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Die
Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät mit einer
Doppelunterbrechung, einer Kontaktbrücke, die von einem
Schlagstift entgegen dem Druck einer Kontaktdruckfeder bei einer
Ausschalthandlung in Offenstellung verbracht wird, für
wenigstens einen Polstrompfad, mit einem von einem Schaltschloss
betätigbaren Drücker, in dem der Schlagstift geführt
ist, wobei die Kontaktbrücke in einem durch zwei in gleiche
Richtung vorspringende Schenkel gebildeten Schlitz des Drückers
aufgenommen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Gattungsgemäße
Installationsschaltgeräte, beispielsweise Motorschutzschalter,
weisen wenigstens einen Polstrompfad mit einer Doppelkontaktstelle
und zwei feststehenden Kontaktstücken und zwei auf einer
beweglichen Kontaktbrücke angeordneten beweglichen Kontaktstücken
auf.
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Die
Kontaktbrücke wird dabei mittels eines Drückers
in Öffnungsrichtung und einer Kontaktdruckfeder in Schließrichtung
beaufschlagt.
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Weiter
umfassen gattungsgemäße Installationsschaltgeräte
einen elektromagnetischen Auslöser, dessen Anker bei Auftreten
eines Kurzschlussstromes in dem Polstrompfad sowohl über
den Drücker die Kontaktbrücke in Öffnungsrichtung
aufschlägt als auch die Verklinkungsstelle eines Schaltschlosses
entklinkt, so dass das Schaltschloss über einen Wirkhebel
die Kontaktbrücke dauerhaft entgegen der Kraft der Kontaktdruckfeder öffnend
beaufschlagt.
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Unmittelbar
nach dem Aufschlagen der Kontaktbrücke und damit dem Unterbrechen
des Kurzschlussstromes in dem Polstrompfad bricht der elektrodynamische
Rückstoß des elektromagnetischen Auslösers
zusammen und die Kontaktbrücke wird durch die Kraft der
Kontaktdruckfeder wieder in Richtung auf ihre Schließstellung
hin beaufschlagt.
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Aufgrund
der größeren mechanischen Trägheit des
Schaltschlosses, verglichen mit derjenigen des den Anker und den
Drücker umfassenden Systems, eilt der Wirkhebel zur dauerhaften
Offenhaltung der Kontakte durch das Schaltschloss der Druckerbewegung
nach.
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Unter
ungünstigen Bedingungen kann es vorkommen, dass die Kontakte
durch die Kontaktdruckfeder bereits wieder geschlossen wurden, bevor
das Schaltschloss über den Wirkhebel und den Drücker
eine dauerhafte Öffnung bewirken kann. Man spricht dann
vom Auftreten eines Kontaktprellens, welches unerwünscht
ist.
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Zur
Vermeidung eines Kontaktprellens wird in der
DE 10 2006 055 007.2 vorgeschlagen,
als Drücker einen Schieber und einen Schlagstift zu verwenden,
von denen der Schlagstift innerhalb des Schiebers geführt
ist, wobei die Anordnung aus Schieber, Schlagstift, Kontaktbrücke,
Wirkhebel und Anker so eingerichtet ist, dass im Kurzschlussfall
der Anker den Schlagstift aufgrund dessen kleinen Masse sehr schnell
beschleunigt und somit sehr schnell die Kontaktbrücke aufschlägt.
Dabei eilt der Schieber dem Schlagstift nach, bevor der Wirkhebel über
den Schieber die Kontaktbrücke entgegen der Kontaktdruckkraft
dauerhaft in Offenstellung hält.
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Wenn
die Kontaktbrücke aufgeschlagen wurde und dadurch der Kurzschlussstrom
unterbrochen ist, endet auch die Krafteinwirkung des Ankers auf den
Schlagstift. Die Kontaktbrücke wird jetzt von der Kraft
der Kontaktdruckfeder wieder in Schließrichtung gedrückt.
