DE102019209747B3

DE102019209747B3 - Schutzschalter

Info

Publication number: DE102019209747B3
Application number: DE102019209747.2A
Authority: DE
Inventors: Hendrik-Christian Köpf; Klaus Werner; Klaus Loos; Hubert Harrer; Jürgen Zeberl
Original assignee: Ellenberger and Poensgen GmbH
Current assignee: Ellenberger and Poensgen GmbH
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-07-04
Also published as: CN114041199A; JP7394154B2; US20220122791A1; EP3970177A1; JP2022538441A; US11984282B2; WO2021001075A1; CA3145755A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter (12), insbesondere eines Leistungsschalters (10), mit einer zwischen einer geschlossenen Stellung (84) und einer geöffneten Stellung (80) beweglich gelagerten Stromschiene (32), mit einer Auslösevorrichtung (16), mit einem zwischen einer ersten Position (70) und einer zweiten Position (82) verbringbaren Handhebel (66), und mit einer Mechanik (24). Mittels der Mechanik (24) sind die Stromschiene (32), die Auslösevorrichtung (16) und der Handhebel (66) derart gekoppelt, dass bei Bewegen des Handhebels (66) von der ersten Position (70) in die zweite Position (82) die Stromschiene (32) von der geöffneten Stellung (80) in die geschlossene Stellung (84) verbracht wird. Bei Auslösen der Auslösevorrichtung (16) werden die Stromschiene (32) von der geschlossenen Stellung (84) in die geöffnete Stellung (80) und der Handhebel (66) von der zweiten Position (82) in die erste Position (70) verbracht, falls dieser nicht blockiert ist. Bei Bewegen des Handhebels (66) von der zweiten Position (82) in die erste Position (70) wird die Stromschiene (32) von der geschlossenen Stellung (84) in die geöffnete Stellung (80) verbracht, unabhängig davon, ob die Stromschiene (32) in der geschlossenen Stellung (84) blockiert ist. Die Mechanik (24) weist einen in einer Querrichtung (40) verschieblich gelagerten Schieber (56) auf, der an der Stromschiene (32) angebunden ist, wobei der Handhebel (66) um eine Drehachse (68) drehbar gelagert ist. An dem Handhebel (66) ist ein erstes Koppelelement (64) exzentrisch zur Drehachse (68) drehbar gelagert, das in einer ersten Kulisse (60) des Schiebers (56) geführt ist, die einen in Querrichtung (40) verlaufenden Abschnitt (62) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter. Der Schutzschalter dient insbesondere dem Absichern einer Leitung oder eines bestimmten Geräts. Der Schutzschalter weist zum Beispiel die Funktion eines Trennschalters auf und ist bevorzugt ein Bestandteil eines Leistungsschalters.
Schutzschalter weisen üblicherweise ein elektrisches Schaltsystem auf. Üblicherweise ist das elektrische Schaltsystem mechanisch ausgestaltet, sodass auch eine galvanische Trennung realisierbar ist. In diesem Fall weist das elektrische Schaltsystem meist einen Kontakt sowie einen hierzu beweglich gelagerten Gegenkontakt auf. Insbesondere sind der Kontakt und der Gegenkontakt jeweils an einer Stromschiene angebunden, wobei die Lagerung meist mittels der Stromschienen erfolgt. Sofern der Schutzschalters sich im geschlossenen Zustand befindet, also ein Stromführen mittels des Schutzschalters möglich ist, liegt der Kontakt auf dem Gegenkontakt auf, sodass eine mechanisch direkte Verbindung zwischen diesen vorhanden ist. Über den Kontakt und den Gegenkontakt fließt hierbei ein elektrischer Strom.
Im geschlossenen Zustand des Schutzschalters befinden sich die Stromschienen somit in einer geschlossenen Stellung, wobei die Verbringung der Stromschienen in die geschlossene Stellung meist mittels eines Handhebels erfolgt, der mittels einer Mechanik mit der Stromschiene gekoppelt ist. Der Handhebel selbst weist üblicherweise zwei Positionen auf, wobei eine davon zu der geschlossenen Stellung der Stromschienen und die andere Position zur geöffneten Stellung der Stromschienen korrespondiert.
