DE102014203661A1

DE102014203661A1 - Knopfelement und Schieberelement einer Verstellvorrichtung sowie Vorstellvorrichtung und Verfahren zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle

Info

Publication number: DE102014203661A1
Application number: DE102014203661.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Himmelein; Zbynek Augusta; Filip Musil
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2034-03-01
Also published as: US20150248985A1; DE102014203661B4; US9378915B2; CN104882340A; CN104882340B

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Knopfelement sowie ein Schieberelement einer Verstellvorrichtung, auf eine Verstellvorrichtung und ein Verfahren zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle sowie auf eine thermisch-magnetische Auslöseeinheit und einen elektrischen Schalter zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Stromes eines elektrischen Schaltkreises bei Auftreten eines auslösenden Ereignisses, aufweisend die Verstellvorrichtung, welche ein drehbar gelagertes Knopfelement und ein tangential beweglich gelagertes Schieberelement aufweist, wobei das Knopfelement und das Schieberelement derart wirkverbunden sind, dass die Drehbewegung des Knopfelementes in eine Tangentialbewegung des Schieberelementes übergeht.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Knopfelement sowie auf ein Schieberelement einer Verstellvorrichtung und auf eine Verstellvorrichtung sowie ein Verfahren zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle einer thermischen Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine thermisch-magnetische Auslöseeinheit eines elektrischen Schalters sowie auf den elektrischen Schalter und insbesondere einen Kompaktleistungsschalter, zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Stromes eines elektrischen Schaltkreises bei Auftreten eines auslösenden Ereignisses.
Grundlegend ist es bekannt, dass Kompaktleistungsschalter (MCCB = Molded Case Circuit Breaker) beispielsweise nach dem Prinzip der magnetischen Abstoßung bzw. der Unterbrechung bzw. Trennung der Kontakte ausgelegt sind. Hierbei öffnen sich die Kontakte, bevor der voraussichtliche Spitzenwert des Kurzschlussstromes erreicht wird. Durch die Trennung der Kontakte reduzieren sich erheblich die thermische Belastung sowie die mechanische Belastung durch den Stoßkurzschlussstrom der Systemkomponenten, welche während eines Kurzschlusses auftreten können. Ein Kompaktleistungsschalter wird beispielsweise eingesetzt, um eine Doppelfunktion zu realisieren, nämlich den Schutz einer Anlage vor Überlast- und Kurzschlussströmen sowie den Schutz von Leitungen und elektrischen Betriebsmitteln vor Schäden durch beispielsweise Erdschlüsse. Um eine Anlage vor Überlastströmen bzw. Kurzschlussströmen zu schützen, weist der Kompaktleistungsschalter, welcher auch als thermisch-magnetischer Leistungsschalter bzw. Schutzschalter bezeichnet werden kann, eine thermisch-magnetische Auslöseeinheit (TMTU = Thermal Magnetic Trip Unit) auf. Die thermisch-magnetische Auslöseeinheit weist eine thermische Auslösevorrichtung, um die elektrische Schaltung oder eine elektrische Vorrichtung vor einer Beschädigung aufgrund einer Überlast zu schützen, und eine magnetische Auslösevorrichtung, um die elektrische Schaltung oder eine elektrische Vorrichtung vor einer Beschädigung aufgrund eines Kurzschlusses zu schützen, auf.
Ein Kurzschluss und insbesondere ein elektrischer Kurzschluss ist allgemein bekannt als eine zufällige oder absichtlich entstandene leitende Verbindung zwischen zwei oder mehr leitfähigen Teilen und vornehmlich zwischen zwei Knoten der elektrischen Schaltung, durch welche die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen diesen leitfähigen Teilen auf einen Wert gleich Null oder nahezu Null fallen. Insbesondere in Bezug auf einen Kompaktleistungsschalter ist ein Kurzschluss eine anormale Verbindung zwischen zwei getrennten Phasen, die dazu bestimmt sind, getrennt oder voneinander isoliert zu werden. Ein Kurzschluss führt zu dem Vorliegen eines übermäßigen elektrischen Stroms, nämlich eines Überstroms, welcher zu einer Beschädigung, einer Überhitzung, einem Brand oder gar einer Explosion der elektrischen Schaltung und/oder des Verbrauchers führen kann. Eine Überlast ist ein im Vergleich zum Kurzschluss weniger extremer Zustand und vielmehr ein langfristiger Überstromzustand.
Es ist des Weiteren grundlegend bekannt, dass die thermische Auslösevorrichtung beispielsweise ein Bimetallelement aus wenigstens zwei aufeinander gewalzten Metallbändern mit jeweils unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Der elektrische Strom fließt beispielsweise für die Erwärmung dieses Bimetallelementes über eine entsprechende Heizwicklung oder entlang eines sich verjüngenden Stromleitungspfades, wobei aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metallbänder das Bimetallelement sich bei entsprechender aufgebrachter Wärmeenergie verbiegt bzw. krümmt. Aufgrund der Biegungsbewegung des Bimetallelementes werden beispielsweise Steuerkontakte betätigt oder ein Schaltschloss eines Schutzschalters entklinkt. Die magnetische Auslösevorrichtung bzw. die elektromagnetische Auslösevorrichtung ist beispielsweise derart aufgebaut, dass bei Auftreten eines Kurzschlusses bzw. Kurzschlussstromes der über ein Stromleitungselement fließende elektrische Strom derart groß ist, dass ein an dem Stromleitungselement angeordnetes Jochelement ein Magnetfeld erzeugt, wodurch wiederum beispielsweise ein Ankerelement angezogen wird. Aufgrund der Bewegung des Ankerelementes wird zum Beispiel ein Schaltschloss des Schutzschalters unverzögert entklinkt. Das Ankerelement bzw. der Anker ist bekannter Weise durch eine Feder und insbesondere eine Zugfeder in Position gehalten, so dass eine Bewegung des Ankerelementes in Richtung des Jochelementes entgegen der Zugkraft bzw. Federkraft der Feder folglich nur bei Auftreten einer definierten Magnetfeldstärke und folglich einer entsprechend auslösenden Kurzschlussstromstärke erfolgen kann. Kompaktleistungsschalter sind vorzugsweise Leistungsschutzschalter, welche nach einem Auslösen aufgrund einer Überlast oder eines Kurzschlussstromes wieder eingeschaltet werden können.