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Der
dem Schlagstift nacheilende Schieber kann diese Gegenbewegung der
Kontaktbrücke bremsen, so dass die Kontaktbrücke
daran gehindert wird, die Kontakte zu schließen, bevor
der Wirkhebel, der aufgrund der größeren mechanischen
Trägheit des Schaltschlosses dem Schlagstift noch weiter nacheilt, über
den Schieber die Kontaktbrücke schließlich dauerhaft
in Offenstellung hält.
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Hierbei
wird die Trägheit des Schlagstiftes sowie eine geringe
Reibung zwischen dem mechanischen Schlagstift und dem Schieber ausgenutzt,
so dass der Schlagstift eine ausreichende Zeitdauer die Kontaktbrücke
offen hält, bis die Wirkung des Schiebers bei der Auslösung
des Schaltschlosses einsetzt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes
Installationsschaltgerät mit weiter verbessertem dynamischen
Verhalten bei der Kurzschlussunterbrechung unter Vermeidung von
Kontaktgrellen zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruches 1.
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Die
Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der
beiden Schenkel zueinander sich zum freien Ende hin verjüngt,
wobei der Abstand am freien Ende geringer ist als die Breite der
Kontaktbrücke, so dass sich diese bei einer Ausschaltung
zwischen den Schenkeln verklemmen kann. Es entsteht dadurch an dem
freien Ende der Schenkel ein Klemmbereich, und im Bereich zwischen
dem freien Ende der Schenkel und dem Ansatzpunkt der Schenkel an
dem Drücker entsteht ein Führungsbereich, in dem
die Kontaktbrücke beweglich geführt ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform sind die Schenkel federnd
elastisch ausgebildet. Dabei können sie gemäß einer
weiters vorteilhaften Ausführungsform zum freien Ende hin
aufeinander zu gebogen sein. Sie könnten auch im Bereich
ihrer freien Enden V-förmig aufeinander zu abgewinkelt sein.
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Die
vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Gestaltung
eines gattungsgemäßen Installationsschaltgerätes
liegt darin, dass beim Aufschlagen der Kontaktbrücke diese
zwischen den Schenkeln des Drückers verklemmt wird und
dadurch ein zu frühes Zurückprellen der Kontaktbrücke
in Richtung auf die Schließstellung verhindert wird. Wenn
die Kontaktbrücke festgeklemmt ist, kann sie sich nur zusammen
mit dem Drücker weiter bewegen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind Mittel vorgesehen,
die aufgrund einer Bewegung des Drückers die Kontaktbrücke
auch wieder frei von den Schenkeln verbringen können. Dies
ist hilfreich, wenn nach einem Aufschlagen der Kontaktbrücke,
etwa wenn der Kurzschluss abgeklungen ist, das Installationsschaltgerät
durch einen Wiedereinschaltvorgang wieder eingeschaltet werden soll.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung handelt
es sich bei den oben genannten Mitteln um einen Steg oder einen
Zapfen, gegen den die Kontaktbrücke sich in Ausschaltstellung
anlegt, so dass bei weiterer Bewegung des Drückers der Steg
oder der Zapfen in Richtung der Ausschaltung die Kontaktbrücke
wieder frei von den Schenkeln verbringt.