Wenn der Schutzschalter auslöst, werden die beiden Stromschienen voneinander beabstandet und somit in die geöffnete Stellung verbracht. Somit ist ein Stromfluss nicht mehr möglich. Das Beabstande soll vergleichsweise schnell erfolgen, weswegen zumindest eine der Stromschienen meist federbelastet ist, wobei die Feder in Richtung der geöffneten Stellung wirkt. Auch ist es erforderlich, dass der Handhebel in die andere Position verbracht wird, damit einerseits das Auslösen für den Benutzer erkennbar ist. Andererseits ist auf diese Weise erneut das Verbringen der Stromschienen in die geschlossene Stellung möglich. Falls dabei jedoch weiterhin der Überlastfall vorliegt, also beispielsweise der Fehler nicht behoben wurde, ist es erforderlich, dass die Stromschienen im Wesentlichen unverzüglich erneut in die geöffnete Stellung verbracht werden. Da der Handhebel hierbei meist aufgrund des Nutzers noch blockiert ist, ist eine sogenannte Freiauslösung vorhanden, bei der die Stromschienen in die geöffnete Stellung verbracht werden können, auch wenn der Handhebel blockiert ist. Hierbei erfolgt eine teilweise Entkopplung des Handhebels von den Stromschienen, sodass mittels des Handhebels die Stromschienen lediglich in eine einzige Richtung zueinander verbracht werden können, also von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung.
Falls beim Überlastfall ein vergleichsweise starker elektrischer Strom auftritt, ist es möglich, dass sich zwischen dem Kontakt und dem Gegenkontakt ein Lichtbogen ausbildet, der zu einem Abbrand des Kontakts bzw. des Gegenkontakts führt. Hierbei kann ein teilweises Aufschmelzen des Kontakts bzw. des Gegenkontakts erfolgen. Falls anschließend der Gegenkontakt zeitnah gegen den Kontakt verbracht wird, erfolgt eine Verschmelzung des Kontakts mit dem Gegenkontakt, da diese an der Oberfläche teilweise verflüssigt sind. Somit ist nach Abkühlen ein Beabstanden dieser allein aufgrund der wirkenden Federkraft nicht mehr möglich. Daher kann der Schutzschalter nicht weiter eingesetzt werden, da ein Auslösen aufgrund der Verschmelzung des Kontakts mit dem Gegenkontakt, also ein beabsichtigtes Unterbrechen des elektrischen Stromflusses, nicht mehr möglich ist.
In DE 30 33 213 C2 ist ein Niederspannungs-Schutzschalter mit einem Antriebshebel offenbart. Der Antriebshebel wirkt mittels einer Antriebsfeder auf ein Kniegelenk ein, wobei sich das freie Ende des einen Kniehebels an einer Hauptklinke abstützt. Das freie Ende des anderen Kniehebels ist über einen Kontaktträger mit einem mit bewegbaren Schaltstücken versehenen Schaltwelle verbunden. Es ist ein schwenkbar gelagerter Sperrhebel vorgesehen, der bei in der Einschaltstellung blockierten bewegbaren Schaltstücken an einer Arbeitsfläche des Antriebshebels anliegt und so die Überführung des Betätigungshandgriffes in die Ausschaltstellung verhindert. Der Sperrhebel ist auf der Schaltwelle relativ zu dieser schwenkbar gelagert und übergreift das Kniegelenk mit einem einer nur teilweisen Bewegung des Antriebshebels in Richtung der Ausschaltstellung entsprechenden Spiel gabelartig.