Insbesondere im Hinblick auf die unterschiedlichen Nennströme des elektrischen Schaltkreises, an welchem der elektrische Schalter, insbesondere der Kompaktleistungsschalter, zur Unterbrechung eines Stromflusses eines elektrischen Stromes angeordnet ist, ist es erforderlich, die Auslösecharakteristik bzw. die Auslösewerte, insbesondere hinsichtlich der Reaktionszeit, des Kompaktleistungsschalters und insbesondere der thermisch-magnetischen Auslöseeinheit des elektrischen Schalters einstellen zu können. Bei Vorliegen einer thermischmagnetischen Auslöseeinheit mit einer oder mehreren Auslösewellen ist es grundlegend bekannt, dass eine Verstellung bzw. Justierung des Auslösemomentes mittels einer Axialbewegung bzw. Axialverschiebung der einzelnen Auslösewellen erfolgen kann. Eine derartige axiale Verschiebung der Auslösewellen und insbesondere der thermischen Auslösewelle sowie auch der magnetischen Auslösewelle, wird hierbei bekannterweise durch eine Rotation bzw. Drehbewegung eines Einstellelementes, wie beispielsweise eines Einstellknopfes, verursacht. Der entsprechende Knopf ist dabei über einen Pin mit der Auslösewelle verbunden. Um eine einfache Montage der einzelnen Teile zu realisieren, und auch entsprechende Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile zu berücksichtigen, ist es bekannter Weise möglich, die einzelnen Bauteile unter Einhaltung entsprechender Zwischenräume bzw. Beabstandungen zueinander anzuordnen bzw. miteinander zu verbinden. Derartige Zwischenräume verursachen nachteilig jedoch eine ungenaue Positionierung der einzelnen Bauteile und insbesondere der einzelnen Auslösewellen zueinander sowie auch zu den verbleibenden Bauteilen der thermisch-magnetischen Auslöseeinheit, was folglich wiederum zu einer ungenauen Einstellung bzw. Justierung der thermischmagnetischen Auslöseeinheit und insbesondere der Auslösewellen der thermisch-magnetischen Auslöseeinheit führen kann. Die bekannten Ausgestaltungsformen des Einstellknopfes mittels eines Pins, welcher in einen Eingriffsbereich einer Auslösewelle und insbesondere der thermischen Welle eingreift, weisen zudem das Problem einer nicht linearen Übersetzung der Drehbewegung des Einstellknopfes zu einer Tangential- bzw. Axialbewegung der Auslösewelle auf. Bekannte Verstellmechanismen weisen hierbei eine Skalierung eines Drehwinkels von maximal 180° auf, wobei eine lineare Skalierung entlang der Drehachse des Einstellknopfes nicht ermöglicht werden kann, insbesondere da die Axialbewegung der Auslösewellen in einem Bereich von 0° bzw. 180° der Drehbewegung des Einstellknopfes sehr gering ist, im Gegensatz zu der Axialbewegung der Auslösewelle in einem 90°-Bereich des Einstellknopfes. Demzufolge würde eine lineare Skalierung des Verstellbereiches des Einstellknopfes auch nicht zu einer linearen Axialbewegung bzw. Verschiebung der Auslösewelle führen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Position einer Auslösewelle und insbesondere einer thermischen Auslösewelle einer thermischen Auslösevorrichtung zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Knopfelement einer Verstellvorrichtung, ein Schieberelement einer Verstellvorrichtung sowie eine Verstellvorrichtung und ein Verfahren zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle einer thermischen Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters sowie eine thermisch-magnetische Auslöseeinheit eines elektrischen Schalters und einen elektrischen Schalter, wie insbesondere einen Kompaktleistungsschalter, zur Verfügung zu stellen, mittels welchen auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine lineare Skalierung des Einstellbereiches des Knopfelementes ermöglicht werden kann, wobei eine Drehung des Knopfelementes entlang der linearen Skalierung des Einstellbereiches des Knopfelementes zu einer folglich linear ausgeführten Axialbewegung der Auslösewelle und insbesondere der thermischen Auslösewelle der thermischen Auslösevorrichtung führt. Die Bedienung der Verstellvorrichtung und insbesondere des Knopfelementes soll folglich benutzerfreundlicher und verständlicher werden.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Knopfelement einer Vorstellvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie einem Schieberelement einer Verstellvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 4 und einer Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8. Ferner wird die vorliegende Aufgabe gelöst durch eine thermisch-magnetische Auslöseeinheit eines elektrischen Schalters mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10, einem elektrischen Schalter und insbesondere einem Kompaktleistungsschalter zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Stromes eines elektrischen Schaltkreises bei Auftreten eines auslösenden Ereignisses mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 und einem Verfahren zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle einer thermischen Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Knopfelement bzw. dem Schieberelement einer Verstellvorrichtung beschrieben worden sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung, der erfindungsgemäßen thermisch-magnetischen Auslöseeinheit, dem erfindungsgemäßen elektrischen Schalter und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Des Weiteren kann das Verfahren zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle mit der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung und insbesondere dem erfindungsgemäßen Knopfelement bzw. Schieberelement einer Verstellvorrichtung ausgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Knopfelement einer Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle einer thermischen Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters zum Kalibrieren einer Auslösecharakteristik der thermischen Auslösevorrichtung weist eine sich zumindest abschnittsweise spiralförmig entlang einer ersten Oberfläche erstreckenden Führungsnut zum Führen eines Führungspins eines Schieberelementes der Verstellvorrichtung zur Übertragung einer Bewegung auf die thermische Auslösewelle auf. Das Knopfelement ist insbesondere ein Einstellelement und vorteilhaft ein Drehknopf bzw. Drehknopfelement, welches zumindest abschnittsweise außerhalb eines Gehäuses einer thermischmagnetischen Auslöseeinheit angeordnet ist, um insbesondere von einem Endbenutzer betätigt werden zu können. Das Knopfelement weist vorteilhaft eine kreiszylindrische Form auf, wobei die Deckflächen des Knopfelementes eine erste sowie eine zweite Oberfläche bilden. Entlang wenigstens einer der ersten Oberflächen und insbesondere einer der ersten Deckflächen des Knopfelementes erstreckt sich eine Führungsnut, welche dafür dient, einen Führungspin eines im Nachfolgenden noch detaillierter beschriebenen Schieberelementes einer Verstellvorrichtung aufzunehmen. Diese Führungsnut bzw. Führungskulisse zum Führen eines Führungspins ist vorteilhaft spiralförmig und zumindest einen Halbkreis bildend ausgestaltet. Die erste Oberfläche ist in Richtung der thermischmagnetischen Auslöseeinheit ausgerichtet, während die zweite Oberfläche und demzufolge die zweite Deckfläche des Knopfelementes, welche der ersten Oberfläche des Knopfelementes gegenüberliegt, an einer Außenseite des Gehäuses der thermischmagnetischen Auslöseeinheit ausgerichtet bzw. angeordnet ist.
Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass die Führungsnut einen sich im Wesentlichen konstant erhöhenden Abstand ausgehend von einer Knopfelementdrehachse des Knopfelementes aufweist. Demzufolge weist die Spirale der Führungsnut eine vorteilhaft gleichmäßige Steigung auf. Das bedeutet, dass der zwischen einer Wandung der Führungsnut und der Knopfelementdrehachse bestehende Abstand sich in Umfangsrichtung um die Knopfelementdrehachse im Wesentlichen gleichmäßig bzw. konstant erhöht. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Führungsnut einen sich nicht konstant erhöhenden Abstand ausgehend von einer Knopfelementdrehachse des Knopfelementes aufweist, so dass folglich die Spirale der Führungsnut eine im Wesentlichen elliptische Form bzw. Ausgestaltung aufweist. Die Tiefe der Führungsnut des Knopfelementes richtet sich nach der Größe bzw. Ausgestaltung des Führungspins eines Schieberelementes der Verstellvorrichtung. Vorteilhaft ist die Breite der Führungsnut der Breite und insbesondere dem Außendurchmesser des Führungspins des Schieberelementes angepasst. Basierend auf dem sich im Wesentlichen konstant erhöhenden Abstand der Führungsnut und insbesondere der Spirale der Führungsnut ausgehend von einer Knopfelementdrehachse, welche sich im Zentrum des Knopfelementes und insbesondere der ersten Oberfläche des Knopfelementes befindet, wird vorteilhaft eine lineare Übersetzung der Drehbewegung des Knopfelementes auf eine Auslösewelle und insbesondere die thermische Auslösewelle zur Ermöglichung einer Axialbewegung der thermischen Auslösewelle ermöglicht.
