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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Installationsschalter, insbesondere einen Leitungsschutzschalter oder einen Motorschutzschalter, mit einem thermischen Auslöser gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Ein elektrischer Leitungsschutzschalter, der hier näher betrachtet werden soll, besitzt eine Kontaktstelle sowie einen thermischen und einen elektromagnetischen Auslöser, die beide auf die Verklinkungsstelle eines Schaltschlosses einwirken, welches mit einem Kontakthebel gekoppelt ist, an dem das bewegliche Kontaktstück einer Kontaktstelle angebracht ist. Mit einem derartigen Schaltgerät lassen sich Überströme und Kurzschlussströme abschalten, wobei der thermische Auslöser bei einem Überstrom und der elektromagnetische Auslöser bei einem Kurzschlussstrom ansprechen.
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Der thermische Auslöser, der üblicherweise als Thermobimetallstreifen oder als Streifen aus einer Formgedächtnislegierung gebildet ist, ist bei dem Schalter S2 der Firma ABB Stotz Kontakt GmbH, Heidelberg, an einem Fortsatz der Lichtbogenleitschiene befestigt, auf die der eine Lichtbogenfußpunkt bei einer Ausschalthandlung vom beweglichen Kontaktstück kommutiert.
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Aufgrund von nicht zu vermeidenden Toleranzen bei der Fertigung des Schaltgerätes besteht das Problem, dass die Auslösezeit insbesondere des thermischen Auslösers bei jedem einzelnen Schaltgerät unterschiedlich sein kann, so dass der thermische Auslöser jedes einzelnen Schaltgerätes justiert werden muss. Dies erfolgt bei dem oben genannten Schaltgerät dadurch, dass der Fortsatz an der Lichtbogenleitschiene mit dieser eine U-Form bildet, an deren Außenfläche der Thermobimetallstreifen befestigt ist. In diesen Fortsatz, im wesentlichen senkrecht dazu, ist eine Schraube eingeschraubt, die zur gegenüberliegenden Innenfläche, bezogen auf den Fortsatz, der Lichtbogenleitschiene angeschraubt werden kann; durch Betätigung dieser Schraube von außen wird die Öffnung der U-Form verändert und dadurch der Abstand zwischen der Verklinkungsstelle und dem freien, ausbiegbaren Ende des Thermobimetalls verändert. Nach erfolgter Justage wird die Öffnung, durch die der zur Betätigung der Schraube erforderliche Schraubendreher hindurch gesteckt wird, wieder verschlossen, um ein unbefugtes Einführen eines elektrisch leitenden Elements mit der Gefahr eines Stromdurchflusses durch den Körper einer Bedienperson zu verhindern. Die Übertragung der Ausbiegung des thermischen Auslösers auf die Verklinkungsstelle erfolgt mittels eines Schiebers, auf den auch der elektromagnetische Auslöser einwirkt.
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Bei einem anderen Schaltgerät welches in der
DE 10 2008 006 863 A1 beschrieben ist, befindet sich der thermische Auslöser auf der bezüglich Lichtbogenlaufrichtung entgegengesetzt liegenden Seite der Kontaktstelle, wobei zwischen dem thermischen Auslöser und der Verklinkungsstelle ein im wesentlichen U-förmiger Bügel vorgesehen ist, der mit einem Schenkel das Thermobimetall auf dessen Seite überdeckt, in die sich der thermische Auslöser ausbiegt, wogegen der andere Schenkel in eine Öffnung eingreift, die an einem Hebel angeordnet ist, der Teil der Verklinkungsstelle ist. Auch hier wird die Justierung des thermischen Auslösers durch eine von außen zugängliche Schraube vorgenommen, die auf den Fortsatz der Lichtbogenleitschiene wirkt, an dem der thermische Auslöser befestigt ist.
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Bei beiden Schaltgeräten erfolgt die Justierung also mittels einer Schraube, die in einem speziellen Arbeitsgang betätigt werden muss, damit eine Auslösung bei Überstrom erfolgen kann.