In DE102004062269A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum sicheren Betrieb eines Schaltgerätes mit zumindest zwei ein- und ausschaltbaren Hauptkontakten beschrieben. Diese weisen jeweils Kontaktstücke und eine bewegliche Kontaktbrücke auf. Es ist zumindest ein Steuermagnet vorgesehen, der einen beweglichen Anker aufweist, wobei der Anker beim Ein- und Ausschalten so auf die Kontaktbrücke wirkt, dass der entsprechende Hauptkontakt geschlossen und geöffnet wird. Das Verfahren sieht vor, dass ein Schaltüberwachungsmittel in einen ersten Zustand überführt wird, wenn die Hauptkontakte beim Einschalten geschlossen werden. Das Schaltüberwachungsmittel verbleibt nach dem Ausschalten in dem ersten Zustand, wenn zumindest einer der Hauptkontakte verschweißt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Schutzschalter anzugeben, wobei vorteilhafterweise eine Sicherheit, Zuverlässigkeit und/oder eine Einsatzdauer erhöht ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Schutzschalter dient dem Führen und Unterbrechen eines elektrischen Stroms. Hierfür ist der Schutzschalter geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Zudem ist der Schutzschalter geeigneterweise mechanisch ausgestaltet. Vorzugsweise ist ein mittels des Schutzschalters geführter Nennstrom zwischen 1 A und 125 A, zweckmäßigerweise zwischen 1 A und 30 A, zwischen 30 A und 60 A oder zwischen 60 A und 100 A. Der Schutzschalter ist geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, einen elektrischen Wechselstrom zu führen, der insbesondere eine elektrische Spannung zwischen 100 V und 800 V und beispielsweise von 277 V, 480 V oder 600 V aufweist. Alternativ ist der Schutzschalter geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, einen elektrischen Gleichstrom zu führen, wobei die elektrische Spannung in diesem Fall insbesondere zwischen 100V und 1.500V ist. Vorzugsweise wird der Schutzschalter bei einer Industrieanlage verwendet, insbesondere bei der Industrieautomatisierung. Alternativ hierzu ist der Schutzschalter ein Bestandteil einer Gebäudeinstallation.
Der Schutzschalter dient insbesondere dem Sicheren eines Geräts, wie z. B. eines Elektromotors, oder einer elektrischen Leitung. Hierfür wird insbesondere mittels des Schutzschalters eine elektrische Spannung und/oder ein elektrischer Strom auf das Vorliegen eines Überlastfalls überwacht und dann, wenn zumindest einer der Werte einen bestimmten Grenzwert übersteigt und/oder eine Änderung des jeweiligen Werts innerhalb einer bestimmten Zeitspanne größer als ein weiterer Grenzwert ist, der elektrische Stromfluss unterbrochen.
Der Schutzschalter weist eine Stromschiene auf, die zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung beweglich gelagert ist. Dabei ist es möglich, dass die Stromschiene entweder die geschlossene Stellung oder die geöffnete Stellung einnimmt. Mit anderen Worten kann die Stromschiene sowohl die geschlossene Stellung als auch zeitlich nachfolgend die geöffnete Stellung und umgekehrt einnehmen. Die beiden Stellungen unterscheiden sich, und in der geschlossenen Stellung erfolgt bei Betrieb ein elektrischer Stromfluss über die Stromschiene. Mit anderen Worten ist in der geschlossenen Stellung ein Stromfluss über die Stromschiene möglich. In der geöffneten Stellung jedoch ist bei Betrieb kein elektrischer Stromfluss über die Stromschiene möglich. Insbesondere ist in der geöffneten Stellung die Stromschiene von weiteren Bestandteilen des Schutzschalters beabstandet, an denen eine elektrisches Potential anliegt. Vorzugsweise erfolgt hierbei eine galvanische Trennung der Stromschiene von den weiteren Bestandteilen.
Die Stromschiene wird bei Betrieb, und wenn diese sich in dem geschlossenen Zustand befindet, insbesondere von dem elektrischen Strom durchflossen. Die Stromschiene ist daher zumindest teilweise aus einem Metall erstellt, vorzugsweise einem Kupfer, also reinem Kupfer oder einer Kupferlegierung. Somit ist ein ohmscher Widerstand vergleichsweise gering. Beispielsweise ist die Stromschiene mit einem Überzug versehen, der beispielsweise aus einem Nickel, einem Zinn oder einem Silber besteht. Infolgedessen ist eine chemische Reaktion der weiteren Bestandteile der Stromschiene, insbesondere des Kupfers, ausgeschlossen oder zumindest verlangsamt. Auch ist es auf diese Weise möglich, weitere Bestandteile an der Stromschiene zu befestigen, beispielsweise mittels Löten und oder Schweißens.