Um vorteilhaft auch Herstellungs- bzw. Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile und insbesondere der Führungsnut hinsichtlich deren Breite bzw. Tiefe sowie des Führungspins hinsichtlich dessen Durchmesser auszugleichen, ist es vorteilhaft denkbar, dass das Knopfelement eine Ausgleichsnut aufweist, welche zumindest abschnittsweise die Führungsnut zur Erzeugung einer Führungswandung umgibt. Durch diese Ausgleichsnut wird vorteilhaft eine dünne Führungsnutwandung erzeugt, welche deformierbar bzw. flexibel ist und folglich die Aufnahme bzw. das Einbringen eines Führungspins beispielsweise des Schieberelementes erleichtert und insbesondere ermöglicht. Zudem wird hierdurch auch ein spielfreier Lauf bzw. eine spielfreie Führung des Führungspins aufgrund des Anliegens der Führungswandungen der Führungsnut an den Außenseiten des Führungspins voreilhaft ermöglicht. Demzufolge erstreckt sich die Ausgleichsnut, welche eine gleiche oder geringere Tiefe und/oder eine gleiche oder geringere Breite zur Führungsnut aufweisen kann, entlang eines Außenbereiches der Führungsnut und zumindest teilweise entlang und/oder um die Führungsnut herum. Die Ausgleichswandung bzw. Führungsnutwandung befindet sich folglich zwischen der Führungsnut und der Ausgleichsnut. Beim Einbringen des Führungspins in die Führungsnut wird diese Führungsnutwandung vorteilhaft in Richtung der Ausgleichsnut bewegt bzw. gebogen, um ein Einbringen des Führungspins in die Führungsnut zu ermöglichen sowie auch einen spielfreien Lauf des Pins und insbesondere des Führungspins in der Führungsnut zu erleichtern. Vorteilhaft ist mit mittels einer derartig flexiblen Führungsnutwandung ein Einbringen eines Führungspins mit einem geometrisch größer ausgelegten Außendurchmesser als die Breite der Führungsnut ist, möglich.
Des Weiteren ist ein Schieberelement einer Verstellvorrichtung zum Umwandeln einer rotatorischen Bewegung eines Knopfelementes der Verstellvorrichtung um eine Knopfelementdrehachse in eine translatorische Bewegung einer thermischen Auslösewelle in Richtung einer Wellenstangenlängsachse der thermischen Auslösewelle beansprucht. Erfindungsgemäß weist das Schieberelement wenigstens einen an einer ersten Oberfläche des Schieberelementes angeordneten Führungspin zum Eingreifen in eine Führungsnut des Knopfelementes und ein an einer zweiten, der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche des Schieberelementes angeordnetes Übertragungselement zum Übertragen der Bewegung an die thermische Auslösewelle auf. Das Schieberelement ist vorteilhaft als ein flächiges Element und insbesondere ein plattenförmiges Element ausgestaltet, dessen erste und zweite Oberfläche eine größere Länge und Breite aufweisen als dessen Seitenflächen. Der Führungspin des Schieberelementes erstreckt sich folglich von der ersten Oberfläche weg und vorteilhaft orthogonal von der ersten Oberfläche weg und weist einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen der Breite der Führungsnut des oben genannten Knopfelementes entspricht. Das Übertragungselement kann vorteilhaft ein Übertragungspin sein, welcher in ein entsprechendes Aufnahmeelement der thermischen Auslösewelle eingreifen kann. Das Schieberelement dient vorteilhaft dazu, einen linearen Verstellmaßstab über den gesamten Verstellwinkel des Knopfelementes zu ermöglichen, wobei vorteilhaft der Verstellwinkel des Knopfelementes auch über 180° möglich ist, so dass vorteilhaft eine sehr hohe Verstellpräzision erreicht werden kann. Das Übertragungselement kann jedoch auch in Form einer Aussparung selbst oder auch in Form eines Hakenelementes oder eines vergleichbar gestalteten Übertragungselementes zur Übertragung einer Bewegungsenergie ausgehend von dem Knopfelement zu einer Auslösewelle und insbesondere einer thermischen Auslösewelle dienen. Vorteilhaft wird mit dem Schieberelement die durch das Knopfelement vollführte Drehbewegung bzw. durch die rotatorische Bewegung des Knopfelementes um dessen Knopfelementdrehachse diese Drehbewegung in eine translatorische Bewegung und vorteilhaft eine Axialbewegung der thermischen Auslösewelle entlang dessen Wellenstangenlängsachse ermöglicht.
Des Weiteren ist es denkbar, dass das Übertragungselement in einem Bereich eines Schieberelementmittelpunktes und/oder der Führungspin in einem Bereich beabstandet zu dem Schieberelementmittelpunkt angeordnet ist. Vorteilhaft ist der Schieberelementmittelpunkt der Drehpunkt des Schieberelementes bzw. der Punkt der Drehachse des Schieberelementes, welches sich von einer ersten Oberfläche des Schieberelementes in Richtung einer zweiten Oberfläche des Schieberelementes erstreckt. Sofern das Übertragungselement selbst in Form eines Übertragungspins ausgestaltet ist erstreckt sich folglich dieser Übertragungspin im Bereich des Schieberelementmittelpunktes und vorteilhaft direkt vom Schieberelementmittelpunkt ausgehend, vorteilhaft orthogonal, weg von der zweiten Oberfläche des Schieberelementes, während der Führungspin, welcher an einer ersten Oberfläche des Schieberelementes angeordnet ist, versetzt zu dem Schieberelementmittelpunkt sich von dieser ersten Oberfläche vorteilhaft orthogonal weg erstreckt. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Übertragungspin des Schieberelementes sich in einem Bereich von der zweiten Oberfläche des Schieberelementes vorteilhaft orthogonal weg erstreckt, welcher außerhalb des Bereiches des Schieberelementmittelpunktes liegt, während insbesondere der Führungspin in einem Bereich des Schieberelementmittelpunktes und insbesondere direkt auf dem Schieberelementmittelpunkt angeordnet ist. Des Weiteren wäre es zudem denkbar, dass beide Pins, und insbesondere der Übertragungspin und der Führungspin, entweder jeweils im Bereich des Schieberelementmittelpunktes oder direkt auf dem Schieberelementmittelpunkt angeordnet sind oder beide außerhalb des Bereiches des Schieberelementmittelpunktes und folglich versetzt zu dem Schieberelementmittelpunkt angeordnet sind.
