DE102011008832A1

DE102011008832A1 - Installationsschaltgerät

Info

Publication number: DE102011008832A1
Application number: DE102011008832A
Authority: DE
Inventors: Joachim WENDEL; Roland Ritz; Dipl.-Ing. Becker Joachim
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-07-19
Also published as: CN202352597U; EP2479770A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Installationsschaltgerät (1), mit einem Strompfad, der in einem Gehäuse (12) zwischen einer ersten und einer zweiten Anschlussklemme (13, 14) verläuft, und der an wenigstens einer ein feststehendes (2) und ein bewegliches Kontaktstück (3) umfassenden Kontaktstelle (4) geöffnet und geschlossen werden kann, mit einem von dem Strom des Strompfades wenigstens teilweise durchflossenen Kontakthebel (5), der mit dem wenigstens einen beweglichen Kontaktstück (4) versehen ist, mit einem elektromagnetischen Kurzschlussstromauslöser (6), der einen Magnetkreis mit Luftspalt umfasst, und mit einem Schaltwerk (8), das einen zwischen einer Ruhelage und einer Auslösungslage verschwenkbaren Schlaghebel (21) umfasst. Der Kontakthebel (5) ist zumindest teilweise in dem Luftspalt des Magnetkreises angeordnet, so dass im Kurzschlussfall aufgrund der Wechselwirkung des Stromflusses mit dem magnetischen Fluss innerhalb des Luftspaltes eine zu einer schnellen Öffnung der wenigstens einen Kontaktstelle (4) führende elektrodynamische Kraftwirkung auf den Kontakthebel (5) entstehen kann. Das Schaltwerk (8) wirkt über eine erste Wirkverbindungslinie (9) auf den Kontakthebel (5) zum Öffnen und/oder Offenhalten der Kontaktstelle (4). Im Fall einer Kurzschlussauslösung wirkt der Kontakthebel (5) über eine dritte Wirkverbindungslinie (11) auf das Schaltwerk (8) zum Offenhalten der Kontaktstelle (4), wobei der Kontakthebel (5) über einen Umlenkhebel (47) mit dem Schlaghebel (21) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Installationsschaltgerät mit einem Strompfad, der in einem Gehäuse zwischen einer ersten und einer zweiten Anschlussklemme verläuft, und der an wenigstens einer ein feststehendes und ein bewegliches Kontaktstück umfassenden Kontaktstelle geöffnet und geschlossen werden kann, mit einem von dem Strom des Strompfades wenigstens teilweise durchflossenen Kontakthebel, der mit dem wenigstens einen beweglichen Kontaktstück versehen ist, mit einem elektromagnetischen Kurzschlussstromauslöser der einen Magnetkreis mit Luftspalt umfasst, und mit einem Schaltwerk, das einen zwischen einer Ruhelage und einer Auslösungslage verschwenkbaren Schlaghebel umfasst, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Installationsschaltgeräte können beispielsweise Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter, Motorschutzschalter oder selektive Hauptleitungsschutzschalter sein.
Ein gattungsgemäßer Leistungsschutzschalter ist beispielsweise in der DE 10 2008 006 863 A1 gezeigt. In einem solchen im Stand der Technik bekannten Leitungsschutzschalter erfolgt die Abschaltung eines Kurzschlussstromes mit Hilfe eines Schlagankers. Das Feld einer von dem Strom durchflossenen Magnetspule erregt den Magnetkreis innerhalb des elektromagnetischen Kurzschlussstromauslösers, durch elektrodynamische Wechselwirkung wird dadurch der Schlaganker bewegt. Mit dem Schlaganker ist ein Schlagstift gekoppelt, der den Kontakthebel aufschlägt, so dass die Kontaktstelle geöffnet wird, und der gleichzeitig auf das Schaltwerk einwirkt, was zur Entklinkung des Schaltwerks und damit zur dauerhaften Offenhaltung der Kontaktstelle führt, so lange, bis das Schaltwerk wieder verklinkt wird und die Kontaktstelle daraufhin erst wieder geschlossen werden kann.
Die Überstromauslösung erfolgt bei bekannten Installationsschaltgeräten mit Hilfe eines thermomechanischen Auslöseelementes, meistens eines Streifens aus Thermobimetall. Der Überstrom verursacht eine Erwärmung des Thermobimetallstreifens und dessen daraus resultierende Ausbiegung. In ausgebogenem Zustand entklinkt der Thermobimetallstreifen über eine entsprechende Anbindung mittels eines Schaltwerkbetätigungsgliedes das Schaltwerk, worauf hin die Kontaktstelle ebenfalls dauerhaft geöffnet wird, so lange, bis das Schaltwerk wieder verklinkt wird und die Kontaktstelle daraufhin erst wieder geschlossen werden kann.
Bei einem Leitungsschutzschalter ist der Kontakthebel meistens als an einer Achse schwenkbar gelagerter einarmiger oder Doppelarmhebel ausgeführt, an dessen einem freien Ende das bewegliche Kontaktstück befestigt ist. Bei einem Motorschutzschalter wird als Kontakthebel üblicherweise eine verschieblich gelagerte Doppelkontaktbrücke verwendet, die an ihren beiden freien Enden je ein bewegliches Kontaktstück trägt, welche beiden beweglichen Kontaktstücke mit je einem festen Kontaktstück zusammenwirken, so dass damit zwei Kontaktstellen gebildet sind und die Schaltleistung sich auf zwei Kontaktstellen verteilen kann, so dass jede einzelne Kontaktstelle bei einer Kurzschlussabschaltung weniger stark belastet wird.