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Diese
weitere Bewegung des Drückers kann beim Rücksetzen
etwa dadurch stattfinden, dass der Drücker durch den Wirkhebel
noch ein Stück weiter in Richtung der Ausschaltstellung
gedrückt wird. Durch das Anliegen auf dem Steg oder Zapfen
kann die Kontaktbrücke dieser weiteren Bewegung des Drückers
nicht mehr folgen, und sie wird dadurch entgegen der Klemmreibungskraft
relativ zu der Längserstreckungsrichtung der Schenkel wieder
in den Führungsbereich des Schlitzes verbracht, wo sie
durch die Kontaktdruckfeder dann wieder in ihre Schließposition
gedrückt werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann als Mittel
auch eine Feder vorgesehen sein, die bei weiterer Bewegung des Drückers
die Kontaktbrücke in Ausschaltstellung aus dem Klemmbereich
zwischen den Schenkeln bewegt, so dass die Kontaktbrücke
in den Führungsbereich frei von den Schenkeln verbracht
wird. Das Entklemmen der Kontaktbrücke durch die Feder
geschieht dann, wenn die Rückstellkraft der zusammengedrückten
Feder größer wird als die Klemmkraft, die die
Schenkel auf die Kontaktbrücke ausüben.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind
den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Anhand
der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung
näher erläutert und beschrieben werden.
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Es
zeigen:
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1a ein
Funktionsschema eines Installationsschaltgerätes mit einem
Drücker in der Ruhestellung,
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1b eine
Längsschnittansicht des Drückers gemäß 1a in
der Ruhestellung,
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2a das
Funktionsschema des Installationsschaltgerätes mit dem
Drücker, gemäß 1a, kurz
nach Auftreten eines Kurzschlussstromes,
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2b eine
Schnittansicht des Drückers gemäß 2a, ähnlich
der der 1b,
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3a das
Funktionsschema des Installationsschaltgerätes mit dem
Drücker gemäß 1a, 2a bei
maximaler Auslenkung der Kontaktbrücke in Öffnungsrichtung,
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3b eine
Schnittansicht des Drückers ähnlich der der 1b und 2b gemäß 3a und
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4 eine
Schnittansicht des Drückers einer weiteren Ausgestaltung
eines Installationsgerätes.
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In
den 1 bis 4 sind jeweils
gleiche oder gleichwirkende Elemente oder Baugruppen jeweils mit
den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes
Installationsschaltgerät 1 mit einem Polstrompfad 2 zwischen
einer Eingangsklemme 3 und einer Ausgangsklemme 4.
Es könnte sich beispielsweise um einen Polstrompfad eines
dreipoligen Motorschutzschalters handeln, dessen andere beiden Polstrompfade
entsprechend aufgebaut sind, hier aber nicht dargestellt sind.
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Der
Polstrompfad 2 umfasst zwei feststehende Kontaktstücke 5, 6 und
zwei auf einer beweglichen Kontaktbrücke 7 angeordnete
bewegliche Kontaktstücke 8, 9, durch
die eine Kontaktstelle 10 mit Doppelunterbrechung gebildet
ist. Die Kontaktbrücke 7 wird durch eine Kontaktdruckfeder 11 in
Schließrichtung, siehe Richtungspfeil S, beaufschlagt.
Durch einen Drücker 12, der an der der Kontaktdruckfeder 11 gegenüberliegenden
Seite der Kontaktbrücke 7 angreift, kann diese
in Öffnungsrichtung, siehe Richtungspfeil O, beaufschlagt
werden.
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Der
Polstrompfad 2 umfasst noch einen nur der Vollständigkeit
halber mit dargestellten thermischen Auslöser 113 und
einen elektromagnetischen Auslöser 13 mit einem
beweglichen Anker, der im Falle eines in dem Polstrompfad 2 auftretenden
Kurzschlussstromes aufgrund elektrodynamischer Kräfte über
den Drücker 12 die Kontaktbrücke 7 in Öffnungsrichtung
aufschlägt, angedeutet durch die Wirklinie 14.
Gleichzeitig wirkt der Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 im
Kurzschlussfall auch auf ein Schaltschloss 15 und entklinkt
dessen Verklinkungsstelle, angedeutet durch die Wirklinie 16,
so dass das Schaltschloss 15 im entklinkten Zustand über
einen Wirkhebel 17, angedeutet durch die Wirklinie 18,
den Drücker 12 dauerhaft in Öffnungsrichtung
der Kontaktbrücke 7 beaufschlagt. Bei hohen Kurzschlussströmen
kann auch eine elektrodynamische Öffnung der Doppelkontaktstelle 10 aufgrund des
Stromflusses im Polstrompfad auftreten.