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Die
DE 603 01 865 T2 zeigt als nächstliegenden Stand der Technik ein Schaltgerät, bei dem die Kopplung zwischen dem thermischen Auslöser und einem Schaltwerk mittels eines Keiles realisiert ist, der jeweils gerätespezifisch angefertigt wird.
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Die
DE 34 15 226 A1 zeigt ein Überstromrelais mit einem von einem Auslösebimetall betätigten Auslöseschieber, der kamm- oder leiterartig ausgebildet ist und in einer im Gehäuse hierfür vorgesehenen Führung gleitet, wobei das Höhenspiel mittels zweier im Abstand zueinander angeordneter Justierelement einstellbar ist.
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Die
DE 26 46 840 zeigt einen elektrischen Schutzschalter mit einem Bimetallstreifen, wobei der Träger des Bimetallstreifens einen Fortsatz aufweist, an dem das Bimetall befestigt ist und wobei der Fortsatz und der Bimetallträger mittels einer im Vergleich zur Größe des Fortsatzes dünnen Brücke verbunden sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Schaltgerät zu schaffen, bei dem die Justierung erheblich vereinfacht ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist zur Erzielung der Justierung der Bügel U-förmig mit zwei senkrecht zu einem Steg verlaufenden Schenkeln ausgebildet und im Bereich des Steges verformbar, wobei der Bügel im Bereich des Steges eine U-förmige Auskröpfung aufweist, die mit dem Steg über senkrecht dazu verlaufende Arme verbunden ist, und wobei zur Verformung des Bügels die Anne gegeneinander drückbar sind.
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Erfindungsgemäß wird also nicht mehr der thermische Auslöser verstellt, sondern der Verbindungsbügel zwischen dem thermischen Auslöser und der Verklinkungsstelle, in dem der Bügel mit der wirksamen Länge hergestellt wird.
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Zur Herstellung der wirksamen Länge des Bügels kann dieser verformt werden. Insbesondere kann der Bügel im Bereich des Steges verformt sein.
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Der Bügel ist an dem Schenkel, mit dem er mit dem thermischen Auslöser zusammenwirkt, mit einer Ausknickung versehen, die eine Nase bildet, mit der der Schenkel gegen den thermischen Auslöser anliegt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die wirksame Länge dadurch herzustellen, dass die Form der Nase verändert wird.
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Ein Verfahren zur Justierung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Bügels ist gekennzeichnet durch folgende Schritte.
- – Einsetzen eines ersten Bügels, der für alle Schaltgeräte gleicher oder ähnlicher Bauweise die gleiche Länge aufweist,
- – Auslösen des Schalters durch ein Referenzüberstrom,
- – Messung des tatsächlichen Auslöseweges des Auslösers bis zur Auslösung und Berechnung der Solllänge des Bügels.
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Bei einer ersten Version wird dann weiterhin noch die Länge des Bügels durch Verformen desselben auf Solllänge geändert, wobei die Solllänge so bemessen ist, dass die Verklinkungsstelle bei einer Sollausbiegung des Auslösers bei dem Sollüberstrom entklinkt wird.
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Die Verformung des Bügels kann dabei außerhalb des Schalters erfolgen oder auch innerhalb des Schalters.
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Bei einer anderen Ausgestaltung wird die Messung in einer Auswerteeinheit gemessen und ein zweiter Verbindungsbügel mit der berechneten Solllänge hergestellt und in den Schalter eingesetzt.
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Danach wird die Öffnung im Gehäuse, die der Montage und auch der Verformung des schon montierten Bügels dient, durch geeignete Mittel verschlossen, beispielsweise eine Abdeckung eingerastet, ein Klebestreifen zum Abdecken der Öffnung aufgeklebt, und dergleichen.
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Für die Erfindung, insbesondere beim zweiten Verfahrensvorgang der Fertigung des Bügels unmittelbar während der Justierung, macht man sich zunutze, dass die Lichtbogenlaufschiene, an der der thermische Auslöser befestigt ist, im Gehäuse exakt geführt und gehalten wird. Dies erfolgt dadurch, dass an der Lichtbogenlaufschiene oder Lichtbogenleitschiene an einer der Seitenkanten ein Vorsprung angeformt ist, der in eine Nut in der Gehäuseinnenwand exakt hineinpasst; darüber hinaus sind an der Gehäuseinnenwand Haltewände vorgesehen, durch die die Lichtbogenleitschiene mit ihrem Vorsprung in der Nut am Gehäuse verspannt ist.