Bei bekannten Installationsschaltgeräten ist jedoch die Ansprechgeschwindigkeit des Magnetauslösers begrenzt, da mehrere mechanische Teilsysteme umfasst sind, deren jedes eine gewisse mechanische Trägheit hat. Damit ist auch die Strombegrenzung im Kurzschlussfall begrenzt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät so weiterzubilden, dass eine schnellere Kurzschlussstromabschaltung erreicht werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß also ist der Kontakthebel zumindest teilweise in dem Luftspalt des Magnetkreises angeordnet, so dass im Kurzschlussfall aufgrund der Wechselwirkung des Stromflusses mit dem magnetischen Fluss innerhalb des Luftspaltes eine zu einer schnellen Öffnung der wenigstens einen Kontaktstelle führende elektrodynamische Kraftwirkung auf den Kontakthebel entstehen kann, und das Schaltwerk wirkt über eine erste Wirkverbindungslinie auf den Kontakthebel zum Öffnen und/oder Offenhalten der Kontaktstelle, und im Fall einer Kurzschlussauslösung wirkt der Kontakthebel über eine dritte Wirkverbindungslinie auf das Schaltwerk zum Offenhalten der Kontaktstelle, wobei der Kontakthebel über einen Umlenkhebel mit dem Schlaghebel gekoppelt ist.
Ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät hat den Vorteil, dass die Kurzschlussstromabschaltung schneller erfolgt als bei einem herkömmlich bekannten Gerät, wobei die weiteren funktionalen Eigenschaften, wie die Überstromauslösung, die dauerhafte Offenhaltung der Kontaktstelle nach Entklinken des Schaltwerks, das Wiedereinschalten nach erneuter Verklinkung des Schaltwerks, etc., weiterhin wie gewohnt zur Verfügung stehen.
Die magnetische Kurzschlussstromauslösung wie in dem erfindungsgemäßen Installationsschaltgerät verwendet hat den Vorteil, dass eine direkte Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Fluss oder Feld des Magnetkreises und dem Kontakthebel stattfinden kann. Dadurch kann die Öffnung der Kontaktstelle sehr viel schneller erfolgen als bei im Stand der Technik in Leitungsschutzschaltern verwendeten Schlagankersystemen, bei denen ja, wie bereits erwähnt, aufgrund der mechanischen Trägheit der beteiligten beweglichen Komponenten, die Auslösegeschwindigkeit begrenzt ist. Bei der magnetischen Kurzschlussstromauslösung wie in dem erfindungsgemäßen Installationsschaltgerät verwendet wirkt auf den Kontakthebel eine Kraft, die auf der als Lorentz-Kraft bekannten Kraftwirkung eines magnetischen Feldes auf eine in dem Feld bewegte elektrische Ladung resultiert. Diese Kraftwirkung erfolgt unmittelbar, ohne Zwischenschaltung mechanischer Komponenten wie beweglicher Anker oder Schlagstift. Um eine dauerhafte Offenhaltung der Kontaktstelle zu gewährleisten, wirkt erfindungsgemäß der Kontakthebel selbst auf das Schaltwerk zu dessen Offenhaltung. Der Kontakthebel übernimmt erfindungsgemäß also eine zusätzliche Funktion, neben der des Tragens des beweglichen Kontaktes noch diejenige der Entklinkung des Schaltwerkes. Im Fall der Überstromauslösung erfolgt die Öffnung und Offenhaltung der Kontaktstelle wie bekannt über das Schaltwerk.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Umlenkhebel ein Doppelarmhebel und in einer gehäusefesten Achse verschwenkbar gelagert, wobei ein erster Teilarm des Umlenkhebels mit dem Kontakthebel und ein zweiter Teilarm des Umlenkhebels mit dem Schlaghebel gekoppelt sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in einer Aussparung des zweiten Arms des Umlenkhebels ein Einlegeteil längsverschieblich gelagert und in Richtung auf die Frontseite des Gehäuses hin federnd beaufschlagt, wobei das Einlegeteil die Kopplung zu dem Schlaghebel herstellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind an dem Schlaghebel ein dem Einlegeteil zugewandter Wirkfortsatz und an dem Einlegeteil eine dem Wirkfortsatz zugewandte Nut ausgebildet, wobei in einer ersten Stellung des Einlegeteils der Wirkfortsatz des Schlaghebels an dem Einlegeteil sich abstützt, und wobei in einer zweiten Stellung des Einlegeteils der Wirkfortsatz des Schlaghebels in der Nut verschieblich aufgenommen ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Kontakthebel als bewegliche Kontaktbrücke ausgebildet, die mit zwei beweglichen Kontaktstücken versehen ist, welche mit zwei feststehenden Kontaktstücken zur Bildung zweier Kontaktstellen zusammenwirken, wobei der Kontakthebel durch die rückstellende Kraft einer Kontaktdruckfeder in Richtung zu den feststehenden Kontaktstücken hin beaufschlagt ist. Damit ist eine Doppelkontaktstelle geschaffen, die den Vorteil hat, dass jede einzelne Teil-Kontaktstelle bei einer Kurzschlussstromabschaltung weniger stark belastet wird als bei einer einzigen Kontaktstelle.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Übertragungshebel vorgesehen und in einer gehäusefesten Achse verschwenkbar gelagert, wobei der Übertragungshebel die rückstellende Kraft der Kontaktdruckfeder auf den Kontakthebel überträgt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist an dem Kontakthebel ein Ansatz mit einem Langloch ausgebildet, und an dem Umlenkhebel ist ein Koppelfortsatz ausgebildet, der in dem Langloch geführt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Schaltwerk mit einem Verriegelungshebel versehen, dessen eines Ende ein Ansatzteil trägt, wobei bei einer durch das Schaltwerk bewirkten Öffnung oder Offenhaltung der Kontaktstelle der Verriegelungshebel mit seinem Ansatzteil den Kontakthebel zur Öffnung der Kontaktstelle beaufschlagt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung trägt das Ansatzteil eine Kunststoffauflage zur Verbesserung der Gleiteigenschaften, wenn das Ansatzteil auf den Ansatz am Kontakthebel drückt..