In der geöffneten Stellung der Stromschiene befindet sich somit der Schutzschalters in einem elektrisch nicht leitenden Zustand, sodass mittels des Schutzschalters kein elektrischer Strom geführt wird. Mit anderen Worten ist eine Bestromung eines etwaigen mittels des Schutzschalters abgesicherten Geräts nicht möglich. In der geschlossenen Stellung der Stromschiene befindet sich der Schutzschalter in dem elektrisch leitenden Zustand, sodass in diesem Fall eine Bestromung des etwaigen Geräts erfolgt.
Der Schutzschalter weist ferner eine Auslösevorrichtung auf. Mittels der Auslösevorrichtung erfolgt eine Reaktion im Überlastfall, also falls der mittels des Schutzschalters geführte elektrische Strom bzw. die daran anliegende elektrische Spannung die jeweiligen Bedingungen zum Eintritt des Überlastfalls aufweist. Insbesondere ist die Auslösevorrichtung zumindest teilweise mechanisch ausgestaltet, sodass eine mechanische Reaktion der Auslösevorrichtung bei Eintritt des Überlastfalls erfolgt.
Zudem weist der Schutzschalter einen Handhebel auf, der zwischen einer erste Position und einer zweite Position sowie zurück verbringbar ist. Mit anderen Worten ist es möglich, den Handhebel in die erste Position oder die zweite Position zu verbringen. Mittels des Handhebels ist eine manuelle Betätigung des Schutzschalters möglich. Mit anderen Worten dient der Handhebel der Betätigung des Schutzschalters durch einen Nutzer. Hierbei korrespondiert die erste Position zu dem elektrisch nicht leitenden Zustand des Schutzschalters, also einem geöffneten Zustand. Folglich korrespondiert die erste Position zu der geöffneten Stellung der Stromschiene. Die zweite Position des Handschalters korrespondiert zu dem elektrisch leitenden Zustand des Schutzschalters und somit zu der geschlossenen Stellung der Stromschiene.
Der Schutzschalters weist ferner eine Mechanik auf, mittels derer die Stromschiene, die Auslösevorrichtung und der Handhebel gekoppelt sind. Folglich ist es möglich, mittels des Handhebels auf die Stromschiene einzuwirken. Auch ist es möglich, mittels der Auslösevorrichtung die Stromschiene zu betätigen. Die Kopplung ist hierbei derart, dass bei Bewegen des Handhebels von der ersten Position in die zweite Position die Stromschiene von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung verbracht wird. Somit wird der Schutzschalters mittels Betätigung des Handhebels in den elektrisch leitenden Zustand versetzt. In dem elektrisch nicht leitenden Zustand sind insbesondere der Handhebel in der ersten Position und die Stromschiene in der geöffneten Stellung. Vorzugsweise wird der Handhebel und/oder die Stromschiene in der zweiten Position bzw. der geschlossenen Stellung gehalten, insbesondere mittels einer Arretierung der Mechanik und/oder der Auslösevorrichtung. Die Arretierung wird insbesondere bei Auslösen der Auslösevorrichtung aufgehoben.
Ferner ist die Kopplung derart, dass bei Auslösen der Auslösevorrichtung die Stromschiene von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung verbracht wird. Mit anderen Worten wird dann, wenn die Auslösevorrichtung auslöst, die Stromschiene, wenn sich diese in der geschlossenen Stellung befindet, in die geöffnete Stellung verbracht. Hierbei verbleibt die Stromschiene bei Auslösen der Auslösevorrichtung in der geöffneten Stellung, falls diese sich bereits in dieser befindet. Zudem wird bei Auslösen der Auslösevorrichtung der Handhebel von der zweite Position in die erste Position verbracht, falls dieser nicht blockiert ist. Falls der Handhebel jedoch in der zweiten Position blockiert ist, beispielsweise aufgrund einer manuelle Betätigung, wird bei Auslösen der Auslösevorrichtung die Stromschiene dennoch von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung verbracht, und der Handhebel verbleibt in der zweiten Position. Sobald die Blockierung aufgehoben wird, wird zweckmäßigerweise der Handhebel anschließend in die erste Position verbracht.
