DE102008062528A1

DE102008062528A1 - Thermische Überlastschutzeinrichtung und Bimetallauslöserbaugruppe

Info

Publication number: DE102008062528A1
Application number: DE102008062528A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl.-Ing. Kommert; Rüdiger Dipl.-Ing. Schweitzer; Corinna Raule
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: CN101763991A; CN101763991B; ITMI20092089A1; IT1396628B1; CN201364863Y; DE102008062528B4; FR2939958A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermische Überlastschutzeinrichtung mit einer in einem Gehäuse (40) befestigten Bimetallauslöserbaugruppe. Die Bimetallauslöserbaugruppe (1) umfasst eine Grundplatte (10), an der ein Klemmarm (12) mit einer einen Klemmanschluss (16) tragenden Anschlusslasche (14), ein Bimetallarm (22) mit einer den Bimetallstreifen (20) tragenden Bimetall-Befestigungslasche (24), sowie ein Befestigungsschenkel (30) mit einer die Bimetallauslöserbaugruppe (1) in dem Gehäuse (40) haltenden Befestigungslasche (32) angebracht sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Überlastschutzeinrichtung mit einer in einem Gehäuse befestigten Bimetallauslöserbaugruppe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bimetallauslöserbaugruppe für eine thermische Überlastschutzeinrichtung gemäß Anspruch 3.
Eine gattungsgemäße thermische Überlastschutzeinrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 828 276 A2 bekannt. Diese hat einen in einem Gehäuse befestigten elektrisch leitfähigen Träger für einen Bimetallauslöser, der in Form einer Klemmverbindung in das Gehäuse eingepresst ist. Der Bimetallauslöser in Form eines Bimetallstreifens ist direkt an dem Träger angebracht. Weiter ist an dem Träger auch ein Klemmanschluss angebracht, in Form einer Platte mit einem Schraubgewinde, in das eine Klemmschraube eingeschraubt werden kann. Die Einschraubrichtung der Klemmschraube ist senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Bimetallstreifens. Trotz der Befestigung des Trägers im Gehäuse über Klemmlaschen kann es beim Festziehen der Klemmschraube zu einer Belastung des Trägers in Form von parasitären Torsionsmomenten kommen, welche sich dann auf den Bimetallstreifen auswirken und diesen aus seiner einjustierten Lage verdrehen können. Dadurch ist die Auslösegenauigkeit verringert.
Um dieses Problem zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, den Klemmenanschluss und die Bimetallhalterung als getrennte Baugruppen auszuführen und durch eine flexible Leiterlitze zu verbinden. Damit wäre dann zwar keine Beeinflussung der Bimetall-Position durch den Klemmanschluss mehr gegeben, doch ist der Geräteaufbau dadurch komplizierter, da drei Bauteile eingesetzt und miteinander verbunden werden müssen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße thermische Überlastschutzeinrichtung zu schaffen, bei der der Klemmanschluss und die Bimetallhalterung in einer einzigen, vorfertigbaren Baugruppe integriert sind unter Vermeidung einer Beeinflussung des Bimetalls durch von der Klemmschraube hervorgerufene parasitäre Torsionsmomente.
Diese Aufgabe wird bezüglich der thermischen Überlastschutzeinrichtung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1, und bezüglich der Bimetallauslöser-Baugruppe durch die Merkmale des Anspruchs 3.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetallauslöserbaugruppe eine Grundplatte umfasst, an der ein Klemmarm mit einer einen Klemmanschluss tragenden Anschlusslasche, ein Bimetallarm mit einer den Bimetallstreifen tragenden Bimetall-Befestigungslasche, sowie ein Befestigungsschenkel mit einer die Bimetallauslöserbaugruppe in dem Gehäuse haltenden Befestigungslasche angebracht sind.
Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Gestaltung eines gattungsgemäßen Installationsschaltgerätes liegt darin, dass durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Anschlusslasche und Bimetall-Befestigungslasche eine Entkopplung des Bimetalls von dem Klemmanschluss bezogen auf Drehmomente erfolgt, die von der Klemmschraube auf den Klemmanschluss ausgeübt werden beim Anziehen der Klemmschraube. Ein Torsionsmoment, welches auf den Klemmanschluss ausgeübt wird, wird zunächst von der Anschlusslasche aufgenommen, so dass die Grundplatte davon unbeeinflusst bleiben kann. Sollte ein Teil des Torsionsmoments sich dennoch auf die Grundplatte übertragen, so wird es zwischen der Grundplatte und dem Bimetallarm von der Bimetall-Befestigungslasche aufgenommen. Darüber hinaus ist die Grundplatte über den Befestigungsschenkel und die Befestigungslasche im Gehäuse gehalten.