Die erfindungsgemäß vorteilhafte Wirkung ist die folgende. Im eingeschalteten Zustand wird die Kontaktkraft durch die Kontaktdruckfeder über den Kontakthebel erzeugt. Es besteht keine mechanische Verbindung zwischen dem Schaltwerk und der Kontaktbrücke. Bei einer Ausschaltung von Hand wird die Kontaktbrücke über den Verriegelungshebel geöffnet. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften ist der Verriegelungshebel im Bereich der Kontaktierung mit der Kontaktbrücke mit einer Kunststoffauflage versehen. Die besondere Form der Kunststoffauflage stellt sicher, dass auch bei Nachsinken der Kontaktbrücke durch Abbrand ein Abstand zwischen Kontaktbrücke und Verriegelungshebel gewährleistet ist und gleichzeitig im ausgeschalteten Zustand die erforderliche Kontaktöffnungsstrecke erreicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Installationsschaltgerät mit einem Überstromauslöser versehen, der ein Schaltwerkbetätigungsglied umfasst, das bei einer Überstromauslösung von einer Ruhestellung in eine Auslösestellung übergeht, und im Fall einer Überstromauslösung wirkt der Überstromauslöser über eine zweite Wirkverbindungslinie auf das Schaltwerk zum Öffnen und Offenhalten der Kontaktstelle durch das Schaltwerk.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Schaltwerkbetätigungsglied des Überstromauslösers mit einem Überstrom-Magnetkreis gekoppelt, wobei die auf das Schaltwerkbetätigungsglied wirkende Kraft durch das Magnetfeld des Überstromes hervorgerufen ist, wobei das Schaltwerkbetätigungsglied zur Einstellung der Auslöseverzögerungszeit an ein elektromagnetisches Dämpfungselement gekoppelt ist, und wobei das Schaltwerkbetätigungsglied zur Einstellung der Überstrom-Auslöseschwelle mit einem Einstellglied gekoppelt ist. In dieser sehr vorteilhaften Ausführungsform ist auch die Überstromauslösung als magnetisches Auslösesystem realisiert. Dies hat den Vorteil, dass die Überstromauslösung temperaturunabhängig erfolgen kann. Denn bei den im Stand der Technik bekannten Thermobimetallauslösern verformt sich das Bimetall auch bei einer Änderung der Umgebungstemperatur, weshalb ein solcher Überstromauslöser nach dem Stand der Technik meistens mit einer Kompensationsvorrichtung gekoppelt sein muss. Der erfindungsgemäß in dem Installationsschaltgerät verwendete magnetische Überstromauslöser zeigt keine Temperaturabhängigkeit.
Bezüglich der Anordnung der Funktionsbaugruppen im Inneren des Gehäuses eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, dass der Kurzschlussstromauslöser und der Überstromauslöser in Flussrichtung des Stromes durch den Strompfad gesehen hintereinander in dem Gehäuse angeordnet sind. Die ermöglicht eine besonders gute Raumausnutzung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat das Gehäuse in etwa die Form eines umgedrehten T, mit einer Frontseite, und ist an der Frontseite mit einem Betätigungshebel zur manuellen Betätigung des Schaltwerks versehen, wobei das Schaltwerk zwischen dem Kurzschlussstromauslöser und der Frontseite in dem Gehäuse angeordnet. In weiter vorteilhafter Ausführungsform ist das Schaltwerk im Bereich des Längsstegs der T-Form des Gehäuses angeordnet, und der Überstromauslöser und der Kurzschlussauslöser sind im Bereich des Querstegs der T-Form des Gehäuses angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat das Gehäuse eine der Frontseite gegenüber liegende Befestigungsseite, die mit Befestigungsmitteln zum Aufrasten des Gehäuses auf eine Normprofiltragschiene versehen ist. Ein solches Befestigungsmittel ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine in etwa U-förmige Aussparung, die von einer feststehenden Nase und einer an einem verschieblich gelagerten und federnd in Richtung auf die feststehende Nase hin beaufschlagten Schieber angebrachten beweglichen Nase begrenzt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes,
2 eine Einsicht in das geöffnete Gehäuseunterteil eines erfindungsgemäßen nstallationsschaltgerätes,
3 eine vergrößerte Teilansicht der Kopplungsstelle zwischen dem Kontakthebel und dem Schaltwerk gemäß der Ansicht von 2
Es werde zunächst die 1 betrachtet. Diese zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes 1, hier eines Leitungsschutzschalters, mit einem Gehäuse 12, das eine Frontseite 15 und eine Befestigungsseite 17 hat. An der Befestigungsseite 17 hat das Gehäuse 12 eine U-förmige Aussparung, die von einer feststehenden Nase 18 und einer an einem verschieblich gelagerten und mittels einer Feder 30 federnd in Richtung auf die feststehende Nase 18 hin beaufschlagten Schieber 31 angebrachten beweglichen Nase 19 begrenzt ist, zum Aufrasten des Gehäuses 12 auf eine Normprofiltragschiene, in an sich bekannter Art und Weise.
Zwischen einer ersten Anschlussklemme 13 an einer ersten Schmalseite und einer zweiten Anschlussklemme 14 an einer gegenüberliegenden zweiten Schmalseite des Gehäuses verläuft ein Strompfad, unter anderem über Leiterstücke 49, 49', 49'', durch das Gehäuse, der an einer Doppelkontaktstelle 4, 4' geöffnet und geschlossen werden kann. Dazu befindet sich im Strompfad ein als bewegliche Kontaktbrücke ausgebildeter Kontakthebel 5, der mit zwei beweglichen Kontaktstücken 3, 3' versehen ist, welche mit zwei feststehenden Kontaktstücken 2, 2' zur Bildung der Doppelkontaktstelle 4, 4' zusammenwirken.