Es ist im Rahmen der Erfindung des Weiteren denkbar, dass das Schieberelement wenigstens einen Gleitbereich aufweist, mittels welchem das Schieberelement in einem Führungsbereich einer Verstellvorrichtung gleitend geführt ist. Vorteilhaft ist folglich das Schieberelement in einem Führungsbereich der Verstellvorrichtung gleitend gelagert, wobei der Führungsbereich der Verstellvorrichtung beispielsweise an einem Gehäuse der thermisch-magnetischen Auslöseeinheit angeordnet werden kann. Der Gleitbereich des Schieberelementes dient vorteilhaft zur Berührung der Führungsbereiche und insbesondere einer Führungsnut oder auch einer Führungsschiene der Verstellvorrichtung, um ein Gleiten und insbesondere ein verzögerungsfreies und verhakungsfreies Gleiten des Schieberelementes innerhalb des Führungsbereiches der Verstellvorrichtung zu ermöglichen. Der Gleitbereich selbst kann beispielsweise auch in Form eines Vorsprungs oder einer Wandungswölbung des Schieberelementes und insbesondere eines Randbereiches des Schieberelementes, welcher sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche des Schieberelementes erstreckt, ausgestaltet sein, wobei dieser Vorsprung bzw. Wandwölbungsbereich im Führungsbereich der Verstellvorrichtung gleitet. Vorteilhaft dienen die Gleitbereiche des Schieberelementes zur Reibungsreduktion während der Gleitbewegung, so dass ein spielfreies und gleichzeitig ein einfaches und verzögerungsfreies Gleiten des Schieberelementes in dem Führungsbereich ermöglicht werden kann. Vorteilhaft wird dadurch die lineare Übersetzung zwischen der Drehbewegung des Knopfelementes und der Axialbewegung der Auslösewelle ermöglicht. Es ist des Weiteren denkbar, dass die Gleitbereiche selbst durch eine Materialverjüngung des Schieberelementes gebildet werden, so dass sich folglich der Wandungsbereich des Schiebelementes, welcher im Führungsbereich der Verstellvorrichtung gleitet, und insbesondere die Auflagenfläche dieser Wandungsbereiche bzw. Führungswandungsbereiche des Schieberelementes verringern, wodurch wiederum eine Reibungsreduktion bei der Bewegung des Schieberelementes innerhalb des Führungsbereiches der Verstellvorrichtung ermöglicht wird.
Es ist des Weiteren denkbar, dass der Gleitbereich des Schieberelementes zumindest abschnittsweise flexibel gelagert ist. Hierzu ist es möglich, dass die Vorsprünge oder auch Wandungswölbungen, welche einen Gleitbereich bilden können, ein flexibles bzw. deformierbares Material, wie insbesondere ein Kunststoffmaterial, aufweisen. Es ist des Weiteren möglich, dass das Schieberelement zur flexiblen Lagerung der Gleitbereiche Materialaussparungen aufweist, welche eine zumindest abschnittsweise Verbiegung bzw. Deformierung des Schieberelementes ermöglichen, so dass vorteilhaft, insbesondere die Führungswandungen bzw. Wandbereiche des Schieberelementes, welche in den Führungsbereich der Verstellvorrichtung gleitend gelagert sind, entlang eines definierten Bereiches in Richtung der Schieberelementmitte deformiert werden können. Derartige Materialaussparungen können beispielsweise in Form eines Loches bzw. einer Bohrung und insbesondere einer Durchgangsbohrung oder eines Durchlasses ausgestaltet sein, wobei eine derartige Materialaussparung eine unterschiedliche geometrische Form, wie beispielsweise ein Langloch oder ein Rundloch, aufweisen kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Schieberelement ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem erfindungsgemäßen Knopfelement einer Verstellvorrichtung gemäß einem vorangegangenen Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Des Weiteren ist eine Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle einer thermischen Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters, aufweisend ein drehbar gelagertes Knopfelement und ein tangential beweglich gelagertes Schieberelement, beansprucht, wobei das Knopfelement und das Schieberelement derart wirkverbunden sind, dass die Drehbewegung des Knopfelementes in eine Tangentialbewegung des Schieberelementes übergeht. Demzufolge ist es beispielsweise denkbar, dass das Schieberelement und/oder die Auslösewelle bzw. die thermische Auslösewelle in Form einer Zahnstange, wie beispielsweise einer Rundzahnstange oder flächigen Zahnstange, ausgebildet sind, in deren Zähne die entsprechenden Zähne eines Ritzels, welches beispielsweise an dem Knopfelement und insbesondere an einer ersten Oberfläche des Knopfelementes angeordnet bzw. angebracht ist, eingreifen. Das Ritzel selbst ist folglich ein kleines treibendes Zahnrad, welches mit der Zahnstange wechselwirkt.
Es ist des Weiteren möglich, dass die Verstellvorrichtung wenigstens ein Knopfelement gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3 und ein Schieberelement gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 4 bis 7 aufweist, wobei das Schieberelement zwischen dem Knopfelement und der thermischen Auslösewelle angeordnet ist. Demzufolge weist die Verstellvorrichtung vorteilhaft ein Knopfelement der oben genannten Art sowie ein Schieberelement der zuvor genannten Art auf. Vorteilhaft weist das Schieberelement einen Führungspin auf, welcher in die auf der ersten Oberfläche des Knopfelementes angeordnete Führungsnut eingreift, so dass bei einer Drehung des Knopfelementes um dessen Knopfelementdrehachse der Führungspin des Schieberelementes in der Führungsnut bewegt wird, so dass eine Auslenkung des Schieberelementes und insbesondere eine translatorische Bewegung des Schieberelementes innerhalb von Führungsschienen der Verstellvorrichtung erzeugt werden kann. Basierend auf der translatorischen bzw. vorteilhaft in Axialrichtung der Wellenstangenlängsachse der Auslösewelle und insbesondere der thermischen Auslösewelle erfolgenden Bewegung des Schieberelementes wird vorteilhaft auch die thermische Auslösewelle selbst, welche mit dem Schieberelement und insbesondere einem Übertragungselement, wie einem Übertragungspin, des Schieberelementes wirkverbunden ist, bewegt.
Bei der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Knopfelement einer Verstellvorrichtung und/oder einem Schieberelement einer Verstellvorrichtung gemäß den vorangegangenen Aspekten der Erfindung beschrieben worden sind.
Des Weiteren ist eine thermisch-magnetische Auslöseeinheit eines elektrischen Schalters zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Stromes eines elektrischen Schaltkreises bei Auftreten eines auslösenden Ereignisses, aufweisend eine magnetische Auslösevorrichtung und eine thermische Auslösevorrichtung sowie eine Verstellvorrichtung gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8 oder 9, beansprucht. Demzufolge weist die thermisch-magnetische Auslöseeinheit wenigstens eine Verstellvorrichtung gemäß der oben genannten Art auf. Des Weiteren weist die thermischmagnetische Auslöseeinheit eine magnetische Auslösevorrichtung, aufweisend wenigstens eine magnetische Auslösewelle, welche in Wechselwirkung mit einem Anker, und insbesondere einem Schlaganker oder Klappanker steht, auf, wobei dieser Anker durch ein in einem Jochelement erzeugtes Magnetfeld ausgelenkt bzw. in Bewegung versetzt wird. Das Jochelement kann vorteilhaft auch ein Bestandteil der magnetischen Auslösevorrichtung selbst sein und ist mit einem Stromleitungselement zum Leiten des elektrischen Stromes verbunden. Die thermische Auslösevorrichtung weist vorteilhaft wenigstens eine thermische Auslösewelle und ein mit der thermischen Auslösewelle in Wechselwirkung stehendes Bimetallelement auf, welches sich aufgrund der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisende Metalle des Bimetallelementes bei entsprechender Übertragung einer Wärmeenergie, ausgehend von dem Stromleitungselemente zum Leiten des elektrischen Stromes auf das Bimetallelement, verbiegt. Basierend auf der Verbiegung des Bimetallelementes findet eine Kontaktierung zwischen dem Bimetallelement und der thermischen Auslösewelle statt, wodurch die thermische Auslösewelle um eine Drehachse ausgelenkt wird. Bei der Auslenkung der thermischen Auslösewelle und deren Drehachse wird ein Auslösemechanismus aktiviert bzw. entklinkt, wodurch wiederum vorteilhaft ein Stromfluss eines elektrischen Stromkreises unterbrochen wird.
