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Die
Erfindung betrifft einen thermischen Auslöser für
ein elektrisches Installationsschaltgerät, insbesondere
einen Leitungsschutzschalter, umfassend einen Streifen aus Thermobimetall
oder aus einer Formgedächtnislegierung, wobei der Streifen
mit seinem Befestigungsende an einem Fortsatz einer Lichtbogenleitschiene
befestigt ist und der Fortsatz eine U-Form bildet, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein elektrisches Schaltgerät,
insbesondere einen Leitungsschutzschalter, mit einem zwischen einer
ersten und einer zweiten Anschlussklemme verlaufenden Strompfad,
mit einem beweglichen Kontaktstück, mit einer Lichtbogenleitschiene
und mit einem thermischen Auslöser, umfassend einen Streifen
aus Thermobimetall oder aus einer Formgedächtnislegierung,
wobei der Streifen mit seinem Befestigungsende an einem Fortsatz
der Lichtbogenleitschiene befestigt ist und der Fortsatz eine U-Form
bildet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
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Ein
gattungsgemäßer Leitungsschutzschalter ist beispielsweise
in der
DE 10 2008
006 863 A1 gezeigt. Er besitzt eine Zugangs- und eine Abgangsklemme
mit einem dazwischen durch das Schaltgerät geführten
Strompfad. Der Strompfad führt über eine Kontaktstelle,
die zwischen einem auf einem beweglichen Kontakthebel gelagerten
beweglichen und einem festen Kontaktstück gebildet ist,
sowie mindestens über einen thermischen, oft zusätzlich
noch über einen elektromagnetischen Auslöser,
von denen der thermische Auslöser bei Auftreten eines Überstromes
und der elektromagnetische Auslöser bei Auftreten eines
Kurzschlussstromes zur Ausschaltung des Schaltgerätes beitragen.
Dabei wirkt der thermische Auslöser bei einer Aus lösung
auf eine Verklinkungsstelle innerhalb eines Schaltschlosses, das
mit dem beweglichen Kontakthebel gekoppelt ist, zu deren Entklinkung
ein. Ist die Verklinkungsstelle entklinkt, wird der Kontakthebel
verschwenkt, so dass das bewegliche und das feste Kontaktstück
getrennt werden. Der elektromagnetische Auslöser öffnet
bei Auftreten eines Kurzschlussstromes den Kontakthebel unmittelbar
durch Aufschlagen; gleichzeitig betätigt der elektromagnetische
Auslöser auch das Schaltschloss, damit das Schaltgerät
bleibend geöffnet ist.
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Die
DE 44 45 170 A1 zeigt
einen thermischen Auslöser für ein elektrisches
Installationsschaltgerät, mit einem einseitig eingespannten Thermobimetallstreifen,
wobei die Einspannstelle sich am Ende einer Lichtbogenleitschiene
befindet, welche den beim Öffnen der Kontaktstelle entstehenden
Schaltlichtbogen in eine Lichtbogenlöschkammer hineinführt.
Der Strom wird dem Thermobimetallstreifen über eine an
dem Thermobimetall angeschweißte erste Litze zugeführt,
und wenigstens eine weitere Litze ist an dem Thermobimetall angeschweißt,
um den Strom wieder abzuführen. Die Montage eines gattungsgemäßen
thermischen Auslösers in ein Installationsschaltgerät
ist aufwändig.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt im Lichte des Standes der Technik daher
die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen thermischen
Auslöser so weiterzuentwickeln, dass seine Montage in ein gattungsgemäßes
Installationsschaltgerät hinein vereinfacht ist. Weiterhin
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Installationsschaltgerät
mit einem thermischen Auslöser zu schaffen, dessen Montage
vereinfacht und dessen Lichtbogenführung verbessert ist.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bezüglich des
thermischen Auslösers erfindungsgemäß gelöst
durch einen gattungsgemäßen thermischen Auslöser
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Bezüglich
des verbesserten Installationsschaltgerätes wird die Aufgabe gelöst
durch ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4.