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Es hat sich gezeigt, dass ein vorgefertigter Bügel einer ersten Länge für den überwiegenden Teil der Schaltgeräte verwendet werden kann, d. h., die Fertigung der Schaltgeräte ist so präzise, dass bei dem überwiegenden Teil der Schaltgeräte nicht nachjustiert werden muß; der restliche Teil der Schaltgeräte bedarf einer Nachjustierung, bei diesem Teil muß ein Bügel mit geänderter Länge eingesetzt werden. Dabei reicht es aus, wenn eine begrenzte Anzahl von Bügeln mit wenigen unterschiedlichen Längen, auf Lager gehalten werden. Bei diesem restlichen Teil der Schaltgeräte ist auch die Einzelfertigung der Bügel durch Ausstanzen eines entsprechenden Bügelschiebers möglich.
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Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
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Es zeigen
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1 eine Einsicht in ein elektrisches Schaltgerät, in perspektivischer Darstellung
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2 bis 5 zwei Varianten eines Bügels, in sogenanntem Urzustand und nach dem Justieren,
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6 eine perspektivische Darstellung eines Teilbereiches der Innenwandung des Gehäuses mit einer Lichtbogenleitschiene und daran befestigtem thermischen Überstromrelais
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7 eine perspektivische Ansicht eines beim Justiervorgang hergestellten Bügels, und
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8 eine schematische Blockdarstellung der Vorrichtung zur Herstellung des Bügels gemäß 7.
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Es sei Bezug genommen auf die 1.
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Der dort dargestellte Leitungsschutzschalter, der insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, besitzt ein Gehäuse 11, ein Schaltschloss 12, einen elektromagnetischen Auslöser 13, ein Lichtbogenlöschblechpaket 14, zu dem eine Lichtbogenleitschiene 15 gehört, an der ein als Thermobimetallstreifen ausgebildeter thermischer Auslöser 16 befestigt ist, der mit einem U-förmigen Bügel 17 das Thermobimetall 16 mit einem Auslösehebel 18 koppelt, welcher Auslösehebel 18 Teil einer Verklinkungsstelle des Schaltschlosses 19 ist. Der Leitungsschutzschalter besitzt weiterhin Anschlussklemmen 20 und 21.
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Mit dem Schaltschloss 19 gekoppelt ist ein beweglicher Kontakthebel 22, der an seinem freien Ende ein Kontaktstück 23 trägt, welches mit einem feststehenden Kontaktstück 24 eine Kontaktstelle bildet. Im Schaltschloss 19 befindet sich eine Verklinkungsstelle 25, deren einer Teil der Auslösehebel 18 ist.
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Der elektromagnetische Auslöser 13 wirkt einerseits unmittelbar auf den Kontakthebel und andererseits auf die Verklinkungsstelle zur bleibenden Öffnung ein.
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Für die Erfindung von Bedeutung ist das Zusammenwirken des Thermobimetallstreifens oder kurz Thermobimetalls 16 mit der Verklinkungsstelle 25. Die Kupplung erfolgt mittels des U-förmigen Bügels 17, der mit einem Schenkel, der hier nicht sichtbar ist, mit dem Thermobimetall 16 zusammenwirkt und dessen anderer Schenkel, der ebenfalls nicht zu sehen ist, mit dem Auslösehebel 18 zusammenwirkt.
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Zur Justierung der Verbindung zwischen dem Thermobimetall 16 und dem Auslösehebel 18 und damit der Verklinkungsstelle 25 ist der Bügel 17 mit der sogenannten wirksamen Länge herzustellen.
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Es sei hierzu Bezug genommen auf die 2 und 3.