Bei der erfindungsgemäßen thermisch-magnetischen Auslöseeinheit ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Knopfelement einer Verstellvorrichtung, einem Schieberelement einer Verstellvorrichtung und/oder einer Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle gemäß den vorangegangenen Aspekten der Erfindung beschrieben worden sind.
Des Weiteren ist ein elektrischer Schalter und insbesondere ein Kompaktleistungsschalter zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Stromes eines elektrischen Schaltkreises bei Auftreten eines auslösenden Ereignisses, aufweisend eine thermisch-magnetische Auslöseeinheit gemäß Anspruch 10, beansprucht. Demzufolge weist der elektrische Schalter vorteilhaft eine thermisch-magnetische Auslöseeinheit gemäß der oben genannten Art auf. Der elektrische Schalter, welcher insbesondere ein elektrischer Schalter und vorteilhaft ein Kompaktleistungsschalter ist, ist derart mit einem elektrischen Schaltkreis wirkverbunden, dass bei Auftreten des auslösenden Ereignisses, welches beispielsweise ein Kurzschluss oder auch eine Überlast sein kann, der Stromfluss des elektrischen Stromes unterbrochen wird, um einen mit dem elektrischen Schaltkreis verbundenen Verbraucher oder eine Last vor einer Beschädigung zu schützen.
Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Schalter ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Knopfelement einer Verstellvorrichtung, einem Schieberelement einer Verstellvorrichtung, einer Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle und/oder einer thermisch-magnetischen Auslöseeinheit gemäß den vorangegangenen Aspekten der Erfindung beschrieben worden sind.
Des Weiteren ist ein Verfahren zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle einer thermischen Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters in Richtung einer Wellenstangenlängsachse der thermischen Auslösewelle mit einer Verstellvorrichtung gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8 oder 9 beansprucht, wobei die Drehbewegung des drehbar gelagerten Knopfelementes in eine Tangentialbewegung des tangential beweglich gelagerten Schieberelementes übertragen wird. Vorteilhaft wird folglich bei dem Verfahren zum Verstellen einer Position der thermischen Auslösewelle eine Verstellvorrichtung gemäß der oben genannten Art verwendet. Dabei ist es denkbar, dass die Verstellvorrichtung beispielsweise ein Ritzel aufweist, dessen Zähne in ein Zahnstangenelement eingreift, um eine Drehbewegung des Knopfelementes in eine Tangentialbewegung und insbesondere eine sich entlang der Wellenstangenlängsachse der thermischen Auslösewelle erstreckenden Axialbewegung umzuwandeln. Dabei ist es denkbar, dass insbesondere das Schieberelement und/oder die Wellenstange der thermischen Auslösewelle oder ein Aufnahmeelement der thermischen Auslösewelle zumindest bereichsweise ein Zahnstangenelement aufweist.
Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch des Weiteren möglich, dass ein gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3 ausgestaltetes Knopfelement um dessen Knopfelementdrehachse gedreht wird, wodurch ein in der Führungsnut des Knopfelementes angeordneter Führungspin eines gemäß wenigstens einem der vorangegangenem Ansprüche 4 bis 7 ausgestalteten Schieberelementes entlang der Führungsnut bewegt wird, so dass das Schieberelement translatorisch entlang einer Wellenstangenlängsachse der thermischen Auslösewelle bewegt wird, wodurch die mit dem Schieberelement über ein Übertragungselement in Wirkverbindung stehende thermische Auslösewelle translatorisch entlang der Wellenstangenlängsachse bewegt wird. Die Wellenstangenlängsachse der thermischen Auslösewelle erstreckt sich vorteilhaft entlang der Längsachse der Drehsachse der thermischen Auslösewelle. Das Übertragungselement kann beispielsweise ein Übertragungspin sein, welcher sich von einer Oberfläche des Schieberelementes weg erstreckt, die der Oberfläche des Schieberelementes gegenüberliegt, von welcher sich der Führungspin weg erstreckt. Vorteilhaft greifen das Übertragungselement und insbesondere der Übertragungspin in eine Aufnahme bzw. ein Aufnahmeelement der thermischen Auslösewelle ein, wobei dieses Aufnahmeelement selbst in Form eines Spaltes bzw. einer Nut oder einer Vertiefung oder Aussparung oder vergleichbarem ausgestaltet sein kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Knopfelement einer Verstellvorrichtung, einem Schieberelement einer Verstellvorrichtung, einer Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle, einer thermisch-magnetischen Auslöseeinheit und/oder einem elektrischen Schalter zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Stromes eines elektrischen Schaltkreises gemäß den vorangegangenen Aspekten der Erfindung beschrieben worden sind.
Eine Ausführungsform einer aus dem Stand der Technik bekannten Verstellvorrichtung und insbesondere einer die aus dem Stand der Technik bekannten Verstellvorrichtung aufweisenden thermisch-magnetischen Auslöseeinheit sowie eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Knopfelementes bzw. einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schieberelementes werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
1 in einer perspektivischen Ansicht eine erste Ausführungsform einer aus dem Stand der Technik bekannten thermisch-magnetischen Auslöseeinheit mit einer Ausführungsform einer aus dem Stand der Technik bekannten Verstellvorrichtung,
2 eine Prinzipskizze einer nicht linearen Skalierung des Verstellbereiches eines aus dem Stand der Technik bekannten Einstellknopfes der Verstellvorrichtung,
3 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines aus dem Stand der Technik bekannten Einstellknopfes,
4 in einer Draufsicht eine erste Oberfläche einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Knopfelementes,
5 eine Prinzipskizze einer linearen Skalierung des Verstellbereiches der in 4 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Knopfelementes,
6 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in 4 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Knopfelementes,
7 in einer Draufsicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schieberelementes,
8 in einer Draufsicht eine Anordnung der in der 7 gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schieberelementes in einem Führungsbereich einer thermisch-magnetischen Auslöseeinheit,
9 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine Anordnung der in 4 und 6 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Knopfelementes mit der in den 7 und 8 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schieberelementes in einem Bereich einer thermischen Auslösewelle der thermischmagnetischen Auslöseeinheit, und
10 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen thermisch-magnetischen Auslöseeinheit.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 10 mit denselben Bezugszeichen versehen.