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Die
Funktion des thermischen Auslösers 113, der im
Falle eines Überstromes ebenfalls auf das Schaltschloss 15 wirkt,
angedeutet durch die Wirklinie 114, ist im Prinzip bekannt
und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Bei
dem mechanischen System umfassend das Schaltschloss 15 und
den Wirkhebel 17 kann es sich beispielsweise um ein Kniehebelsystem
mit einer zweistufigen Verklinkung handeln. Der Wirkhebel 17 ist
als Doppelarmhebel ausgebildet, dessen erster, von dem Schaltschloss 15 beaufschlagter
Hebelarm 171 und dessen zweiter, mit dem Drücker 12 zusammenwirkender
Hebelarm 172 einen stumpfen Winkel miteinander bilden und
in einer ortsfesten Drehachse 173 drehbar gelagert ist,
wodurch der Wirkhebel 17 als Umlenkhebel wirkt. Allerdings
könnte der Wirkhebel auch eine andere Form besitzen.
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Dieses
gerade beschriebene mechanische System hat eine gewisse mechanische
Trägheit, wodurch nach dem Entklinken eine gewisse Zeit,
beispielsweise 3 ms, vergeht, bevor der Wirkhebel 17 auf
den Drücker 12 trifft, um diesen dauerhaft in Öffnungsrichtung
zu beaufschlagen.
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Demgegenüber
ist die Zeit bis zum direkten Aufschlagen der Kontaktbrücke 7 durch
den hier als Schlaganker wirkenden Anker des elektromagnetischen
Auslösers 13 viel kürzer; sie beträgt
beispielsweise nur 1 ms.
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Dadurch
könnte es, wenn keine weiteren Maßnahmen ergriffen
werden, passieren, dass die Kontaktbrücke 7 durch
die Rückstellkraft der Kontaktdruckfeder 11 bereits
wieder in ihre Ausgangsstellung in der Schließposition
zurück gedrückt und die Kontaktstelle 10 dadurch
wieder geschlossen wird, bevor noch der Wirkhebel 17 mit
dem freien Ende seines zweiten Armes 171 den Drücker
und damit die Kontaktbrücke 7 dauerhaft in Öffnungsstellung
beaufschlagen können.
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Der
Drücker
12 ist entsprechend der Ausgestaltung
nach der
DE 10 2006 055
007.2 zweiteilig ausgeführt und umfasst einen
Schieber
19 und einen Schlagstift
20. Wie in der
Schnittdarstellung der
1b zu sehen, ist der Drücker
12 ein
längs erstrecktes Bauteil mit einer in etwa zylindrischen Grundform.
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In
einer ersten, schlitzartigen Öffnung 21 im Schieber 19,
die nach unten zur Schmalseite des Schiebers 19 hin offen
ist, ist die Kontaktbrücke 7 in ihrer Schließbeziehungsweise
in ihrer Öffnungsrichtung verschieblich geführt.
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Der
Schlagstift 20 ist in einer zweiten, kanalartigen Öffnung 22 in
dem Schieber 19 ebenfalls in der Schließ- beziehungsweise Öffnungsrichtung
der Kontaktbrücke 7 beweglich geführt.
Er überragt den Schieber 19 nach oben in Richtung
des Angriffspunktes des Schlagankers.
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In
der ersten Öffnung 21 des Schiebers 19 ist ein
erster Absatz 23 gebildet, der als oberer Anschlag für
die Kontaktbrücke 7 dient. An dem der Kontaktbrücke 7 entgegengesetzten
Ende ist am Schieber 19 ein zweiter Absatz 24 gebildet,
der als Angriffspunkt für den Wirkhebel 17 dient.