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Erfindungsgemäß hat
der Fortsatz einen an die Leitschiene anschließenden ersten
Schenkel, eine Biegestelle und einen an die Biegestelle anschließenden
zweiten Schenkel, wobei der Fortsatz an der Biegestelle und dem
zweiten Schenkel geschlitzt ist, so dass der zweite Schenkel in
einen Haltearm und einen Kontaktarm geteilt ist, wobei der Streifen
an dem freien Ende des Haltearms befestigt ist, und wobei der Kontaktarm
mit einer Klemmenschiene einer Anschlussklemme verbunden ist.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt
darin, dass eine Litze zur Kontaktierung des Thermobimetallstreifens
entfällt, denn dieser ist mechanisch und elektrisch mit
dem freien Ende des Haltearms verbunden, und der elektrische Kontakt
zu der Klemmschiene der Anschlussklemme erfolgt über den
Kontaktarm des Fortsatzes. Somit eröffnet sich die Möglichkeit,
den erfindungsgemäßen thermischen Auslöser
einfacher zu montieren.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung trägt
der Haltearm eine abstehende Fahne, die als Anlenkfläche
für ein Justiermittel dient. Damit verbunden ist der Vorteil
einer platzsparenden Anordnung des thermischen Auslösers
in dem Gehäuse eines Installationsschaltgerätes.
Das Justiermittel kann auf den Haltearm einwirken, ohne mit dem
Thermobimetallstreifen zu interferieren. Der Thermobimetallstreifen
ist an dem freien Ende des Haltearms befestigt, das Justiermittel
wirkt über die Lasche auch auf den Haltearm, aber eben an
dem Thermobimetallstreifen vorbei.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
der thermische Auslöser mit der Leitschiene, der Anschlussklemme
und dem Streifen als vorgefertigte Baugruppe ausgeführt und
in ein Installationsschaltgerät, insbesondere einen Leitungsschutzschalter,
einsetzbar. Damit ist die Montage eines Installationsschaltgerätes
mit einem erfindungsgemäßen thermischen Auslöser
sehr vereinfacht.
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Ein
erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz einen an die Leitschiene
anschließenden ersten Schenkel, eine Biegestelle und einen
an die Biegestelle anschließenden zweiten Schenkel hat,
wobei der Fortsatz an der Biegestelle und dem zweiten Schenkel geschlitzt
ist, so dass der zweite Schenkel in einen Haltearm und einen Kontaktarm
geteilt ist, wobei der Streifen an dem freien Ende des Haltearms befestigt
ist, und wobei der Kontaktarm mit einer Klemmenschiene einer Anschlussklemme
verbunden ist.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung trägt
der Haltearm eine abstehende Fahne, die als Anlenkfläche
für ein Justiermittel dient. In besonders vorteilhafter
Ausführungsform ist das Justiermittel eine Justierschraube, die
in einem gehäusefesten Gewinde gelagert ist. Die Montage
des Installationsschaltgerätes ist dadurch vereinfacht.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt
bei montiertem thermischen Auslöser und geöffneter
Kontaktstelle das bewegliche Kontaktstück neben der Biegestelle.
Die Biegestelle ist erfindungsgemäß der U-Bogen
des U-förmigen Fortsatzes. Der Stromfluss des Strompfades
durch das erfindungsge mäße Installationsschaltgerät
verläuft von der Zugangsklemme über die Klemmenschiene,
den Kontaktarm, die Biegestelle, den Haltearm durch den Thermobimetallstreifen.