Zusammenfassend erfolgt die Verbringung der Stromschiene unabhängig von der Verbringung des Handhebel und stets dann, wenn die Auslösevorrichtung auslöst. Aufgrund des Verbringens der Stromschiene von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung bei Auslösen der Auslösevorrichtung wird der elektrische Stromfluss über den Schutzschalter unterbrochen, was eine Sicherheit erhöht und der Funktionsweise des Schutzschalters entspricht. Falls der Handhebel in die erste Position verbracht wird, ist für den Benutzer sichtbar, dass sich der Schutzschalters in dem elektrisch nicht leitenden Zustand befindet. Auch ist es in diesem Fall möglich, mittels Bewegen des Handhebels von der ersten Position in die zweite Position die Stromschiene erneut von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung zu verbringen. Falls jedoch der Handhebel in der zweite Position blockiert ist, beispielsweise aufgrund einer Betätigung durch den Nutzer, wird aufgrund des Verbringens der Stromschiene in die geöffnete Stellung unabhängig von dem Verbringen des Handhebels dennoch der elektrische Stromfluss unterbrochen, was eine Sicherheit erhöht. Zusammenfassend weist der Schutzschalter auch die Funktion einer Freilauslösung auf.
Zudem ist die Kopplung mittels der Mechanik derart, dass bei Bewegen des Handhebels von der zweiten Position in die erste Position die Stromschiene von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung verbracht wird. Beispielsweise wird in diesem Fall die etwaige Arretierung aufgehoben. Somit ist es mittels Betätigen des Handhebels auch möglich, den Schutzschalter von dem elektrisch leitenden Zustand in den elektrisch nicht leitenden Zustand zu versetzen. Hierbei ist das Bewegen der Stromschiene von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung unabhängig davon, ob die Stromschiene in der geschlossenen Stellung blockiert ist. Mit anderen Worten erfolgt ein Verbringen der Stromschiene von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung, wenn die Stromschiene im Wesentlichen frei beweglich ist. Falls jedoch die Stromschiene in der geschlossenen Stellung blockiert ist, erfolgt ebenfalls ein Verbringen in die geöffnete Stellung bei Bewegen des Handhebels. Mit nochmals anderen Worten wird mittels des Handhebels eine Kraft auf die Stromschiene ausgeübt, sodass diese in die geöffnete Stellung verbracht wird. Infolgedessen ist es möglich, manuell mittels des Handhebels über die Mechanik eine Kraft auf die Stromschiene auszuüben, wobei die ausgeübte Kraft abhängig von der Kraft ist, die auf den Handhebel ausgeübt wird.
Falls somit die Stromschiene in der geschlossenen Stellung blockiert ist, ist der Handhebel insbesondere ebenfalls in der zweiten Position gehalten oder zumindest in einer Position zwischen der ersten und der zweiten Position, also in einer Zwischenposition. Bei einem weiteren (manuellen) Bewegen des Handhebels in die erste Position erfolgt eine Umlenkung der auf den Handhebel wirkenden Kraft mittels der Mechanik auf die Stromschiene, sodass auf diese die Kraft wirkt. Mit anderen Worten wird mittels des Handhebels somit die Blockierung der Stromschiene aufgehoben. Wenn somit die Stromschiene in der geschlossenen Stellung blockiert ist, und wenn folglich auch bei Auslösen der Auslösevorrichtung die Stromschiene in der geschlossenen Stellung verbleibt, ist es möglich, mittels des Handhebels die Stromschiene erneut in die geöffnete Stellung zu verbringen.