In den 1 bis 3 sind unter anderem eine aus dem Stand der Technik bekannte thermisch-magnetische Auslöseeinheit 100 mit einer Verstellvorrichtung 101 und einem Knopfelement 102 gezeigt. So ist in der 1 in einer perspektivischen Ansicht eine aus dem Stand der Technik bekannte thermisch-magnetische Auslöseeinheit 100 gezeigt, welche ein Gehäuse 107 mit einem das Gehäuse verschließenden Deckel 108 aufweist, durch welches eine Mehrzahl an Stromleitungselementen 106 geführt ist. Innerhalb des Gehäuses 107 der thermisch-magnetischen Auslöseeinheit 100 ist unter anderem eine hier zumindest teilweise dargestellte thermische Auslösevorrichtung 104 gezeigt, welche eine thermische Auslösewelle 103 und eine Mehrzahl und insbesondere drei Bimetallelemente 105 aufweist. Die thermische Auslösewelle 103 wird mittels einer Verstellvorrichtung 101, welche unter anderem ein Knopfelement 102 sowie einen an der thermischen Auslösewelle 103 angeordneten Eingriffsbereich 103.3 aufweist, entlang einer Längsachse L der Wellenstange 103.1 in translatorischer Richtung T bewegt. Das Knopfelement 102 weist einen Pin 102.1 auf, welcher sich in Richtung des Eingriffsbereiches 103.3 der thermischen Auslösewelle 103 erstreckt, wobei ein Bereich des Knopfelementes 102, welcher dem Pin 102.1 gegenüberliegend angeordnet ist, vorteilhaft durch eine Aussparung A des Deckels 108 geführt werden kann, so dass ein Endverbraucher das Knopfelement 102 berühren kann, um dieses in eine Drehrichtung D in Drehbewegung zu versetzen. Gemäß dem in der 1 gezeigten und aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsbeispiel der Verstellvorrichtung 101 wird der Pin 102.1 des Knopfelementes 102 direkt in den Eingriffsbereich 103.3, welcher sich im Wesentlichen orthogonal von der Wellenstange 103.1 der thermischen Auslösewelle 103 in Richtung des Knopfelementes 102 erstreckt, eingebracht. Dazu weist der Eingriffsbereich 103.3 insbesondere eine Aussparung bzw. einen Nutbereich auf, in welchem der Pin 102.1 angeordnet werden kann. Durch Drehung des Knopfelementes 102 in Drehrichtung D, im Uhrzeigersinn oder auch entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn, wird der Pin 102.1 des Knopfelementes 102 ebenfalls ins Drehrichtung D bewegt, so dass dadurch eine Bewegung der thermischen Auslösewelle 103 zumindest abschnittsweise in translatorischer Richtung T erfolgen kann. Jedoch erfolgt bei der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform der thermischmagnetischen Auslöseeinheit 100, wie in der 1 gezeigt, keine lineare Übertragung der Drehbewegung D des Knopfelementes 102 in eine translatorische Bewegung T der thermischen Auslösewelle 103. Dies wird insbesondere mittels der in der 2 gezeigten Prinzipskizze verdeutlicht.
In der 2 ist eine schematische Ansicht der Positionen des Pins 102.1 des Knopfelementes 102 (wie in der 1 dargestellt) gezeigt, welcher entlang einer Bewegungsbahn bei einer Drehbewegung D des Knopfelementes 102 um dessen Drehachse Z bzw. Zentralachse Z bewegt wird. Die Bezugszeichen b1 bis b4 zeigen hierbei die unterschiedlichen Positionen des Pins 102.1. So wird in der 2 verdeutlicht, dass bei einer Bewegung des Pins 102.1 von Position b1 zu Position b2 und insbesondere von Position b3 zu Position b4 trotz einer gleichen bzw. gleich großen Drehbewegung D des Knopfelementes 102 um dessen Drehachse Z und insbesondere demzufolge bei einer Realisierung eines gleichen Drehwinkels des Knopfelementes 102, der Pin 102.1 sich mit einer unterschiedlichen Bewegungsdistanz in translatorische Richtung T bewegt, so dass auch folglich die thermische Auslösewelle 103 eine unterschiedlich groß dimensionierte translatorische Bewegung T erfährt. Diese unterschiedliche Bewegungsdistanz ist insbesondere mittels der Verknüpfung der Bezugszeichen „b2 – b1“ bzw. „b4 – b3“ gezeigt.
In der 3 ist in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines aus dem Stand der Technik bekannten Knopfelementes 102, welches auch in der Verstellvorrichtung 101 der in der 1 gezeigten thermisch-magnetischen Auslöseeinheit 100 Anwendung findet, gezeigt. Das Knopfelement 102 weist einen Pin 102.1 auf, welcher sich entlang einer exzentrischen Achse E von einer Oberfläche des Knopfelementes 102 im Wesentlichen orthogonal weg erstreckt, wobei die exzentrische Achse E parallel zu einer zentrischen Achse Z bzw. eine Drehachse Z des Knopfelementes 102, jedoch insbesondere beabstandet zu dieser zentrischen Achse Z verläuft. Dem Pin 102.1 gegenüberliegend angeordnet ist ein Berührungsbereich 102.2 des Knopfelementes 102, welcher zur Berührung des Endverbrauchers dient, um das Knopfelement 102 in Drehrichtung D (vgl. 1) um die zentrische Achse Z drehen zu können.
In der 4 ist in einer Draufsicht eine erste Oberfläche 1.1 einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Knopfelementes 1 gezeigt. Das Knopfelement 1 weist eine erste Oberfläche 1.1 und eine innerhalb der ersten Oberfläche 1.1 angeordnete Führungsnut 2 auf. Die Führungsnut 2 erstreckt sich ausgehend von einer Knopfelementdrehachse Z, welche auch als zentrische Achse Z bezeichnet werden kann, spiralförmig und zumindest einen Halbkreis bildend entlang der ersten Oberfläche 1.1 des Knopfelementes 1. Dabei verläuft die Steigung der eine Spirale bildenden Führungsnut 2 ausgehend von der Knopfelementdrehachse Z im Wesentlichen kontinuierlich. Des Weiteren weist das Knopfelement 1 eine Ausgleichsnut 3 auf, welche ebenfalls im Bereich der ersten Oberfläche 1.1 und insbesondere ausgehend von der ersten Oberfläche 1.1 des Knopfelementes in dessen Materialstärke hinein ausgebildet ist und die Führungsnut 2 zumindest teilweise umgibt bzw. umläuft. Die Führungsnut 2 sowie die Ausgleichsnut 3 sind derart zueinander ausgerichtet bzw. angeordnet, dass zwischen der Führungsnut 2 und der Ausgleichnut 3 eine Führungsnutwandung 4, welche auch als Ausgleichswandung 4 bezeichnet werden kann, gebildet wird. Vorteilhaft ist diese Führungsnutwandung 4 derart schmal bzw. dünn, dass ein später in der Führungsnut 2 laufender Pin eine zumindest zeitweise Deformierung der Führungswandung 4 erzielen kann, so dass ein spielfreies Gleiten bzw. Führen und insbesondere auch ein reibungsarmes Gleiten bzw. Führen des Führungspins in dieser Führungsnut 2 ermöglicht wird.
In der 5 ist die in der 4 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Knopfelementes 1 mit entsprechend aufgebrachten Bewegungslinien bzw. Positionspunkten eines Führungspins 11, welcher in einer Führungsnut 2 des Knopfelementes 1 beweglich anordenbar ist, in Ausprägung einer Prinzipskizze dargestellt. Demzufolge werden mit den Bezugszeichen b1 bis b4 die entsprechenden Positionen eines Pins, wie beispielsweise eines Führungspins 11 eines Schieberelementes 10, wie zum Beispiel nachfolgend in der 7 beschrieben, entlang seiner Bewegungsbahn innerhalb der Führungsnut 2 dargestellt. Wie in der 5 ersichtlich, entsteht bei einer Bewegung des Knopfelementes 1 um dessen Knopfelementdrehachse Z und demzufolge bei einer Drehbewegung D des Knopfelementes 1 eine lineare Bewegungsübertragung zwischen der Drehbewegung D des Knopfelementes 1 um dessen Knopfelementdrehachse Z und einer tangentialen Bewegung des Führungspins 11 ausgehend von der Knopfelementdrehachse Z. Dies bedeutet, dass bei Betrachtung der vergleichbar dimensionierten Winkel α eine gleich große Bewegungsdistanz des Führungspins im Bereich der mit den Bezugszeichen „b2 – b1“ und „b4 – b3“ dargestellten Abstände absolviert wird.