Die U-förmige Biegestelle stellt eine stromdurchflossene Schleife
dar. In der erfindungsgemäßen Position der Biegestelle
neben dem beweglichen Kontaktstück wirkt der U-Bogen der
Biegestelle wie eine große Glasschleife. Nach Öffnung
der Kontaktstelle kommutiert der Fußpunkt des Schaltlichtbogens
von dem beweglichen Kontaktstück auf den ersten Schenkel des
Fortsatzes. Der Strompfad verläuft dann durch die Schleife
der Biegestelle und den Lichtbogen hindurch. Dabei ist durch die
erfindungsgemäße U-förmige Biegung die
elektromagnetische Glaswirkung auf den Lichtbogen verstärkt,
was zu einem schnelleren Einlaufen des Lichtbogens in die Lichtbogenlöschkammer
und damit zu einem schnelleren Löschen des Lichtbogens
beiträgt.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
der erste Schenkel des Fortsatzes gehäusefest gelagert.
Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der erste Schenkel
des Fortsatzes zwischen gehäusefesten Rippen an der Innenseite
der Gehäuseschalen festgeklemmt ist. Der Vorteil liegt
darin, dass mit der gehäusefesten Lagerung des ersten Schenkels
auch das Befestigungsende des Thermobimetallstreifens gehäusefest
festgelegt ist. Der Thermobimetallstreifen ist an dem Befestigungsende
einseitig eingespannt. Wenn der erste Schenkel des Fortsatzes und die
Einspannstelle erfindungsgemäß gehäusefest festgelegt
sind, ist eine langzeitstabile Justierung des thermischen Auslösers
gegeben. Durch die Justierschraube wird nämlich die Öffnung
der U-Form des Fortsatzes verändert und dadurch der Abstand
zwischen der Verklinkungsstelle und dem freien Ende des Thermobimetallstreifens.
Einmal eingestellt, soll dieser Abstand sich unter Nennbedingungen
nicht mehr verändern, mithin soll sich die Öffnung
der U-Form des Fortsatzes nicht mehr ändern. Die gehäusefeste
Lagerung des ersten Schenkels des Fortsatzes ermöglicht
dies.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
der thermische Auslöser mit der Leitschiene, der Anschlussklemme
und dem Streifen als vorgefertigte Baugruppe ausgeführt und
in das Installationsschaltgerät eingesetzt. Ein Installationsschaltgerät
ist so sehr einfach zu montieren.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und
weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Figurenbeschreibung
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Figuren
und Beschreibung dienen dem besseren Verständnis des Gegenstands.
Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im
Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können
mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der
Erfindung.
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Dabei
zeigt:
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1 eine
Ansicht eines erfindungsgemäßen thermischen Auslösers,
und
-
2 eine
schematische Ansicht eines Installationsschaltgerätes mit
einem erfindungsgemäßen thermischen Auslöser.
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In
den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile oder Elemente
mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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2 zeigt
schematisch eine Einsicht in ein geöffnetes Gehäuse
eines elektrischen Installationsgerätes 1, hier
eines Leitungsschutzschalters. Zwischen einer Zugangsklemme 9 und
einer Abgangsklemme 10 verläuft ein Strompfad
zunächst über eine Klemmenschiene 29,
ein daran angeschweißtes erstes Leiterstück 14,
zu dem in Form eines U-Bogens ausgeführten Lagerende 5 eines
Halteschenkels 4. An dem freien Ende 6 des Halteschenkels 4 ist
ein Streifen 2 aus Thermobimetall mit seinem Befestigungsende 3 angeschweißt.
Das gegenüberliegende, freie Ende 7 des Thermobimetallstreifens 2 ist
mit einer Litze 20 verbunden. Diese führt den
Stromfluss an einen in einer Lagerstelle 21 verschwenkbar
gelagerten Kontakthebel 17, der an seinem freien Ende ein
bewegliches Kontaktstück 18 trägt. Dieses
bildet zusammen mit einem festen Kontaktstück 19 eine Kontaktstelle.