Der Kontakthebel 5 ist in einem magnetischen Kurzschlussauslöser 6 integriert, der einen Magnetkreis mit Luftspalt umfasst. Ein solcher magnetischer Kurzschlussauslöser ist beispielsweise aus der WO 2010/130414 A1 bekannt. Der Kontakthebel 5 ist dabei zumindest teilweise in dem Luftspalt des Magnetkreises angeordnet, so dass im Kurzschlussfall aufgrund der Wechselwirkung des Stromflusses mit dem magnetischen Fluss innerhalb des Luftspaltes eine elektrodynamische Kraftwirkung auf den Kontakthebel 5 entstehen kann, die den Kontakthebel 5 sehr schnell in Richtung auf die Befestigungsseite 17 hin beschleunigt und damit die beweglichen Kontaktstücke 3, 3' von den festen Kontaktstücken 2, 2' wegreißt und die Doppelkontaktstelle 4, 4' somit sehr schnell öffnet. Die Öffnung der Kontaktstellen 4, 4' kann hier in einer Zeit von unter einer Millisekunde erfolgen, was schneller ist, als es mit herkömmlichen elektromagnetischen Schlagankersystemen erreichbar wäre.
Im Anschluss an den magnetischen Kurzschlussstromauslöser 6 verläuft der Strompfad durch einen Überstromauslöser 7, und von dort zu der Anschlussklemme 14. Der Überstromauslöser 7 ist ein magnetisch wirkender Überstromauslöser, wie er beispielsweise in der WO 2010/133346 A1 beschrieben ist.
Wie man sieht, hat das Gehäuse 12 in etwa die Form eines auf dem Kopf stehenden T. Der Strompfad mit dem magnetischen Auslöser 6 und dem Überstromauslöser 7 verläuft im Wesentlichen im quer verlaufenden Steg der T-Form. In dem senkrechten Steg der T-Form befindet sich ein mechanisches Schaltwerk 8, das mit einem Betätigungshebel 16 versehen ist und mit diesem betätigt werden kann, wobei der Betätigungshebel 16 in einer gehäusefesten Achse 32 gelagert ist und von der Frontseite 15 heraussteht und von außerhalb des Gehäuses bedient werden kann. Das Schaltwerk 8 ist in Anlehnung an das in der DE 10 2008 006 863 A1 beschriebene Schaltwerk ausgeführt, wie auch in der 2 und insbesondere in der 3 deutlich wird. Es umfasst einen Auslösehebel 20 und einen Klinkenhebel 23, die zusammen eine Verklinkungsstelle bilden. Der Klinkenhebel 23 hat ein Langloch 24, in dem ein Bügel 25 geführt ist, dessen anderes Ende mit dem Betätigungshebel, hier in 2 auch als Schaltgriff 22 bezeichnet, gekoppelt ist. Ferner umfasst das Schaltwerk einen Zwischenhebel 26, dessen eines Ende mit dem Bügel 25 und dessen gegenüberliegendes andere Ende mit einem ersten Ende eines Verriegelungshebels 27 schwenkbar gekoppelt ist. Der Verriegelungshebel 27 ist in einer gehäusefesten Achse 33 schwenkbar gelagert. Eine als Schenkelfeder ausgeführte Schaltwerksfeder 34, deren einer Schenkel 35 gehäusefest abgestützt ist, beaufschlagt den Verriegelungshebel 27 mit einer Kraft, die ihn im Uhrzeigersinn um die Achse 33 drehen will. Das andere Ende 44 des Verriegelungshebels 27 trägt ein in etwa rechtwinklig angeformtes Ansatzteil 45, das eine Kunststoffauflage 46 trägt.
Weiterhin umfasst das Schaltwerk einen als Doppelarmhebel ausgeführten Schlaghebel 21, der um eine gehäusefeste Achse 36 verschwenkbar gelagert ist und mit seinem ersten Arm 37 bei Verschwenken im Uhrzeigersinn auf den Auslösehebel 20 einwirkt und diesen entgegen dem Uhrzeigersinn wegdrückt, so dass dann die Verklinkungsstelle entklinkt wird.
Im eingeschalteten Zustand wird der Kontakthebel 5 mittels einer Kontaktdruckfeder 38, in 1 nicht dargestellt, siehe aber in 2, in Richtung auf die Frontseite hin nach oben gedrückt, so dass die Doppelkontaktstelle 4, 4' geschlossen ist und Strom fließen kann. Dazu ist ein als Doppelarmhebel ausgeführter Übertragungshebel 39 vorgesehen, der um eine gehäusefeste Achse 40 verschwenkbar gelagert ist. Dessen erster Schenkel 41 ist an einen Ansatzarm 42 des Kontakthebels 5, der nach oben aus dem Kurzschlussstromauslöser 6 herausschaut, angekoppelt. Der zweite Schenkel 43 des Übertragungshebels ist von der Kontaktdruckfeder 38, hier eine Zylinderfeder, die mit ihrem anderen Ende gehäusefest abgestützt ist, beaufschlagt, und zwar entgegen dem Uhrzeigersinn. Daher versucht die Kontaktdruckfeder 38 im eingeschalteten Zustand, wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, über den Übertragungshebel 39 den Kontakthebel 5 nach oben zu ziehen und damit die Kontaktstellen 4, 4' geschlossen zu halten.