Eine derartige Blockierung erfolgt beispielsweise aufgrund eines teilweise Verschmelzens der Stromschiene mit weiteren Bestandteilen des Schutzschalters, insbesondere falls ein vergleichsweise starker Überlastfall vorausgegangen ist, der zu einer teilweise Verflüssigung der Stromschiene führte. Aufgrund der Ausgestaltung der Mechanik wird somit eine derartige Verschmelzung aufgebrochen. Infolgedessen wird ein etwaiger weiter über den Schutzschalter fließender elektrischer Strom mittels Betätigung des Handhebels unterbrochen, was eine Sicherheit erhöht. Auch ist im Anschluss daran der Schutzschalter erneut einsatzbereit, insbesondere falls der elektrische Stromfluss aufgrund eines weiteren Schutzmechanismus beendet wurde, zum Beispiel mittels einer weiteren Überstromschutzeinrichtung, insbesondere einer Sicherung. Somit ist es aufgrund der Mechanik möglich, den Schutzschalter auch nach einem vergleichsweise starken Überlastfall weiterhin einzusetzen, was eine Einsatzdauer erhöht. Folglich ist es nicht erforderlich, den Schutzschalter auszutauschen, weswegen Betriebskosten reduziert sind. Auch ist es aufgrund der Mechanik mittels Betätigen des Handhebels nachprüfbar, ob die Stromschiene in die geschlossene Stellung verbracht wurde, was eine Zuverlässigkeit erhöht.
Der Schutzschalter umfasst zweckmäßigerweise ein Gehäuse, mittels dessen die Mechanik, die Stromschiene, die Auslösevorrichtung und zumindest teilweise der Handhebel aufgenommen sind. Insbesondere ist der Handhebel mittels des Gehäuses gelagert. Das Gehäuse ist zweckmäßigerweise einem elektrisch nicht leitenden Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff, gefertigt. Aufgrund des Gehäuses ist eine elektrische Isolierung bereit gestellt, sodass eine Verletzung von Personen ausgeschlossen ist. Auch ist ein Eindringen von Schmutzpartikeln in das Innere des Schutzschalters vermieden oder überwiegend reduziert, was eine Funktionsweise der Mechanik stören könnte.
Zweckmäßigerweise ist der Handhebel aus einem elektrisch nicht leitenden Material erstellt, vorzugsweise einem Kunststoff. Somit ist auch bei einer Fehlfunktion des Schutzschalters eine Verletzung einer Person, insbesondere des Nutzers, ausgeschlossen, wenn dieser den Handhebel berührt.
Der Schutzschalter weist zum Beispiel die Funktion eines Trennschalters auf. Geeigneterweise wird unter Schutzschalter ein Kontaktsystem mit Auslöseeinheit und Signalisierung und/oder Indikation des Schaltzustands verstanden, wobei die Signalisierung/Indikation insbesondere die Trennerfunktion beschreibt. Hierbei wird zweckmäßigerweise der Schaltzustand mit Zwangsführung angezeigt. Die Auslöseeinheit ist vorzugsweise eine Überstromauslöser oder umfasst zumindest diesen. Zusammenfassend weist der Schutzschalter die Funktion eines Trennschalters auf. Der Schutzschalter ist bevorzugt ein Bestandteil eines Leistungsschalters, der zum Beispiel ein Fail-Safe-Element, wie eine Sicherung, umfasst, das elektrisch in Reihe mit dem Schutzschalter geschaltet ist. Somit ist ein Leistungsschalter mit Trennfunktion und Sicherung bereitgestellt.
Die Mechanik weist einen in einer Querrichtung verschieblich gelagerten Schieber auf. Mit anderen Worten ist der Schieber entlang der Querrichtung transversal verschieblich gelagert. Somit ist es möglich, den Schieber in Querrichtung zu verschieben, wobei der Verschiebeweg zum Beispiel mittels zweier Anschläge oder zumindest mittels eines Anschlags begrenzt ist. Der Schieber ist an der Stromschiene angebunden. Somit wird bei Bewegung des Schiebers die Stromschiene zwischen der geöffneten und geschlossenen Stellung verbracht. Beispielsweise ist der Schieber mittels eines Gelenks an der Stromschiene angebunden, die mittels des Schieber zwischen der geöffneten und geschlossenen Stellung verschwenkt wird. Besonders bevorzugt jedoch ist die Stromschiene starr an dem Schieber befestigt, sodass die Stromschiene mittels des Schiebers ebenfalls in Querrichtung verschieblich gelagert ist. Folglich ist eine Belastung und Bruchgefahr verringert.