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Der Bügel 17, der in seiner tatsächlichen Form so gestaltet ist wie in der 2 dargestellt, besitzt einen Steg 30, an dessen freien Enden ein erster Schenkel 31 und ein zweiter Schenkel 32 angeformt sind. Der Steg 30 besitzt etwa in seiner Mitte eine U-förmige Auskröpfung 33. Die Länge des Steges 30 insgesamt ist mit L1 bezeichnet.
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An dem Schenkel 31, der mit dem Thermobimetall 16 zusammenwirkt, ist eine Nase 34 ausgebogen. Der Abstand von der Außenseite des ersten Schenkels 31 zu der Spitze der Nase 34 ist mit n bezeichnet.
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Wenn der Steg 30 in das Schaltgerät eingesetzt ist, dann nimmt die Spitze der Nase 34 von dem Thermobimetall 16 im Ruhezustand einen Abstand D1 ein. Die Nase ist hin zum Thermobimetall ausgebogen, so dass die Spitze der Nase 34 punktförmig mit dem Thermobimetall 16 zusammenwirken kann, wenn sich das Thermobimetall 16 aufgrund einer Erwärmung zu der Nase 34 hin verbiegt.
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Der zweite Schenkel 32 wirkt mit dem Auslösehebel 18 und damit der Verklinkungsstelle 25 des Schaltschlosses zusammen.
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Wenn der in 2 dargestellte Bügel 30 in das Schaltgerät 10 eingesetzt ist, dann kann es vorkommen, dass der Abstand D1 zwischen dem Thermobimetall und der Spitze der Nase 34 zu groß ist, so dass bei einem Test mit einem Nennüberstrom das Thermobimetall die Nase nicht oder zu spät trifft, so dass in einem tatsächlich ausgeführten Schaltgerät die Auslösung nicht oder bei einem zu hohen Überstrom erfolgen würde.
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Der Abstand des Thermobimetalls 16 von der Nase 34, der so bemessen ist, dass bei einem Nennüberstrom in dem jeweiligen Toleranzbereich das Thermobimetall innerhalb der geforderten Verzögerungszeit sich soweit auf die Nase 34 zu verbiegt und auf die Nase 34 trifft, dass eine Entklinkung der Verklinkungsstellt 25 bewirkt werden kann, sei mit Dsoll bezeichnet.
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Wenn es sich herausstellt, dass bei einem Steg mit gegebener Länge L1 der Abstand D1 größer ist, als der erforderliche Abstand Dsoll, so kann eine Gegenmaßnahme darin bestehen, die Gesamtlänge des Bügels von dem Wert L1 auf einen Wert L2 zu reduzieren, der so bemessen ist, dass bei diesem Wert der Abstand des Thermobimetalls 16 von der Nase 34 den Wert Dsoll beträgt.
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Zu diesem Zweck wird die U-förmige Auskröpfung mit Druckkräften P1 und P2 belastet, so dass die Gesamtlänge des Bügels von dem Wert L1 auf den Wert L2 reduziert wird. Dadurch wird der Abstand der Nase 34 von dem Thermobimetall 16 auf den Wert Dsoll gebracht, wodurch die Justierung beendet ist. Die bei der Form gemäß 2 senkrecht verlaufenden Abkröpfungsstege 35 und 36 sind durch die Kräfte P1 und P2 nach Innen V-förmig verformt, so dass die gesamte Länge L2 kleiner ist als die Länge L1.
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Bei der Ausführung eines Bügels 40 gemäß 4 und 5 ist die Form des Bügels 40 im Wesentlichen gleich der Form des Bügels 30 in der Ausführungsform gemäß den 2 und 3. Zur Justierung wird der Abstand D2 zwischen der Nase 41, die der Nase 34 am Bügel 30 entspricht, und dem Thermobimetall 16 verändert, in dem die Nase 41 verformt wird, so dass sich der Abstand der Nase 41, in 5 durch 41 1 bezeichnet, zum Thermobimetall 16 auf den Wert Dsoll reduziert hat.