Im eingeschalteten Zustand ist die Verklinkungsstelle zwischen dem Auslösehebel 20 und dem Klinkenhebel 23 verklinkt und der Schaltgriff 22 befindet sich in der nach rechts verschwenkten Position. Über die Hebelkette Schaltgriff 22 – Bügel 25 – Zwischenhebel 26 wird jetzt der Verriegelungshebel 27 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, so weit, dass die Kunststoffauflage 46 an seinem Ansatzteil 45 hinreichend weit von dem Ansatz 42 des Kontakthebels 5 entfernt ist, so dass der Kontakthebel 5 von dem Übertragungshebel 39 unter Einwirkung der Kontaktdruckfeder 38 zum Schließen der Kontaktstellen 4, 4' nach oben gezogen werden kann.
Wenn manuell ausgeschaltet werden soll, wird der Schaltgriff 22 aus seiner in der 1 gezeigten Einschaltstellung in die Ausschaltstellung nach links, also entgegen dem Uhrzeigersinn, verschwenkt. Dabei wird im Inneren des Schaltwerks 8 die Verklinkungsstelle zwischen dem Auslösehebel 20 und dem Klinkenhebel 23 entklinkt, indem der Auslösehebel unter Einwirkung des Schaltgriffes 22 nach rechts verschwenkt wird. Das hat zu Folge, dass die starre Hebelkette zusammenbricht, so dass der Zwischenhebel 26 frei kommt und nach rechts gleiten kann. Die rückstellende Kraft der Schaltwerksfeder 34 kann jetzt den Verriegelungshebel so im Uhrzeigersinn so verschwenken, dass er mit der Kunststoffauflage 46 an seinem Ansatzteil 45 die Kontaktbrücke 5 nach unten in ihre Öffnungslage drückt, entgegen der rückstellenden Kraft der Kontaktdruckfeder 34. Anschließend verklinkt sich die Verklinkungsstelle wieder und das Schaltwerk ist wieder zum Einschalten bereit.
Zum manuellen Einschalten wird bei verklinkter Verklinkungsstelle der Schaltgriff 22 zurück in seine Einschaltstellung verschwenkt. Dabei wird die Verschwenkungsbewegung des Betätigungshebels 22 über die – im verklinkten Zustand wieder starre – Hebelkette in eine Schubbewegung nach links umgesetzt, die auf den Verriegelungshebel 27 wirkt und diesen entgegen der rückstellenden Kraft der Schaltwerksfeder 34 so verschwenkt, dass die Kunststoffauflage 46 an seinem Ansatzteil 45 die Kontaktbrücke 5 freigibt. Diese wird sogleich von dem Übertragungshebel 39 unter Einwirkung der Kontaktdruckfeder 38 wieder in ihre Ruheposition nach oben gedrückt. Die Doppelkontaktstelle 4, 4' ist wieder geschlossen.
In der 1 ist die soeben beschriebene Wirkverbindung zwischen dem Schaltwerk 8 und dem Kontakthebel 5 durch die erste Wirkverbindungslinie 9 angedeutet.
Im Falle einer Kurzschlussstromauslösung wird der Kontakthebel 5 sehr schnell nach unten in den Kurzschlussstromauslöser 6 hineingezogen, mit einer Kraft, die größer ist als die rückstellende Federkraft der Kontaktdruckfeder 38. Der Ansatz 42 des Kontakthebels 5 ist über einen Umlenkhebel 47, siehe 2, mit dem Schlaghebel 21 gekoppelt, und zwar derart, dass der Umlenkhebel den Schlaghebel im Uhrzeigersinn verschwenkt, wenn der Kontakthebel 5 nach unten in den Kern des Kurzschlussstromauslösers 6 hineingezogen wird. Das Verschwenken des Schlaghebels im Uhrzeigersinn bewirkt dessen Krafteinwirkung auf den Auslösehebel und ein verschwenken des Auslösehebels, so dass die Verklinkungsstelle des Schaltwerks entklinkt wird, was, wie oben beschrieben, zur Folge hat, dass der Kontakthebel 5 von dem Verriegelungshebel 27 in der geöffneten Stellung gehalten wird. Die Kontaktstelle 4, 4' ist durch den Kurzschlussstromauslöser 6 sehr schnell geöffnet worden, das Schaltwerk wurde entklinkt und bewirkt eine dauerhafte Offenhaltung der Kontaktstelle 4, 4', so lange, bis von Hand wieder eingeschaltet wird.
In Verbindung mit 3 soll nun die Kopplung des Kontakthebels 5 über den Umlenkhebel 47 mit dem Schlaghebel 21 des Schaltwerks näher beschrieben werden. In der 3 ist auch ein Überstromauslöser 7 angedeutet, an dessen Welle 48 ein Steuerkurvenkörper 51 ausgebildet ist, der ebenfalls mit dem Schlaghebel 21 gekoppelt ist.
Die Baugruppe des Umlenkhebels 47 besteht aus vier Teilen, dem eigentlichen Umlenkhebel 47, einem Einlegeteil 56, einer Druckfeder und einem Stift.
Der Umlenkhebel 47 dient als Bindeglied zwischen dem Kontakthebel 5 und dem Schaltwerk des Installationsschaltgerätes.
Der Umlenkhebel 47 wird auf eine vorgegebene Achse 57 im Gehäuseunterteil gesteckt – im Folgenden auch als Drehachse bezeichnet. An seinem ersten Teilarm 54 ist ein Stift als Koppelfortsatz ausgebildet, der in das dafür vorgesehene Langloch 58 in dem Ansatz 42 der Kontaktbrücke 5 gesteckt ist.
Der Umlenkhebel 47 hat verschiedene Aufgaben zu übernehmen:
a.) Betätigen des Schlaghebels 5 im Kurzschlussfall.