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Die
erste Öffnung 21 wird durch zwei gabelartige Vorsprünge
oder Schenkel 30, 31 gebildet, die in Längsrichtung
des Schiebers 19 vorspringen und die Kontaktbrücke 7 zwischen
sich nehmen. Die freien Enden 32, 33 der Zinken 30, 31 nehmen
zwischen sich einen geringeren Abstand A zueinander ein als der
Abstand AW an dem Absatz 23. Der
Abstand A ist auch geringer als die Breite B der Kontaktbrücke 7.
In der Zeichnung ist die Form der Schenkel 30, 31 leicht gekrümmt
dargestellt; es besteht natürlich auch die Möglichkeit,
die Schenkel 30, 31 etwa in ihrer Mitte aufeinander
zu abzuwinkeln, so dass sie im Bereich der freien Enden eine V-Form
bilden.
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Somit
entsteht an den freien Enden 33, 32 der Schenkel 30, 31 ein
Klemmbereich zum Festklemmen der Kontaktbrücke 7,
und zwischen den freien Enden 33, 32 und dem ersten
Absatz 23, an dem die Schenkel 30, 31 an
dem Drückerkörper ansetzen, entsteht ein Führungsbereich
für die Kontaktbrücke, in dem diese beweglich
führbar ist.
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Die
Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung bei Auftreten
eines Kurzschlussstroms wird nun im folgenden erläutert.
Wenn ein Kurzschlussstrom auftritt, siehe 2a, so
schlägt der Anker des Auslösers 13 auf
dem Schlagstift 20 des Drückers 12, angedeutet
durch den Impulspfeil I in der 2a. Der Schlagstift 20 wird
in Öffnungsrichtung O nach unten beschleunigt, wobei er
die Kontaktbrücke 7 in Öffnungsrichtung
O mitnimmt und vom Anschlag 23 entfernt. Dadurch werden
die beweglichen Kontaktstücke 8, 9 von
den festen Kontaktstücken 5, 6 getrennt und
die Doppelkontaktstelle 10 geöffnet. Durch diese Abwärtsbewegung
des Schlagstiftes 20 gelangt die Kontaktbrücke 7 in
den verengten Bereich und wird, da der Abstand A zwischen den Vorsprüngen
beziehungsweise den Zinken 30, 31 verringert ist,
zwischen den Zinken 30, 31 durch Verklemmen festgehalten.
Beim Einfahren in den verengten Bereich nimmt die Kontaktbrücke 7 den
Schieber 19 eine gewisse Wegstrecke mit, wobei der Schieber 19,
selbst wenn er aufgrund der Rückbewegung der Kontaktbrücke 7 von
dieser aufgrund der Reibung (Verklemmung) mitgenommen wird, dann
vom Wirkhebel 17 festgehalten wird. In jedem Fall bleibt
die Doppelkontaktstellte 10 geöffnet. Wesentlich
ist, dass der Abstand der Verengung der Zinken beziehungsweise der Öffnung 21 vom
Absatz 23 ausreichend groß ist.
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Ortsfest
am Gehäuse 40, von dem nur ein Teil dargestellt
ist, ist ein Zapfen 41 angeformt, der in den Schlitz 21 teilweise
eingreift. Die Kontaktbrücke 7 gelangt in unmittelbare
Nähe des Endes des Zapfens 41 und die Kontaktbrücke 7 kann
durch weiteres Niederdrücken des Schiebers 19 (zum
Beispiel durch einen Resetknopf) frei von dem Vorspringen kommen,
so dass die Kontaktbrücke 7 von der Kontaktfeder
wieder in die Einschaltstellung verbracht wird.