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In den Gehäusedeckel, der zum Verschließen des Gehäuses 11 dient, ist zumindest eine der Länge der Auskröpfung 33 entsprechende Öffnung vorgesehen, durch die hindurch auch die Kräfte P1 und P2 ausgeübt werden können. Nach der Justierung wird diese Öffnung im Gehäuse verschlossen beispielsweise durch einen Klebestreifen oder durch ein aufschnappbares Verschlussteil; es besteht auch die Möglichkeit, in dem Bereich eine Klappe anzubringen, die über ein Filmscharnier mit dem Gehäuse verbunden ist, so dass anschließend lediglich die Klappe zu verschließen ist. Weiterhin kann ein Deckel aufgebracht und ultraschallvernietet oder ultraschallverschweißt werden.
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Es sei nun Bezug genommen auf die 6.
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Dort ist in vergrößerter Darstellung das Gehäuse 11 mit der Innenfläche 11 i der Breitseite sichtbar, an der eine Stütz- oder Haltewand 51 senkrecht zur Innenfläche 11 i angeformt ist. An der Haltewand 51 ist durch eine Leiste 52 eine Vertiefung 53 vorgesehen. An einer Seitenkante einer Lichtbogenleitschiene 55, die der Lichtbogenleitschiene 15 entspricht, ist ein laschenartiger Vorsprung 54, auch Lasche 54 genannt, angeformt, der in die Vertiefung 53 im montierten Zustand praktisch toleranzfrei eingreift. Die Lichtbogenleitschiene besitzt an ihrem dem Lichtbogenlöschblechpaket, welches in der 6 nicht dargestellt ist, entgegengesetzt liegendem Ende eine Abwinklung 56, an deren Außenfläche das Thermobimetall 16 befestigt ist. Die Abwinklung 56 springt von der Lichtbogenleitschiene 55 zur Befestigungsebene 26 des Leitungsschutzschalters 10 vor.
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Zur Montage des Lichtbogenleitbleches oder der Lichtbogenleitschiene 55 wird diese in Pfeilrichtung X gegen die Innenfläche 11 i verschoben, wobei sich die Lichtbogenleitschiene 15 mit ihrer der V-förmigen Abwicklung zugewandten Seite gegen die in 6 sichtbare Seitenfläche der Stützwandung 51 anlegt und der Vorsprung oder die Lasche 54 in die Nut oder Ausnehmung 53 hineingreift. Auf diese Weise kann die Lichtbogenleitschiene 55 am Gehäuse 11 verspannt werden. Dadurch wird insbesondere eine enge Toleranz zwischen der Vertiefung 53 und der Haltewand 51 zur Führung der Lichtbogenleitschiene 55 bewirkt.
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Sinnvollerweise ist an der Innenfläche 11 i eine weitere Wandung 57 vorgesehen, vor die sich der dem Lichtbogenlöschblechpaket gegenüberliegende Abschnitt 58 der Lichtbogenleitschiene schiebt, so dass die Lichtbogenleitschiene zwischen der Wandung 51, in der Vertiefung 53 und der Wandung 57 verspannt wird.
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Dadurch wird erreicht, dass der überwiegende Teil aller Schaltgeräte betreffend Toleranz so gefertigt sind, dass eine Justierung des thermischen Auslösers nicht erforderlich ist. Für die übrigen Schaltgeräte können beispielsweise Bügel vorgefertigt werden, wie sie in den 2 bis 5 dargestellt sind, wobei beispielsweise zwei oder drei Varianten der Bügel erforderlich sind. Bei der Justierung wird daher ein sogenannter Urbügel, der die Form wie in 2 beziehungsweise 4 dargestellt aufweist, in das Schaltgerät eingesetzt und je nach Toleranzlage durch einen der drei Varianten der Bügel gemäß 3 oder gemäß 5, die vorgefertigt sind, ersetzt. In diesem Falle besitzt die Öffnung im Gehäuse zum Einsetzen des Bügels 30 eine Schlitzlänge, die L1 entspricht.