Der Umlenkhebel 47 befindet sich zunächst in der Grundstellung, und das Einlegeteil 56 wird über die Druckfeder innerhalb der Aussparung in dem zweiten Arm 55 des Umlenkhebels 47 nach vorne, in Richtung auf die Frontseite 15 hin, gedrückt, wodurch es sich seitlich mit dessen Kontaktfläche auf Abstand in korrekter Position zum Anschlagen an den Wirkfortsatz, einen Bolzen, des Schlaghebels 21 befindet.
Im Kurzschussfall wird die Kontaktbrücke 5 in den Magnetkern des Kurzschlussstromauslösers 6 gezogen und drückt dadurch auf den Stift des Umlenkhebels 47. Der Umlenkhebel 47 beginnt sich zu drehen, und durch den Kontakt zwischen dem Einlegeteil 56 und dem Bolzen am Schlaghebel 21 wird der Schlaghebel 21 ebenso in Drehung versetzt.
Der Kontakt zwischen dem Einlegeteil 56 und dem Bolzen des Schlaghebels 21 bleibt bestehen, bis die Auslösung des Schaltwerks erfolgt. Hierzu wird das Einlegeteil 56 innerhalb des Umlenkhebels 47 leicht nach hinten, in Richtung auf die Befestigungsseite 17 hin, gedrückt entsprechend einer Anschlagkurve, die sich an der oberen gehäuseschale befindet und dann mit dem Einlegeteil 56 in Eingriff kommt, wenn das Gehäuse geschlossen ist. Das Gehäuse ist hier nämlich in der sogenannten Schalenbauweise aufgebaut, es besteht aus zwei Gehäusehalbschalen, die längs einer umlaufenden Fügekante zusammengefügt werden. Die wesentlichen Teilbaugruppen des Installationsschaltgerätes werden in der unteren Gehäusehälfte eingesetzt, zum Abschluss der Montage wird dann die obere Gehäusehälfte, das Gehäuseoberteil, aufgesetzt und mit dem Unterteil verbunden.
Befindet sich die Kontaktbrücke 5 in geöffneter Stellung, etwa wenn das Schaltwerk verriegelt ist, so hat das Einlegeteil 56 des Umlenkhebels 47 die Anschlagkurve des Gehäuseoberteils wieder verlassen und wird durch die anliegende Druckfeder nach vorne, in Richtung auf die Frontseite 15 hin, gedrückt, wodurch das Einlegeteil 56 eine Nut in die Bewegungsbahn des Bolzens des Schlaghebels schiebt und diese für die Bewegung des Schlaghebels freigibt.
b.) Zurückschwingen des Schlaghebels zulassen
Der gedrehte Schlaghebel 21 wird vom Auslösehebel 20 in die Ausgangsposition zurückgedrückt. Dadurch, dass das Einlegeteil 56 im Umlenkhebel 47 nach vorne, auf die Frontseite 15 hin, gedrückt ist und die Nut im Einlegeteil 56 nun auf der Bewegungsbahn des Bolzens vom Schlaghebel 21 liegt, kann dieser in seine Ausgangsposition zurück schwingen, ohne auf Widerstand zu stoßen.
c.) Zurückkehren zur Grundstellung und Wiederherstellung Verbindung zwischen dem Umlenkhebel und dem Schlaghebel
Beim Wiedereinschalten des Installationsschaltgerätes muss der Schlaghebel 21 in dessen Ausgangsposition verbleiben, und es darf kein Verklemmen mit dem Umlenkhebel 47 stattfinden. Daher ist im Einlegeteil 56 noch eine zweite Nut vorhanden. Wird das Installationsschaltgerät wieder eingeschaltet, so geht die Kontaktbrücke 5 nach oben, bis die beiden Kontaktstellen 4, 4' geschlossen sind und verdreht dabei über den mitgenommenen Stift des Umlenkhebels 47 den Umlenkhebel 47 zurück in dessen Grundstellung. Auf dem Weg dorthin bewegt sich der Bolzen des Schlaghebels 21 auf der Bahn der zweiten Nut des Einlegeteils 56. Die Bahnführung der zweiten Nut ist so gestaltet, dass durch die Bahnführung der zweiten Nut und des gleichzeitigen Folgens des Einlegeteils 56 entlang der Anschlagkurve des Gehäuseoberteils, zusammen mit dem Federdruck auf das Einlegeteil 56, der Schlaghebel 21 während des Drehens vom Umlenkhebel 47 auf seiner Ausgangsposition festgehalten wird.
Ist der Umlenkhebel 47 so weit zurück gedreht, dass der Bolzen des Schlaghebels 21 die Bahn der zweiten Nut wieder verlassen hat, endet auch die Zwangsführung des Einlegeteils 56 an der Anschlagkurve des Gehäuseoberteils, und die Druckfeder drückt das Einlegeteil 56 vollständig nach vorne, in Richtung auf die Frontseite 15 hin, wodurch sich die seitliche Kontaktfläche des Einlegeteils 56 vom Umlenkhebel wieder auf Abstand in korrekter Position zum Anschlagen an den Bolzen des Schlaghebels 21 befindet. Hierdurch ist der Ausgangzustand des Schalters wieder hergestellt.
d.) Bewegungsfreiheit des Schlaghebels 21 für eine Auslösung über den Überstromauslöser 7.
Der Umlenkhebel 47 ist so konzipiert, dass der Schlaghebel 21 bei Auslösung mittels
Des Überstromauslösers durch die Steuerkurve an dem Steuerkurvenkörper 51 verdreht werden kann, ohne dass eine Beeinflussung des Schlaghebels 21 durch den Umlenkhebel 47 erfolgt. In diesem Fall bleibt der Umlenkhebel 47 bis zur Entklinkung des Schaltwerkes unbeeinflusst in seiner Grundstellung und wird danach durch die Verriegelung der Kontaktbrücke 5, wie in Punkt a) beschrieben, verdreht.
