der Klemme des Anschlussverbinders und dem Bimetall erfolgt daher rotatorisch, was die Kompaktheit des Blocks, der als solcher als einheitliches Gebilde wahrgenommen wird, nicht beeinflusst.
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Vorzugsweise ist dieses leitende Verbindungsteil starr und mit einem der Enden des Bimetalls verbunden.
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Mechanisch bilden der Kontakt(e)-Träger, das elektrische Verbindungsteil und das Bimetall vorzugsweise ein Gebilde, das selbst starr ist und in Bezug auf die Klemme und folglich in Bezug auf das Gehäuse des Gerätes schwenken kann, wobei die Klemme dort fest angeordnet ist.
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Gemäß einer Möglichkeit ist der bewegliche Kontakt einerseits an einem der Enden des Bimetalls und andererseits an dem Kontakt(e)-Träger ebenfalls starr befestigt.
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Kurz gesagt bildet das Ende des starren Arms, der die Klemme verlängert, einen Drehpunkt, um den einerseits die Gruppe, die aus dem Kontakt(e)-Träger, dem leitenden Teil, dem Bimetall und dem beweglichen Kontakt gebildet ist, und andererseits der Auslöser, der unabhängig von der Gruppe schwenken kann, schwenkbar sind.
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Unter dieser Voraussetzung kann auf Grund der Starrheit der Verbindung zwischen dem beweglichen Kontakt und dem Kontakt(e)-Träger der Verschleißausgleich nicht auf Seiten des beweglichen Kontaktes bewerkstelligt werden; dies geschieht dann über den festen Kontakt.
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Um die Kompaktheit dieser Gruppe sicherzustellen, ist das Bimetall vorzugsweise in Form eines U ausgebildet, wobei das Verbindungsteil und der bewegliche Kontakt jeweils an dem freien Ende eines anderen Zweigs des U befestigt sind.
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Eine solche Form ist vorteilhaft, weil sie das Verwirklichen der Befestigung des Verbindungsteils und des Kontaktes in der Nähe der Schwenkachse ermöglicht, was die Grundfläche des U frei belässt, die sich dann verformen kann.
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Damit das Bimetall seine Funktion erfüllt, weist der Auslöser eine Auskragung auf, die einen Mitnehmer bildet, dessen freies Ende in der Nähe der Grundfläche des U angeordnet und so gestaltet ist, dass dann, wenn sich das Bimetall verformt, die Grundfläche den Mitnehmer zurückstößt.
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Sobald das Bimetall von einem Überstrom, der einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, durchflossen wird, wird die Verformung des Bimetalls ausreichend stark, um den Mitnehmer zurückzustoßen, d. h. den Auslöser, der herkömmlicherweise das Schloss freigibt, zum Schwenken zu bringen.
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Gemäß einer Möglichkeit ist die Klemme durch ein leitendes Lichtbogenleitblech verlängert.
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In zahlreichen Vorrichtungen des Standes der Technik war dieses Lichtbogenleitblech in der Nähe eines der Enden des Bimetalls auf Höhe der Verbindung durch elastische Litzen an der Klemme, mit der die Anschlussvorrichtung versehen ist, befestigt.
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Die Verwirklichung eines einzigen starren Teils aus gestanztem und gebogenem Blech, das gleichzeitig Klemme, Lichtbogenleitblech und Drehpunkt des Schlosses bildet, ermöglicht das Erleichtern der Positionierung in dem Gehäuse des Blocks, den es mit dem Schloss und dem Bimetall bildet.
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Die Erfindung betrifft außerdem elektrische Schutzgeräte für Leitungen und Personen des Typs Trennschalter, beispielsweise des modularen Typs, die einen Block umfassen, der wie oben beschrieben aus einem mechanischen Schloss und einem thermischen Teilsystem gebildet ist.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren beschrieben, worin:
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1 und 2 zwei perspektivische Ansichten eines erfindungsgemäßen Blocks von derselben Seite, jedoch unter zwei verschiedenen Blickwinkeln darstellen;
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3 eine ebenfalls perspektivische Ansicht dieses Blocks von der anderen Seite darstellt.
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In den 1 und 2 fasst die Komponente, die fest in dem Gehäuse des elektrischen Gerätes (nicht gezeigt) angeordnet ist, in einem einzigen Teil, das vorzugsweise durch Stanzen eines Blechs hergestellt ist, gleichzeitig die Klemme (1), die in einem Käfig der Anschlussvorrichtung in das Gerät eingesetzt ist, ein Lichtbogenleitblech (2) und einen Arm (3) zusammen, dessen freies Ende einen Stift oder Drehzapfen (4) aufweist, der senkrecht zu dem Arm (3) verläuft.