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Anstatt
eines Zapfens 41 kann auch eine Druckfeder 45,
siehe 4, vorgesehen sein, die entsprechend zu bemessen
ist, so dass sie die Reibkraft überwinden kann, wenn eine
Einschaltung vorgenommen wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen
Ausgestaltung tritt auch dann zu Tage, wenn die Aufschlagbewegung
der Kontaktbrücke nicht ausreichen sollte, um sie soweit
in den Klemmbereich hinein zu schlagen, dass sie dort fest geklemmt
wird. Denn aufgrund der gekrümmten Innenkontur des Schlitzes,
die durch die gekrümmte Form der Schenkel entsteht, entsteht
auch bereits in einem Bereich, der noch knapp oberhalb des Klemmbereiches
liegt, eine gewisse Reibung zwischen der Kontaktbrücke 7 und
den Innenseiten der Schenkel 30, 31. Es ist dies
ein Übergangsbereich zwischen dem Führungsbereich
und dem Klemmbereich. Aufgrund der Reibung zwischen der Kontaktbrücke 7 und
den Schenkeln 30, 31 in dem Zwischenbereich wird
dort bereits die Bewegung der Kontaktbrücke 7 relativ
zu den Schenkeln 30, 31 verlangsamt. Somit resultiert eine
Verzögerung der Bewegung der Kontaktbrücke auch
dann schon, wenn diese nicht vollständig in den Klemmbereich
gedrückt werden sollte. Auch die so erzielte Verzögerung
kann schon ausreichend sein, um ein Kontaktgrellen wirksam zu vermeiden.
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Es
soll noch erwähnt werden, dass die oben beschriebene erfindungsgemäße
Wirkung auch dann eintritt, wenn die Öffnung der Kontaktbrücke
zunächst nicht durch den Schlagstift, sondern aufgrund einer
elektrodynamische Abstoßung zwischen den festen und beweglichen
Kontaktstücken erfolgt. Insbesondere bei hohen Stromstärken
eines Kurzschlussstromes ist die elektrodynamische Abstoßung schneller
als die Reaktionszeit des elektromagnetischen Auslösers 13.
Der Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 läuft
daher der elektrodynamischen Abstoßung der Kontaktstelle 10 nach.
Doch auch wenn die Kontaktbrücke 7 aufgrund einer
elektrodynamischen Abstoßung nach unten in den Klemmbereich
des Schlitzes 21 gedrückt wird, tritt die festklemmende
Wirkung im Klemmbereich ein, und damit die vorteilhafte Wirkung
der Verzögerung des Zurückprellens der Kontaktbrücke.
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- 1
- Installationsschaltgerät
- 2
- Polstrompfad
- 3
- Eingangsklemme
- 4
- Ausgangsklemme
- 5,
6
- Feststehende
Kontaktstücke
- 7
- Bewegliche
Kontaktbrücke
- 8,
9
- Bewegliche
Kontaktstücke
- 10
- Kontaktstelle
- 11
- Kontaktdruckfeder
- 12
- Drücker
- 13
- Elektromagnetischer
Auslöser
- 14
- Wirklinie
- 15
- Schaltschloss
- 16
- Wirklinie
- 17
- Wirkhebel
- 18
- Wirklinie
- 19
- Schieber
- 20
- Schlagstift
- 21
- Erste Öffnung,
Schlitz
- 22
- Zweiter Öffnung
- 23
- Erster
Absatz
- 24
- Zweiter
Absatz
- 25
- Steg
- 26
- Absatz
- 27
- Abgeschrägte
Seitenflächen
- 30,
31
- gabelartiger
Vorsprung, Schenkel
- 32,
33
- freies
Ende der Schenkel
- 41
- Zapfen,
Steg
- 40
- Gehäuse
- 45
- Druckfeder
- 113
- Thermischer
Auslöser
- 114
- Wirklinie
- 171
- Erster
Hebelarm
- 172
- Zweiter
Hebelarm
- 173
- Drehachse
- S
- Richtungspfeil
- O
- Richtungspfeil
Impulspfeil
- A
- Abstand
zwischen den freien Enden
- AW
- Abstand
zwischen den Schenkeln Absatz 23
- B
- Breite
der Kontaktbrücke
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006055007 [0008, 0040]