Von dem festen Kontaktstück 19 läuft der
Strompfad weiter über einen magnetischen Auslöser 16 zu
der Abgangsklemme 10. In der 2 ist der
Kontakthebel 17 mit ausgezogener Linie in seiner ausgeschalteten
Position gezeigt, mit strichlierter Linie in seiner geschlossenen
Position. In der ausgeschalteten Position, wenn die Kontaktstelle
geöffnet ist, liegt das bewegliche Kontaktstück 18 neben
dem U-bogenförmigen Lagerende 5.
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Wenn
der Strom im Hauptstrompfad längere Zeit über
dem Nennstrom bleibt, man spricht dann von einem Überstrom,
biegt sich der Thermobimetallstreifen
2 mit seinem freien,
dem Befestigungsende gegenüberliegenden Ende aufgrund der
in ihm durch den Überstrom hervorgerufenen Stromwärme
so weit aus, dass er über eine Wirklinie
22 auf
ein Schaltschloss
8 einwirkt und dort dafür sorgt,
dass eine Verklin kungsstelle entklinkt wird. Die Realisierung der Wechselwirkung
des Thermobimetallstreifens mit dem Schaltschloss
8 ist
auf verschiedene Weisen realisierbar, eine Möglichkeit
ist in der bereits erwähnten
DE 10 2008 006 863 A1 dargestellt.
Nach dem Entklinken der Verklinkungsstelle wirkt das Schaltwerk über
eine Wirklinie
24 auf den Kontakthebel
17 ein
und verschwenkt diesen im Uhrzeigersinn, so dass das bewegliche
Kontaktstück
18 von dem festen Kontaktstück
19 getrennt
und die Kontaktstelle geöffnet und durch das Schaltschloss
8 offengehalten
wird, siehe die ausgezogen gezeichnete Lage des Kontakthebels
17.
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Ein
Wiedereinschalten kann über einen Schaltknauf 27 erfolgen,
der über eine Wirklinie 26 mit dem Schaltschloss 8 zusammenwirkt
und bei Betätigung ein Wiederverklinken der Verklinkungsstelle erlaubt,
wenn das Thermobimetall 2 sich wieder in seine Ausgangsposition
zurückgebogen hat, nachdem der Überstrom abgeklungen
ist. Die Justierung des Thermobimetalls 2 erfolgt über
eine Einstellschraube 13. Diese ist in einem gehäusefesten Schraubgewinde,
hier nicht dargestellt, gelagert. Das Schraubgewinde kann beispielsweise
mit seiner Gewindehülse an der Innenseite der Gehäuseschale
mit angespritzt sein. Die Einstellschraube verschwenkt den Halteschenkel 4 um
dessen Lagerende 5. Damit verändert sie die Öffnung
der U-Form zwischen dem Halteschenkel 4 und dem ersten
Schenkel 32. Da der Thermobimetallstreifen 2 unten
an dem Halteschenkel 4 angeschweißt ist, ist durch
Verschwenken des Halteschenkels 4 der Abstand des freien
Betätigungsendes 7 des Thermobimetallstreifens 2 von dem
Schaltschloss 8 einstellbar.
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Wenn
ein Kurzschlussstrom durch den Strompfad fließt, also ein
in sehr kurzer Zeit auf ein Mehrfaches des Nennstroms ansteigender
Strom, so spricht der Magnetauslöser 16 an. Dieser
schlägt dann über eine Wirklinie 25 direkt
und schnell den Kontakthebel 17 auf, gleichzeitig wirkt
er über eine Wirklinie 23 auch auf das Schaltschloss 8 zu
dessen Entklinkung und zur dauerhaften Offenhaltung der Kontaktstelle
ein.
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Bei
einem schnellen Aufschlagen der Kontaktstelle entsteht zwischen
den sich auseinanderbewegenden Kontaktstücken ein Schaltlichtbogen.