Der Überstromauslöser 7 ist ein magnetisch wirkender Überstromauslöser, wie in der WO 2010/133346 A1 beschrieben. An ihm ist ein Schaltwerkbetätigungsglied in Form einer um ihre Längsachse rotierbar gelagerten Welle 48 ausgebildet. Weiterhin umfasst der Überstromauslöser 7 ein Einstellglied 50 in Form einer Fesselfeder. Im Falle eines Überstromes übt der Magnetkreis des Überstromauslösers ein Drehmoment auf die Welle 48 aus und versucht, diese im Uhrzeigersinn zu verdrehen. Dies wird erst geschehen, wenn das auf die Welle 48 wirkende Antriebsmoment das von der Fesselfeder auf die Welle 48 ausgeübte Fesselmoment übersteigt. Damit ist die Ansprechschwelle des Überstromauslösers 7 einstellbar.
An dem freien Ende der Welle 48 ist ein Steuerkurvenkörper 51 ausgebildet. Dieser hat in etwa die Form eines Zylinders, der seitlich abschnittsweise aufgeschnitten ist. In dem Steuerkurvenkörper ist eine Steuerkurve ausgebildet. Der zweite Arm 53 des Schlaghebels 21 stützt sich an der Steuerkurve ab. Beim Verdrehen der Welle 48 sorgt die Steuerkurve dafür, dass der Schlaghebel 21 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so dass sein erster Arm auf den Auslösehebel 20 zur Entklinkung des Schaltwerkes und zur Öffnung der Kontaktstelle 4, 4' einwirken kann.
Die Kontaktstelle 4, 4' ist im Falle eines Überstromes somit durch den Überstromauslöser 7 geöffnet worden, indem die Rotationsbewegung der Welle 48 des Überstromauslösers 7 mittels der Steuerkurve 52 in eine Verschwenkungsbewegung des Schlaghebels 21 umgesetzt wird, wodurch das Schaltwerk entklinkt wird und eine dauerhafte Offenhaltung der Kontaktstelle 4, 4' bewirkt ist, so lange, bis von Hand wieder eingeschaltet wird.
Das oben beschriebene Installationsschaltgerät ist besonders vorteilhaft einsetzbar zur Absicherung von Stromkreisen bei niedriger Nennspannung, beispielsweise von 60 V, AC oder DC, denn wegen der durch den elektrodynamischen Kurzschlussstromauslöser 6 bewirkten sehr schnellen Abschaltung eines Kurzschlussstromes ist keine Lichtbogenlöscheinrichtung erforderlich; da die Anoden-Kathodenspannung ist bereits so groß ist, dass sie die 60 V Nennspannung überschreitet, so dass damit der Strom unterbrochen wird; es wird keine zusätzliche Lichtbogenspannung benötigt, um der an den Klemmen anliegenden Spannung zur Abschaltung entgegenzuwirken. Ebenso vorteilhaft einsetzbar ist das oben beschriebene Installationsschaltgerät bei Anwendungen mit einer stark schwankenden Umgebungstemperatur, denn aufgrund des nach einem magnetischen Prinzips arbeitenden Überstromauslösers ist keine Temperaturkompensation des Überstromauslösers erforderlich.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch weitere beliebige Kombinationen bevorzugter Ausführungsformen sowie einzelner Ausgestaltungsmerkmale oder Weiterbildungen, sofern diese sich nicht gegenseitig ausschließen.
Bezugszeichenliste

1: elektrisches Installationsschaltgerät
2, 2': feststehendes Kontaktstück
3, 3': bewegliches Kontaktstück
4, 4': Kontaktstelle
5: Kontakthebel
6: Kurzschlussstromauslöser
7: Überstromauslöser
8: Schaltwerk
9: erste Wirkverbindungslinie
10: zweite Wirkverbindungslinie
11: dritte Wirkverbindungslinie
12: Gehäuse
13: Anschlussklemme
14: Anschlussklemme
15: Frontseite
16: Betätigungshebel
17: Befestigungsseite
18: Befestigungsmittel, feste Nase
19: Befestigungsmittel, bewegliche Nase
20: Auslösehebel
21: Schlaghebel
22: Schaltgriff
23: Klinkenhebel
24: Langloch im Klinkenhebel
25: Bügel
26: Zwischenhebel
27: Verriegelungshebel
30: Feder
31: Schieber
32: gehäusefeste Achse
33: gehäusefeste Achse
34: Schaltwerksfeder
35: Schenkel der Schenkelfeder
36: gehäusefeste Achse
37: erster Arm des Schlaghebels
38: Kontaktdruckfeder
39: Übertragungshebel
40: gehäusefeste Achse des Übertragungshebels
41: erster Schenkel des Übertragungshebels
42: Ansatz am Kontakthebel
43: zweiter Schenkel des Übertragungshebels
44: anderes Ende des Verriegelungshebels
45: Ansatzteil
46: Kunststoffauflage
47: Umlenkhebel
48: Welle
49 49', 49'': Leiterstücke
50: Fesselfeder
51: Steuerkurvenkörper
54: erster Teilarm des Umlenkhebels
55: zweiter Teilarm des Umlenkhebels
56: Einlegeteil
57: feste Achse des Umlenkhebels
58: Langloch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008006863 A1 [0003, 0036]
WO 2010/130414 A1 [0034]
WO 2010/133346 A1 [0035, 0058]

Claims