In der 6 ist in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 4 und 5 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Knopfelementes 1 gezeigt. Wie in der 6 verdeutlicht, ist die Ausgleichsnut 3 derart beabstandet zur Führungsnut 2 und/oder diese Führungsnut 2 umlaufend angeordnet, dass zwischen der Führungsnut 2 und der Ausgleichsnut 3 eine entsprechende Führungsnutwandung 4 erzeugt wird. Die Führungsnut 2 und die Ausgleichsnut 3 weisen, wie in der Ausführungsform der 6 gezeigt, eine vergleichbare Tiefe, jedoch keine vergleichbare Breite auf. Es ist jedoch auch möglich, dass die sich in die Materialdicke des Knopfelementes 1 hinein erstreckende Tiefe der Führungsnut 2 nicht der Tiefe der Ausgleichsnut 3 entspricht oder dass die Breite der Führungsnut 2 identisch ist zur Breite der Ausgleichsnut 3 ist.
In der 7 ist in einer Draufsicht eine erste Oberfläche 10.1 einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schieberelementes 10 gezeigt. Das Schieberelement 10 weist einen Führungspin 11 auf, welcher sich ausgehend von der ersten Oberfläche 10.1 im Wesentlichen orthogonal weg erstreckt. Der Führungspin 11 ist vorteilhaft in einem Bereich beabstandet zu einem Schieberelementmittelpunkt M angeordnet. Des Weiteren weist das Schieberelement 10 Gleitbereiche 12 und 13 im Bereich von Führungswandungen 10.2 und 10.3 auf. Dabei ist es denkbar, dass insbesondere der Gleitbereich 12 in Form eines Vorsprunges und insbesondere einer Materialaufwölbung ausgestaltet ist, welcher sich ausgehend von der Führungswandung 10.2 nach außen weg erstreckt. Es ist des Weiteren denkbar, dass einer der Gleitbereiche, wie mit dem Bezugszeichen 13 gezeigt, in Form einer Materialaussparung 14 ausgebildet ist, welche sich ausgehend von der Führungswandung 10.3 nach innen in einen zentrischen Bereich des Schieberelementes 10 erstreckt. Vorteilhaft liegen die Kontaktzonen der Gleitbereiche 12 und 13 versetzt zueinander, so dass ein einfaches und verkantfreies Gleiten des Schieberelementes innerhalb eines Führungsbereiches, wie insbesondere in der 8 gezeigt, ermöglicht werden kann. Im Rahmen der Erfindung sind die Kontaktzonen jene Zonen des Schieberelementes 10, mit welchen das Schieberelement 10 wenigstens einen Bereich bzw. eine Wandung des Führungsbereiches kontaktiert.
Zum Ausgleich von entsprechenden Fertigungstoleranzen des Schieberelementes 10 und insbesondere der einzelnen Gleitbereiche 12 und 13 des Schieberelementes 10 ist es denkbar, dass das Schieberelement 10 wenigstens eine und vorteilhaft zwei und mehr Aussparungen 15 aufweist, welche, wie in der 7 gezeigt, in Form von Bohrungen und insbesondere Langlochbohrungen ausgestaltet sind. Basierend auf diesen Aussparungen 15 ist es möglich, dass die Gleitbereiche 12 und 13 sich in Richtung des zentrischen Bereiches des Schieberelementes 12 deformieren können, indem beispielsweise die Aussparungen zusammengedrückt werden.
In der 8 ist demzufolge die Anordnung der in der 7 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schieberelementes 10 in einem Führungsbereich 20 einer Verstellvorrichtung gezeigt, wobei der Führungsbereich 20 eine erste Führungswandung 21 und eine zweite Führungswandung 22 aufweist, zwischen denen das Schieberelement 10 angeordnet und gleitend gelagert ist. Vorteilhaft sind die erste Führungswandung 21 und die zweite Führungswandung 22 in Form von Führungsschienen oder Führungskulissen oder Aussparungen bzw. Nuten ausgestaltet. Eine Berührung des Schieberelementes 10 mit der ersten Führungswandung 21 bzw. der zweiten Führungswandung 22 des Führungsbereiches 20 findet vorteilhaft lediglich über die Gleitbereiche 12 bzw. 13 und insbesondere deren Kontaktzonen statt.
In der 9 ist in einer seitlichen Schnittdarstellung eine Anordnung einer beispielsweise in den 4 bis 6 gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Knopfelementes 1 in Verbindung mit einer in den 7 und 8 gezeigten Ausführungsform eines Schieberelementes 10 mit einer thermischen Auslösewelle 40 gezeigt. Der Führungspin 11 des Schieberelementes 10 greift hierbei in eine Führungsnut 2 des Knopfelementes 1, während ein Übertragungselement 16, welches beispielsweise in Form eines Übertragungspins ausgestaltet sein kann, in einen Eingriffsbereich 42 der thermischen Auslösewelle 40, welcher sich von der Wellenstange 41 der thermischen Auslösewelle 40 in Richtung des Knopfelementes 1 weg erstreckt, eingreift. Während der Führungspin 11 in einem Bereich beabstandet zum Schieberelementmittelpunkt M angeordnet ist, ist das Übertragungselement 16 und insbesondere der Übertragungspin in einem Bereich des Schieberelementmittelpunktes M und insbesondere auf der Achse des Schieberelementmittelpunktes M angeordnet und erstreckt sich vorteilhaft von der zweiten Oberfläche 10.4 des Schieberelementes 10 orthogonal weg.
In der 10 ist in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen thermischmagnetischen Auslöseeinheit 50 gezeigt, welche eine Verstellvorrichtung 30, wie beispielsweise in der 9 gezeigt, aufweist. Die thermisch-magnetische Auslöseeinheit 50 weist ein Gehäuse 51 und einen das Gehäuse 51 abdeckbaren Deckel 52 auf, welcher zumindest eine Aussparung A aufweist, durch welche hindurch wenigstens ein Bereich des Knopfelementes 1 hindurchführbar ist, um eine Verstellung des Knopfelementes 1 in Drehrichtung D durch einen Endverbraucher zu ermöglichen. Durch das Gehäuse 51 hindurch wird zumindest abschnittsweise wenigstens ein Stromleitungselement 60 und vorteilhaft drei Stromleitungselemente 60, beispielsweise bei Vorliegen einer dreiphasigen thermisch-magnetischen Auslöseeinheit 50, geführt. Innerhalb des Gehäuses 51 ist unter anderem eine hier nicht gezeigte magnetische Auslösevorrichtung sowie eine hier zumindest teilweise gezeigte thermische Auslösevorrichtung 53 angeordnet, welche eine thermische Auslösewelle 40 sowie wenigstens ein Bimetallelement 54 und vorteilhaft drei Bimetallelemente 54 aufweist. An einem Ende des Bimetallelementes 54 ist ein Kopfbereich 55 angeordnet, welcher in Wirkkontakt mit einem Kontaktbereich 43 der thermischen Auslösewelle 40 bei Auftreten eines auslösenden Ereignisses, d.h. bei Auftreten einer Überlast und folglich wenn das Bimetallelement 54 aufgrund der Wärmeenergie eine Verbiegung erfährt, tritt. Zwischen dem Knopfelement 1 und dem Eingriffsbereich 42 der thermischen Auslösewelle 40 ist ein Schieberelement 10 angeordnet, welches einen Führungspin 11 (vgl. beispielsweise 9) aufweist, der in eine entsprechende Führungsnut des Knopfelementes 1 eingreift, während ein Übertragungselement 16 des Schieberelementes 10 (vgl. beispielsweise 9) in den Eingriffsbereich 42 der thermischen Auslösewelle 40 eingreift. Durch eine Bewegung und insbesondere eine Drehbewegung des Kopfelementes 1 in Drehrichtung D wird die thermische Auslösewelle 40 in translatorischer Richtung T bewegt bzw. ausgelenkt.