Normalerweise wird das Drehmoment, welches von der Klemmschraube auf den Klemmenanschluss ausgeübt wird, über die Halterung mit dem Gehäuse aufgefangen. Bei einem besonders starken Drehmoment, welches auch von der Halterung der Befestigungslasche im Gehäuse nicht mehr vollständig aufgenommen werden kann und welches im Extremfall sogar zu einem Verzug des Gehäuses an dem Ort der Halterung der Befestigungslasche führen kann, greift dann die dritte Schutzzone der Bimetall-Befestigungslasche und nimmt auch diese parasitären Torsionsmomente auf, so dass ein Verdrehen des Bimetallarms selbst verhindert ist.
Somit ist eine Übertragung des Torsionsmomentes auf den Bimetallarm selbst bei sehr starken Drehmomenten beim Anziehen der Klemmschraube vermieden und dennoch eine einfache Montagemöglichkeit gegeben, denn es ist nur eine einzige Baugruppe vorgesehen, die komplett mit dem Klemmanschluss und dem Bimetallstreifen vormontiert und in das Gehäuse in einem Arbeitsgang eingesetzt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnung, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
1a–d Eine erfindungsgemäße Bimetall-Auslöserbaugruppe in Breitseiten-, Ober-Unter- und Schmalseitenansicht, sowie
2 schematisch eine Einsicht in eine erfindungsgemäße dreiphasige thermische Überlastschutzeinrichtung, in der für jede Phase eine erfindungsgemäße Bimetall-Auslöserbaugruppe gemäß 1 eingesetzt ist.
2 zeigt eine Einsicht von oben in das geöffnete thermoplastische Gehäuse 40 einer thermischen Überlastschutzeinrichtung. Diese ist durch zwei Zwischenwände 50 in drei Heizkammern 42, 44, 46 unterteilt. In jeder Heizkammer befindet sich eine Bimetallauslöserbaugruppe 1, wie sie in der 1a–d genauer dargestellt und beschrieben ist. Die thermische Überlasteinrichtung gemäß 2 ist eine dreiphasige Überlasteinrichtung in Sockelbauweise, wobei der Deckel des Sockels entfernt ist, wodurch eine Einsicht in die geöffnete Basis des Sockels ermöglicht ist.
An der einen Schmalseite jeder Heizkammer befindet sich der Klemmanschluss, der von außerhalb des Gehäuses zum Anschließen eines Anschlussleiters für je eine Phase je Heizkammer zugänglich ist.
An der dem Klemmanschluss gegenüberliegenden Schmalseite wirkt das freie Ende jedes Bimetallstreifens mit einem Schieber 60 zusammen. Der Schieber 60 überträgt eine thermisch bedingte Ausbiegung eines oder mehrerer Bimetallstreifen auf ein Schnappschaltwerk (hier nicht dargestellt), wodurch bei entsprechend starker thermisch bedingter Ausbiegung des Bimetallstreifens ein oder mehrer Hilfsstromkreise geöffnet oder geschlossen werden. Das Schnappschaltwerk und die Hilfskontakte befinden sich in einem Bereich des Gerätes, der in Richtung auf den Betrachter zu oberhalb der Zeichenebene der 2 liegt. Dort sind auch Hilfskontakt-Klemmanschlüsse vorgesehen. Der Schieber 60 ist ein einstückiges Bauteil und durchgreift jede der Zwischenwände 48, 50.
Dabei ist die Auslöseschwelle jeder Bimetallauslöserbaugruppe so eingestellt, dass das Schalten erst bei Überschreiten einer bestimmten, vorgebbaren kritischen Ausbiegung des Thermobimetallstreifens gegeben ist. Die kritische Ausbiegung entspricht einem Überstrom in wenigstens einer der drei Phasen, welcher über einen längeren Zeitraum anliegt und deutlich größer ist als der Nennstrom, auf den die Überlasteinrichtung ausgelegt ist. Das Einstellen der Auslöseschwelle jeder Bimetallauslöserbaugruppe kann durch Einjustieren der Lage des Bimetallstreifens relativ zu dem Schieber 60 geschehen. Es ist für eine zuverlässige und reproduzierbare Funktion der thermischen Überlastschutzeinrichtung erforderlich, dass die einmal einjustierte Lage des Bimetallstreifens relativ zu dem Schieber sich nicht ändert, insbesondere nicht beim Anbringen der Anschlussleiter an den Klemmanschlüssen. Um dies sicherzustellen, sind die Bimetallauslöserbaugruppen 1 beispielhaft aufgebaut wie in den 1a–d gezeigt.