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Der Leitungsschutzschalter wird in einer Montageanlage gefertigt, bei der zusätzliche manuelle Arbeit nicht mehr erforderlich ist. In dieser Montageanlage wird auch die Justierung vorgenommen und der Abstand D1 oder D2 mittels eines Sensors 70 – siehe 8 – beim Prüfen gemessen. Dessen Messsignale werden einer Auswerteeinheit 71 zugeführt, die der Montageanlage 72 ein Signal überträgt, welches dem „gut”-Zustand entspricht. Ist der Abstand D1 zu groß, ist also der Sollabstand nicht eingehalten, dann übermittelt die Auswerteeinheit 71 einer Bearbeitungsstation 73 ein entsprechendes Signal „nicht gut”, und dort wird aufgrund des Signals „nicht gut” ein Bügel hergestellt, wie er in der 7 dargestellt ist. Der Bügel wird nun mittels einer Transportvorrichtung der Montageanlage 72 zugeführt und in das Schaltgerät eingesetzt.
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Der Bügel gemäß 7 besitzt einen geradlinigen Steg 74 mit einem ersten Schenkel 75, an dem die Nase 76 angeformt ist, und einen zweiten Schenkel 77. Der Schenkel 75 mit der Nase 76 wirkt mit dem Thermobimetall 16 zusammen, wogegen der Schenkel 77 mit der Verklinkungsstelle zusammenwirkt.
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Erfindungsgemäß also wird das Thermobimetall nicht mehr wie bei den bekannten Leitungsschutzschaltern über eine Schraube justiert, sondern der Bügel wird in seiner wirksamen Länge angepasst. Aufgrund der besonderen Ausgestaltung der Lichtbogenleitschiene 55 in Verbindung mit den Stützwänden 51 und 57 und der Vertiefung 52 ist das Thermobimetall 16 unverrückbar und ortsfest im Gehäuse festgelegt, weil die Lichtbogenleitschiene im Gehäuse unverrückbar festgelegt ist.
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Da die vorkommenden Abweichungen immer wieder in derselben Größenordnung liegen, reicht es, eine geringe Anzahl unterschiedlicher Bügellängen vorrätig zu halten.
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Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, anstatt die Bügel 30 bzw. 40 gemäß den 3 und 5 einzusetzen, den Bügel 17, ohne Auskröpfung als „Urbügel”, mit dem das gefertigte Schaltgerät vor der Justierung ausgestattet ist, in entsprechender Weise zu verformen.
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Der Bügel
30 bzw.
40 kann auch ohne U-förmige Auskröpfung
33 weiterbearbeitet werden; die Verformung kann entweder im Bereich der Nase
34 bzw.
41 erfolgen, oder die Verformung des Steges des Bügels
17 erfolgt durch eine V-förmige Auskröpfung oder eine ähnliche Verformung. Bezugszeichenliste
| 10 | Leitungsschutzschalter |
| 11 | Gehäuse |
| 11i | Innenfläche des Gehäuses |
| 12 | Schaltschloss |
| 13 | Elektromagnetischer Auslöser |
| 14 | Lichtbogenlöschblechpaket |
| 15 | Lichtbogenleitschiene |
| 16 | Thermobimetall |
| 17 | U-förmiger Bügel |
| 18 | Auslösehebel |
| 19 | Schaltschloss |
| 20 | Anschlussklemme |
| 21 | Anschlussklemme |
| 22 | Beweglicher Kontakthebel |
| 23 | Kontaktstück |
| 24 | Feststehendes Kontaktstück |
| 25 | Verklinkungsstelle |
| 26 | Befestigungsebene |
| 30 | Steg |
| 31 | Erster Schenkel |
| 32 | Zweiter Schenkel |
| 33 | U-förmige Auskröpfung |
| 34 | Nase |
| 35 | Abkröpfungssteg |
| 36 | Abkröpfungssteg |
| 40 | Bügel |
| 41 | Nase |
| 51 | Stütz- oder Haltewand |
| 52 | Leiste |
| 53 | Vertiefung |
| 54 | Laschenartiger Vorsprung |
| 55 | Lichtbogenleitschiene |
| 56 | Abwinklung |
| 57 | Weitere Wandung |
| 58 | Abschnitt |
| 70 | Sensor |
| 71 | Auswerteeinheit |
| 72 | Montageanlage |
| 73 | Bearbeitungsstation |
| 74 | Geradliniger Steg |
| 75 | Erster Schenkel |
| 76 | Nase |
| 77 | Zweiter Schenkel |