Elektrisches Installationsschaltgerät (1), mit einem Strompfad, der in einem Gehäuse (12) zwischen einer ersten und einer zweiten Anschlussklemme (13, 14) verläuft, und der an wenigstens einer ein feststehendes (2) und ein bewegliches Kontaktstück (3) umfassenden Kontaktstelle (4) geöffnet und geschlossen werden kann, mit einem von dem Strom des Strompfades wenigstens teilweise durchflossenen Kontakthebel (5), der mit dem wenigstens einen beweglichen Kontaktstück (4) versehen ist, mit einem elektromagnetischen Kurzschlussstromauslöser (6), der einen Magnetkreis mit Luftspalt umfasst, und mit einem Schaltwerk (8), das einen zwischen einer Ruhelage und einer Auslösungslage verschwenkbaren Schlaghebel (21) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakthebel (5) zumindest teilweise in dem Luftspalt des Magnetkreises angeordnet ist, so dass im Kurzschlussfall aufgrund der Wechselwirkung des Stromflusses mit dem magnetischen Fluss innerhalb des Luftspaltes eine zu einer schnellen Öffnung der wenigstens einen Kontaktstelle (4) führende elektrodynamische Kraftwirkung auf den Kontakthebel (5) entstehen kann, dass das Schaltwerk (8) über eine erste Wirkverbindungslinie (9) auf den Kontakthebel (5) zum Öffnen und/oder Offenhalten der Kontaktstelle (4) wirkt, dass im Fall einer Kurzschlussauslösung der Kontakthebel (5) über eine dritte Wirkverbindungslinie (11) auf das Schaltwerk (8) wirkt zum Offenhalten der Kontaktstelle (4), wobei der Kontakthebel (5) über einen Umlenkhebel (47) mit dem Schlaghebel (21) gekoppelt ist.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkhebel (47) ein Doppelarmhebel und in einer gehäusefesten Achse (57) verschwenkbar gelagert ist, wobei ein erster Teilarm (54) des Umlenkhebels (47) mit dem Kontakthebel (5) und ein zweiter Teilarm (55) des Umlenkhebels (47) mit dem Schlaghebel (21) gekoppelt sind.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Aussparung des zweiten Arms (55) des Umlenkhebels (47) ein Einlegeteil (56) längsverschieblich gelagert und in Richtung auf die Frontseite (15) des Gehäuses hin federnd beaufschlagt ist, wobei das Einlegeteil (56) die Kopplung zu dem Schlaghebel (21) herstellt.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schlaghebel (21) ein dem Einlegeteil (56) zugewandter Wirkfortsatz und an dem Einlegeteil (56) eine dem Wirkfortsatz zugewandte Nut ausgebildet sind, wobei in einer ersten Stellung des Einlegeteils (56) der Wirkfortsatz des Schlaghebels (21) an dem Einlegeteil (56) sich abstützt, und wobei in einer zweiten Stellung des Einlegeteils (56) der Wirkfortsatz des Schlaghebels (21) in der Nut verschieblich aufgenommen ist.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakthebel (5) als bewegliche Kontaktbrücke ausgebildet ist, die mit zwei beweglichen Kontaktstücken (3, 3') versehen ist, welche mit zwei feststehenden Kontaktstücken (2, 2') zur Bildung zweier Kontaktstellen (4, 4') zusammenwirken, wobei der Kontakthebel (5) durch die rückstellende Kraft einer Kontaktdruckfeder (38) in Richtung zu den feststehenden Kontaktstücken (2, 2') hin beaufschlagt ist.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übertragungshebel (39) vorgesehen und in einer gehäusefesten Achse (40) verschwenkbar gelagert ist, wobei der Übertragungshebel (39) die rückstellende Kraft der Kontaktdruckfeder (38) auf den Kontakthebel (5) überträgt.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kontakthebel (5) ein Ansatz (42) mit einem Langloch (58) ausgebildet ist, und dass an dem Umlenkhebel (47) ein Koppelfortsatz ausgebildet ist, der in dem Langloch (58) geführt ist.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltwerk mit einem Verriegelungshebel (27) versehen ist, dessen eines Ende ein Ansatzteil (45) trägt, wobei bei einer durch das Schaltwerk bewirkten Öffnung oder Offenhaltung der Kontaktstelle (4, 4') der Verriegelungshebel (27) mit seinem Ansatzteil (45) den Kontakthebel (5) zur Öffnung der Kontaktstelle (4, 4') beaufschlagt.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansatzteil (45) eine Kunststoffauflage (46) trägt.
Elektrisches Installationsschaltgerät einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Installationsschaltgerät mit einem Überstromauslöser (7) versehen ist, der ein Schaltwerkbetätigungsglied (48) umfasst, das bei einer Überstromauslösung von einer Ruhestellung in eine Auslösestellung übergeht, und dass im Fall einer Überstromauslösung der Überstromauslöser (7) über eine zweite Wirkverbindungslinie (10) auf das Schaltwerk (8) zum Öffnen und Offenhalten der Kontaktstelle (4) durch das Schaltwerk (8) wirkt.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussstromauslöser (6) und der Überstromauslöser (7) in Flussrichtung des Stromes durch den Strompfad gesehen hintereinander in dem Gehäuse (12) angeordnet sind.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine Frontseite (15) hat und an der Frontseite (15) mit einem Betätigungshebel (16) zur manuellen Betätigung des Schaltwerks (8) versehen ist, und dass das Schaltwerk (8) zwischen dem Kurzschlussstromauslöser (6) und der Frontseite (15) in dem Gehäuse (12) angeordnet ist.
Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltwerkbetätigungsglied (48) des Überstromauslösers mit einem Überstrom-Magnetkreis gekoppelt ist, wobei die auf das Schaltwerkbetätigungsglied (48) wirkende Kraft durch das Magnetfeld des Überstromes hervorgerufen ist, wobei das Schaltwerkbetätigungsglied (48) zur Einstellung der Auslöseverzögerungszeit an ein elektromagnetisches Dämpfungselement gekoppelt ist, und wobei das Schaltwerkbetätigungsglied (48) zur Einstellung der Überstrom-Auslöseschwelle mit einem Einstellglied (50) gekoppelt ist.