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Zwei Gruppen können in unterschiedlicher Weise um den Drehzapfen (3) schwenken. Zunächst ein starrer Block, der aus dem Kontaktträger (5), einem leitenden Teil (6), mit dessen freiem Ende eines der Enden eines Bimetalls (7) in Form eines U befestigt ist, und einem beweglichen Kontakt (8), der mit dem anderen Ende des Bimetalls (7) fest verbunden ist, gebildet ist.
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Das zweite um den Drehzapfen (4) bewegliche Element ist der Auslöser (9), der mit einem Mitnehmer (10) versehen ist, der sich in Nachbarschaft der Grundfläche des U befindet. Die Funktionsweise ist folgende: Wenn ein Überstrom, d. h. ein Strom, der größer als der Nennstrom des elektrischen Gerätes ist, die Schaltung durchfließt, geht er nacheinander durch die Klemme (1), den Arm (3), den Drehzapfen (4), das leitende Teil (6), das Bimetall (7) und den beweglichen Kontakt (8) in Abstützung an dem festen Kontakt (nicht gezeigt). Das Bimetall (7) ist dazu vorgesehen, sich zu verformen, wenn solche Ströme, die größer als die Nennströme sind, in der Schaltung fließen.
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Unter Berücksichtung der starren Befestigung der Enden des Bimetalls (7) kann der Träger, den es bildet, als unbeweglich gegenüber den zwei oberen Enden des U betrachtet werden. Der Abschnitt, der sich verformt, ist folglich die Grundfläche des U, die sich in der Nähe des Mitnehmers (10) befindet. Sie ist dazu vorgesehen, sich in Richtung des Mitnehmers (10) zu verformen, was lediglich den Auslöser (9) dazu bringt, um den Drehzapfen (4) zu schwenken.
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Der Auslöser (9) entfernt sich dann von dem Kontaktträger (5) und entblockt das Ende eines Schwingarms (nicht gezeigt), der mit dem Steuerhebel in einer Verbindung des Typs Kniehebel mit Rückstellmitteln verbunden ist, die das sofortige Öffnen des Schlosses ermöglichen, wenn der Schwingarm freigegeben wird.
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Diese Struktur, die an sich bekannt ist, wird im Umfang dieser Erfindung nicht näher beschrieben.
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3 zeigt deutlich die starre Verbindung zwischen dem beweglichen Lichtbogenleitblech (8) und dem Kontaktträger (5), die insbesondere die Montage dieser Gruppe insbesondere im Vergleich zu den Konfigurationen des Standes der Technik vereinfacht, bei denen der bewegliche Kontakt mit dem Kontaktträger (5) durch eine Schwenkverbindung mit einer Torsionsfeder, die auch im Fall eines Verschleißes der Kontakte einen korrekten Kontaktdruck gewährleistet, verbunden ist.
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Diese Figur zeigt auch die Kompaktheit des Blocks, der durch den Kontaktträger (5), den beweglichen Kontakt (8), das Bimetall (7) und das leitende Teil (6) gebildet ist. Im oberen Abschnitt weist der Kontaktträger (5) eine Auskehlung (11) auf, die zur Unterbringung des oben erwähnten Schwingarms vorgesehen ist, der ihn in einer mechanischen Verbindung des Typs Kniehebel mit dem Steuerhebel verbindet.
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Wenn das Ende des Schwingarms am Boden dieser Auskehlung (11) aufgenommen ist, kann er dort durch einen Finger (12), mit dem das obere Ende des Auslösers versehen ist, in der Schließposition des Schlosses blockiert werden.
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Im Fall einer Stromüberlast, verformt sich die Grundfläche des U, die das Bimetall (7) bildet, nach außen und stößt den Mitnehmer (10) zurück.
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Der Auslöser (9), der sich um den Drehzapfen (4) drehen kann, führt in Bezug auf den Block, der den Kontaktträger (5) umfasst, eine Drehung in Richtung des Pfeils R aus, wobei sich der Finger (12) von der Auskehlung (11) entfernt und somit das Ende des Schwingarms freigibt.
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Selbstverständlich können auch weitere Anordnungskonfigurationen bezüglich der verschiedenen Komponenten des Blocks der Erfindung zusammengestellt werden, um zum gleichen Resultat zu kommen.