Jede Bimetallauslöserbaugruppe 1 hat als zentrales Teil eine Grundplatte 10, in Form einer rechteckigen Metallplatte. An einer Längsseite daran angeformt ist zunächst ein Befestigungsschenkel 30, welcher hier etwa die halbe Länge der Grundplatte hat und auch rechteckförmig ausgebildet ist. Dieser trägt eine Befestigungslasche 32, welche in Form eines Metallstreifens in Richtung auf die untere Schmalseite der Grundplatte zu weist. Mit der Befestigungslasche 32 ist die Grundplatte 10 und damit die Bimetallauslöserbaugruppe 1 in einer Gehäusetasche 52, 54, 56 durch Klemmverbindung gehalten. Die Gehäusetaschen 56, 54 sind an den Zwischenwänden 48, 50 angebracht, die Gehäusetasche 52 ist an der innenliegenden Seite einer Außenwand des Gehäuses angebracht. Die Gehäusetaschen werden bei der Herstellung des Gehäuses im Spritzgussverfahren in einem Arbeitsgang mit den restlichen Gehäuseteilen mit angegossen.
An der dem Befestigungsschenkel 30 gegenüberliegenden Längsseite der Grundplatte 10 ist oben ein Klemmarm 12 und unten ein Bimetallarm 22 angeformt. Beide Arme sind als gebogene Laschen ausgebildet, welche um etwa 90° abgebogen sind und damit je einen freien Schenkel 13, 23 aufweisen, der etwa senkrecht zu der Ebene der Grundplatte 10 hervorsteht.
Senkrecht auf dem freien Klemmarm-Schenkel 13 steht in Richtung parallel zur Längserstreckung der Grundplatte 10 eine Anschlusslasche 14 hervor, an deren freiem Ende ein Klemmanschluss 16 in Form einer Gewindeplatte angebracht ist. Die den Klemmanschluss 16 bildende Gewindeplatte verläuft mit ihrer Breitseite parallel zur Schmalseite der Grundplatte 10. Sie trägt etwa mittig eine Gewindebohrung 17. In diese kann eine Klemmschraube eingeschraubt werden, mit der ein Anschlussleiter, hier nicht dargestellt, an dem Klemmanschluss 16 festgeschraubt werden kann.
Senkrecht auf dem freien Bimetallarm-Schenkel 23 steht in Richtung parallel zur Längserstreckung der Grundplatte 10 eine Bimetall-Befestigungslasche 32 hervor. An dieser ist der Bimetallstreifen 20 befestigt. Dieser verläuft mit seiner Längserstreckungsrichtung parallel zur Ebene der Grundplatte 10 und etwa parallel zu deren Breitseite. Der Bimetallstreifen 20 ist von einem Stromleiter 21 umwickelt, durch dessen Stromwärme er erwärmt wird und sich dadurch senkrecht zu seiner Längserstreckungsrichtung und seiner Breitseite verbiegen kann.
Es sind also der Klemmarm 12 und der Bimetallarm 22 senkrecht und die Breitseite der Grundplatte 10 parallel zur Längserstreckungsrichtung des Bimetallstriefens 20 orientiert. Die Anschlusslasche (14) und die Bimetall-Befestigungslasche (24) sind senkrecht zu der durch die Längserstreckungsrichtung des Bimetallstreifens (20) und die Orientierungsrichtung des Klemmarms (12) oder des Bimetallarms (22) aufgespannten Ebene orientiert.
Eine Klemmschraube, die in die Gewindeöffnung 17 eingeschraubt wird, hat eine Gangrichtung senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Bimetallstriefens 20. Wenn diese Schraube sehr fest an dem Klemmanschluss 16 angeschraubt wird, so überträgt sich das Schraubendrehmoment auf die den Klemmanschluss 16 bildende Gewindeplatte und versucht, diese ebenfalls zu drehen. Das parasitäre Torsionsmoment, das so auf die Gewindeplatte 16 ausgeübt wird, führt dann zu einer Verdrehung der Gewindeplatte um die Achse der Anschlusslasche. Die Anschlusslasche wird in sich tordiert, und nimmt das Torsionsmoment der Gewindeplatte auf. Es wird kein Torsionsmoment mehr auf die Grundplatte 10 übertragen. Die Grundplatte bleibt in ihrer Position, die durch ihre Halterung an der Gehäusewand oder einer der Zwischenwände vorgegeben ist.
Doch sogar wenn ein geringes Rest-Drehmoment auf die Grundplatte 10 übertragen würde und diese in ihren Gehäusetaschen gegenüber dem Gehäuse verdrehen würde, so hätte dies keinen Einfluss auf die Lage des Bimetallstreifens 20. Denn ein Rest-Drehmoment der Grundplatte 10 würde zu einer Torsion der Bimetall-Befestigungslasche 24 führen. Diese würde das Rest-Drehmoment vollständig aufnehmen, und es würde keine parasitäres Torsionsmoment mehr auf den Bimetallstreifen 20 übertragen werden, welcher somit unbeeinflusst von der Anzugskraft der Klemmschraube in seiner einjustierten Position bleibt.