Dieser kommutiert nach kurzer Zeit auf eine Festkontaktleitschiene 30 und über
einen ersten Schenkel 32 auf eine Lichtbogenleitschiene 12 und
wird in eine Lichtbogenlöschkammer 15 zum Verlöschen
geführt. Solange der Lichtbogen noch nicht verloschen ist,
trägt dieser den Kurzschlussstrom Der Kurzschlussstrom fließt
in dieser Zeit bis zum Verlöschen des Lichtbogens über
das erste Leiterstück 14, das U-förmige Lagerende 5,
den Lichtbogen und die Festkontaktleitschiene. Das U-förmige
Lagerende stellt eine stromdurchflossene Schleife dar. In der erfindungsgemäßen
Position des Lagerendes neben dem beweglichen Kontaktstück 18 in
der geöffneten Position der Kontaktstelle wirkt der U-Bogen
des Lagerendes wie eine große Glasschleife. Dabei ist durch
die erfindungsgemäße U-förmige Biegung
die elektromagnetische Glaswirkung auf den Lichtbogen verstärkt,
was zu einem schnelleren Einlaufen des Lichtbogens in die Lichtbogenlöschkammer
und damit zu einem schnelleren Löschen des Lichtbogens
beiträgt.
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Die
Lichtbogenleitschiene 12 trägt an ihrer linken,
der Kontaktstelle zugewandten Seite, den bereits erwähnten
Fortsatz 31. Dieser hat ungefähr eine U-Form,
mit einem ersten Schenkel 32, der direkt mit der Lichtbogenleitschiene 12 verbunden
ist, und einem zweiten Schenkel 4, der den Halteschenkel 4 bildet
und daher auch als Halteschenkel 4 bezeichnet wird. Der
Halteschenkel 4 entsteht durch Umbiegen des Fortsatzes 31 an
dem bereits erwähnten Lagerende 5, auch Biegestelle
genannt. Die Lichtbogenleitschiene 12 mit dem Fortsatz 31 kann
aus einem Teil gefertigt sein. Vorteilhafterweise ist dieses ein Stanzbiegeteil
aus Stahl. Stahl wird wegen seiner magnetischen Eigenschaften, seiner
Festigkeit und seiner geringen Kosten wegen bevorzugt verwendet. Die
Leitschiene 12 und der erste Schenkel 32 sind gehäusefest
gelagert und gehalten, was auf verschiedene Arten ermöglicht
werden kann, beispielsweise durch Festklemmen zwischen Stege auf
der Gehäuseinnenseite. Der Halteschenkel 4 muß beweglich
bleiben, wie oben im Zusammenhang mit der Justierung des Thermobimetalls
erläutert worden war. Der feste Sitz des ersten Schenkels 32 ist
wichtig im Hinblick auf die Konstanz der thermischen Auslöseeigenschaften,
da dadurch die Lage des Thermobimetalls 2 relativ zu dem
Schaltschloss 8 auch festgelegt bleibt, nachdem einmal
justiert wurde.
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1 zeigt
in einer herausgelösten Detailansicht den Fortsatz 31 und
seine Anbindung an die Zugangsklemme 9. Man erkennt die
einstückige Ausführung von Lichtbogenleitschiene 12,
erstem Schenkel 32 und zweitem Schenkel 4 als
Stanzbiegeteil aus Stahl. An der oberen Biegestelle, die das Lagerende 5 bildet,
ist der Stahlstreifen geschlitzt. Es entstehen dadurch zwei parallel
verlaufende Teilstreifen 41, 42. Einer dieser
Teilstreifen ist als Haltearm 41 nach unten gebogen. Der
daneben liegende Teilstreifen 42 wird auch als Kontaktarm 42 bezeichnet und
ist nach einem kurzen Verlauf senkrecht nach unten erneut umgebogen,
waagerecht in Richtung auf die Zugangsklemme 9 hin weisend.