Bezugszeichenliste

1: Knopfelement
1.1: erste Oberfläche
2: Führungsnut
3: Ausgleichsnut
4: Führungsnutwandung/Ausgleichswandung
10: Schieberelement
10.1: erste Oberfläche
10.2: Führungswandung
10.3: Führungswandung
10.4: zweite Oberfläche
11: Führungspin
12: Gleitbereich
13: Gleitbereich
14: Materialaussparung
15: Aussparung
16: Übertragungselement
20: Führungsbereich
21: erste Führungswandung
22: zweite Führungswandung
30: Verstellvorrichtung
40: thermische Auslösewelle
41: Wellenstange der thermischen Auslösewelle
42: Eingriffsbereich der thermischen Auslösewelle
43: Kontaktbereich der thermischen Auslösewelle
50: thermisch-magnetische Auslöseeinheit
51: Gehäuse
52: Deckel
53: thermische Auslösevorrichtung
54: Bimetallelement
55: Kopfbereich des Bimetallelementes
60: Stromleitungselement
100: thermisch-magnetischen Auslöseeinheit (Stand der Technik)
101: Verstellvorrichtung(Stand der Technik)
102: Knopfelement (Stand der Technik)
102.1: Pin des Knopfelementes
102.2: Berührungsbereich des Knopfelementes
103: thermische Auslösewelle (Stand der Technik)
103.1: Wellenstange der thermischen Auslösewelle
103.2: Kontaktbereich der thermischen Auslösewelle
103.3: Eingriffsbereich der thermischen Auslösewelle
104: thermische Auslösevorrichtung (Stand der Technik)
105: Bimetallelement (Stand der Technik)
105.1: Kopfbereich des Bimetallelementes
106: Stromleitungselement (Stand der Technik)
107: Gehäuse (Stand der Technik)
108: Deckel (Stand der Technik)
A: Aussparung
b1: erste Position des Führungspins
b2: zweite Position des Führungspins
b3: dritte Position des Führungspins
b4: vierte Position des Führungspins
D: Drehrichtung
E: exzentrische Achse des Knopfelementes
L: Längsachse/Wellenstangenlängsachse
M: Schieberelementmittelpunkt
T: translatorische Richtung
Z: Knopfelementdrehachse/zentrische Achse
α: Winkel/Drehwinkel

Claims

Knopfelement (1) einer Verstellvorrichtung (30) zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle (40) einer thermischen Auslösevorrichtung (53) eines elektrischen Schalters zum Kalibrieren einer Auslösecharakteristik der thermischen Auslösevorrichtung (53), wobei das Knopfelement (1) eine sich zumindest abschnittsweise spiralförmig entlang einer ersten Oberfläche (1.1) erstreckende Führungsnut (2) zum Führen eines Führungspins (11) eines Schieberelementes (10) der Verstellvorrichtung (30) zur Übertragung einer Bewegung auf die thermische Auslösewelle (40) aufweist.
Knopfelement (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnut (2) einen sich im Wesentlichen konstant erhöhenden Abstand ausgehend von einer Knopfelementdrehachse (Z) des Knopfelementes (1) aufweist.
Knopfelement (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Knopfelement (1) eine Ausgleichsnut (3) aufweist, welche zumindest abschnittsweise die Führungsnut (2) zur Erzeugung einer Führungsnutwandung (4) umgibt.
Schieberelement (10) einer Verstellvorrichtung (30) zum Umwandeln einer rotatorischen Bewegung eines Knopfelementes (1) der Verstellvorrichtung (30) um eine Knopfelementdrehachse (Z) in eine translatorische Bewegung einer thermischen Auslösewelle (40) in Richtung einer Wellenstangenlängsachse (W) der thermischen Auslösewelle (40), wobei das Schieberelement (10) wenigstens einen an einer ersten Oberfläche (10.1) des Schieberelementes (10) angeordneten Führungspin (11) zum Eingreifen in eine Führungsnut (2) des Knopfelementes (1) und ein an einer zweiten (10.4) der ersten Oberfläche (10.1) gegenüberliegenden Oberfläche des Schieberelementes (10) angeordnetes Übertragungselement (16) zum Übertragen der Bewegung an die thermische Auslösewelle (40) aufweist.
Schieberelement (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (16) in einem Bereich eines Schieberelementmittelpunktes (M) und/oder der Führungspin (11) in einem Bereich beabstandet zu dem Schieberelementmittelpunkt (M) angeordnet ist.
Schieberelement (10) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberelement (10) wenigstens einen Gleitbereich (12, 13) aufweist, mittels welchem das Schieberelement (10) in einem Führungsbereich (20) einer Verstellvorrichtung (30) gleitend geführt ist.
Schieberelement (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitbereich (12, 13) des Schieberelementes (10) zumindest abschnittsweise flexibel gelagert ist.
Verstellvorrichtung (30) zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle (40) einer thermischen Auslösevorrichtung (50) eines elektrischen Schalters, aufweisend ein drehbar gelagertes Knopfelement (1) und ein tangential beweglich gelagertes Schieberelement (10), wobei das Knopfelement (1) und das Schieberelement (10) derart wirkverbunden sind, dass die Drehbewegung (D) des Knopfelementes (1) in eine Tangentialbewegung (T) des Schieberelementes (10) übergeht.
Verstellvorrichtung (30) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (30) wenigsten ein Knopfelement (1) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3 und ein Schieberelement (10) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 4 bis 7 aufweist, wobei das Schieberelement (10) zwischen dem Knopfelement (1) und der thermischen Auslösewelle (40) angeordnet ist.
Thermisch-magnetische Auslöseeinheit (50) eines elektrischen Schalters zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Stromes eines elektrischen Schaltkreises bei Auftreten eines auslösenden Ereignisses, aufweisend eine magnetische Auslösevorrichtung und eine thermische Auslösevorrichtung (53) sowie eine Verstellvorrichtung (30) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8 oder 9.
Elektrischer Schalter, insbesondere Kompaktleistungsschalter zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Stromes eines elektrischen Schaltkreises bei Auftreten eines auslösenden Ereignisses, aufweisend eine thermischmagnetische Auslöseeinheit (50) gemäß Anspruch 10.
Verfahren zum Verstellen einer Position einer thermischen Auslösewelle (40) einer thermischen Auslösevorrichtung (53) eines elektrischen Schalters in Richtung einer Wellenstangenlängsachse (W) der thermischen Auslösewelle (40) mit einer Verstellvorrichtung (30) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8 oder 9, wobei die Drehbewegung (D) des drehbar gelagerten Knopfelementes (1) in eine Tangentialbewegung (T) des tangential beweglich gelagerten Schieberelementes (10) übertragen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3 ausgestaltetes Knopfelement (1) um dessen Knopfelementdrehachse (Z) gedreht wird, wodurch ein in der Führungsnut (2) des Knopfelementes (1) angeordneter Führungspin (11) eines gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 4 bis 7 ausgestalteten Schieberelementes (10) entlang der Führungsnut (2) bewegt wird, so dass das Schieberelement (10) translatorisch entlang einer Wellenstangenlängsachse (W) der thermischen Auslösewelle (40) bewegt wird, wodurch die mit dem Schieberelement (10) über ein Übertragungselement (16) in Wirkverbindung stehende thermische Auslösewelle (40) translatorisch entlang der Wellenstangenlängsachse (W) bewegt wird.