Fertigungstechnisch ist es vorteilhaft, wenn die Teileinheit umfassend die Grundplatte (10), den Klemmarm (12) mit der den Klemmanschluss (16) tragenden Anschlusslasche (14), der Bimetallarm (22) mit der Bimetall-Befestigungslasche (24), den Befestigungsschenkel (30) und die Befestigungslasche (32), als einstückiges Stanz-Biegeteil aus Metall, beispielsweise Messing oder Kupfer, gefertigt ist. An diese wird dann nur noch der Bimetallstreifen 20 angebracht, beispielsweise durch Schweißen oder Löten. Die komplette Bimetallauslöserbaugruppe 1 ist dann als vorgefertigtes Bauteil vorhanden und kann in einem Arbeitsgang bei der Montage in das Gehäuse 40 eingesetzt werden. Bezugszeichenliste

1	Bimetallauslöserbaugruppe
10	Grundplatte
12	Klemmarm
13	Freier Klemmarm-Schenkel
14	Anschlusslasche
16	Klemmanschluss
17	Gewindebohrung
20	Bimetallstreifen
21	Stromleiter
22	Bimetallarm
23	Freier Bimetall-Schenkel
24	Bimetall-Befestigungslasche
30	Befestigungsschenkel
32	Befestigungslasche
40	Gehäuse
42	Heizkammer
44	Heizkammer
46	Heizkammer
48	Zwischenwand
50	Zwischenwand
52	Gehäusetasche
54	Gehäusetasche
56	Gehäusetasche
60	Schieber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0828276 A2 [0003]

Claims

Thermische Überlastschutzeinrichtung mit einer in einem Gehäuse (40) befestigten Bimetallauslöserbaugruppe, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetallauslöserbaugruppe (1) eine Grundplatte (10) umfasst, an der ein Klemmarm (12) mit einer einen Klemmanschluss (16) tragenden Anschlusslasche (14), ein Bimetallarm (22) mit einer den Bimetallstreifen (20) tragenden Bimetall-Befestigungslasche (24), sowie ein Befestigungsschenkel (30) mit einer die Bimetallauslöserbaugruppe (1) in dem Gehäuse (40) haltenden Befestigungslasche (32) angebracht sind.
Thermische Überlastschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungslasche (32) in einer am Gehäuse (40) ausgebildeten Gehäusetasche (52, 54, 56) in Form einer Klemmverbindung eingepresst ist.
Bimetallauslöserbaugruppe für eine thermische Überlastschutzeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetallauslöserbaugruppe (1) eine Grundplatte (10) umfasst, an der ein Klemmarm (12) mit einer einen Klemmanschluss (16) tragenden Anschlusslasche (14), ein Bimetallarm (22) mit einer den Bimetallstreifen (20) tragenden Bimetall-Befestigungslasche (24), sowie ein Befestigungsschenkel (30) mit einer die Bimetallauslöserbaugruppe (1) in dem Gehäuse (40) haltenden Befestigungslasche (32) angebracht sind.
Bimetallauslöserbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitseite der Grundplatte parallel zur Längserstreckungsrichtung des Bimetallstreifens (20) orientiert ist.
Bimetallauslöserbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmarm (12) und der Bimetallarm (22) senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Bimetallstreifens (20) orientiert sind.
Bimetallauslöserbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusslasche (14) und die Bimetall-Befestigungslasche (24) senkrecht zu der durch die Längserstreckungsrichtung des Bimetallstreifens (20) und die Orientierungsrichtung des Klemmarms (12) oder des Bimetallarms (22) aufgespannten Ebene orientiert sind.
Bimetallauslöserbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teileinheit umfassend die Grundplatte (10), den Klemmarm (12) mit der den Klemmanschluss (16) tragenden Anschlusslasche (14), der Bimetallarm (22) mit der Bimetall-Befestigungslasche (24), den Befestigungsschenkel (30) und die Befestigungslasche (32), als einstückiges Stanz-Biegeteil gefertigt ist.