Er bildet somit das erste Leiterstück 14, das
an einer Verbindungsstelle 33 mit der Stromschiene der
Zugangsklemme 9, der Klemmenschiene 29, verschweißt
ist. Die Zugangsklemme 9 kann beispielsweise eine bekannte
Doppelhub-Zylinderklemme sein. Die Klemmenschiene 29 ist
dabei eine Stromschiene, gegen die ein eingeführter Anschlussleiter
bei angezogener oder zugeschraubter Klemme gedrückt wird
und dadurch eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen
dem Anschlussleiter und der Klemmenschiene hergestellt wird. Die
Baueinheit umfassend die Lichtbogenleitschiene 12, den
Fortsatz 31, den Thermobimetallstreifen 2 (nicht
dargestellt in 1) und die über die
Klemmenschiene 29 daran angeschweißte Zugangsklemme 9 kann
als vorgefertigte Baueinheit hergestellt und bei der Montage in
das Installationsschaltgerät in einfacher Weise eingesetzt werden.
Es werden bei der Baueinheit erfindungsgemäß keine
flexiblen Litzen verwendet, sondern durchweg feste Stromschienen
oder Leiterstreifen, die miteinander verschweißt oder verlötet
sind, sie könnten natürlich auch verschraubt oder
auf sonstige bekannte Art kraft-, form- und/oder stoffschlüssig
miteinander verbunden sein. Die Verwendung von festen Bauteilen
und der Verzicht auf flexible Litzen ermöglicht die einfache
Handhabung der Baugruppe bei der Montage.
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Das
freie Ende 6 des Haltearms 41 ist stufenförmig
in Form eines L ausgeführt, so dass die Befestigungsfläche 61,
an der das Befestigungsende 3 des Thermobimetallstreifens
angeschweißt ist, einen Abstand von dem Haltearm 41 aufweist.
Der Thermobimetallstreifen 2 kann sich daher frei von dem
Haltearm 41 um seine Einspannstelle verbiegen. Oberhalb der
Einspannstelle ist an dem Haltarm eine seitlich abstehende Fahne 43 angebracht.
Diese bildet das Widerlager für die Justierschraube 13.
Die Justierschraube 13 drückt nicht direkt auf
den Haltearm 41, sondern auf die Fläche der Fahne 43.
Die Justierschraube 13 verläuft somit in einer
Ebene neben dem Thermobimetallstreifen 2, ohne diesen zu
beeinflussen. Auf diese Weise ist eine sehr raumsparende Anordnung
der Baugruppe des Thermischen Auslösers 34 in
dem Gehäuse des Installationsschaltgerätes 1 ermöglicht.
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- 1
- Elektrisches
Schaltgerät
- 2
- Streifen
aus Thermobimetall
- 3
- Befestigungsende
- 4
- Halteschenkel,
zweiter Schenkel
- 5
- Lagerende,
Biegestelle
- 6
- freies
Ende
- 7
- Betätigungsende
- 8
- Schaltschloss
- 9
- erste
Anschlussklemme
- 10
- zweite
Anschlussklemme
- 12
- Lichtbogenleitschiene
- 13
- Justiermittel
- 14
- erstes
Leiterstück
- 15
- Lichtbogenlöschkammer
- 16
- magnetischer
Auslöser
- 17
- Kontakthebel
- 18
- bewegliches
Kontaktstück
- 19
- festes
Kontaktstück
- 20
- Litze
- 21
- Lagerstelle
- 22
- Wirklinie
- 23
- Wirklinie
- 24
- Wirklinie
- 25
- Wirklinie
- 26
- Wirklinie
- 27
- Schaltknauf
- 29
- Klemmenschiene
- 30
- Festkontaktleitschiene
- 31
- Fortsatz
- 32
- erster
Schenkel
- 33
- Verbindungsstelle
- 34
- thermischer
Auslöser
- 41
- Haltearm
- 42
- Kontaktarm
- 43
- Fahne
- 61
- Befestigungsfläche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102008006863
A1 [0003, 0023]
- - DE 4445170 A1 [0004]