Beispielsweise ist mechanisch zwischen dem Schieber und der Stromschiene ein weiteres Bauteil angeordnet. Besonders bevorzugt jedoch ist der Schieber direkt an der Stromschiene befestigt. Infolgedessen ist eine Anzahl an benötigten Bauteilen verringert und eine Robustheit erhöht. Der Schieber ist zum Beispiel elektrisch nicht leitend ausgestaltet und vorzugsweise aus einem Kunststoff erstellt, insbesondere in einem Kunststoffspritzgussverfahren. Somit wird mittels des Schiebers kein elektrischer Strom geführt, und dieser weist bei Betrieb im Wesentlichen kein elektrisches Potential auf, was eine weitere Isolierung im Wesentlichen nicht erforderlich macht. Aufgrund des Schiebers ist es möglich, die Stromschiene zwischen der geöffneten und geschlossenen Stellung zu bewegen, ohne dass ein weiterer Kontakt mit der Stromschiene erfolgt. Somit ist eine Sicherheit erhöht.
Vorzugsweise ist der Schieber federbelastet. Mit anderen Worten umfasst der Schutzschalter eine Feder, die insbesondere an dem Schieber angreift, beispielsweise direkt oder indirekt über ein weiteres Bauteil. Hierbei ist die Feder zweckmäßigerweise gegen ein weiteres Bestandteil des Schutzschalters, insbesondere dessen Gehäuse abgestützt. Vorzugsweise wird die Feder komprimiert, wenn die Stromschiene von der geöffneten in die geschlossene Stellung bewegt wird. Somit wirkt auf den Schieber und infolgedessen auf die Stromschienen die Federkraft, die den Schieber derart belastet, dass die Stromschiene in die geöffnete Stellung verbracht wird. Zweckmäßigerweise umfasst der Schutzschalter eine Arretierung, mittels derer der Schieber oder ein sonstiger Bestandteil der Mechanik, der mit dem Schieber verbunden ist, verrastet ist, wenn sich die Stromschiene in der geschlossenen Stellung befindet. Zweckmäßigerweise wird die Arretierung mittels der Auslösevorrichtung betätigt, sodass bei Auslösen der Auslösevorrichtung die Arretierung aufgehoben wird. Infolgedessen wird mittels der Feder die Stromschiene von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung verbracht, wenn die Auslösevorrichtung auslöst. Die Feder ist zum Beispiel eine Schraubenfederung, was Herstellungskosten reduziert. Alternativ hierzu ist die Feder zum Beispiel mittels einer Drehfeder, Blattfeder, Tellerfeder oder (Druck-)Luftfeder realisiert. Zusammenfassend ist der Schieber mittels der Feder derart federbelastet, dass bei Auslösen der Auslösevorrichtung die Stromschiene von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung verbracht wird.
Der Handhebel ist um eine Drehachse drehbar gelagert, weswegen ein Raumbedarf verringert ist. Somit wird der Handhebel bei Bewegen von der ersten Position in die zweite Position um die Drehachse verschwenkt/rotiert. Die Mechanik weist insbesondere eine Drehfeder auf, mittels derer der Handhebel zur ersten Position hin federbelastet ist. Mit anderen Worten wird die Drehfeder gespannt, wenn der Handhebel in die zweite Position verbracht wird. Die Drehfeder ist hierfür zweckmäßigerweise einerseits exzentrisch an dem Handhebel und andererseits ortsfest abgestützt, vorzugsweise an dem etwaigen Gehäuse des Schutzschalters. Zweckmäßigerweise ist hierbei die etwaige Verrastung vorhanden, sodass der Handhebel in der zweiten Position entgegen der Federkraft gehalten wird. Falls die Arretierung aufgehoben wird, insbesondere aufgrund des Auslösens der Auslösevorrichtung oder bei manueller Betätigung des Handhebels, wird der Handhebei von der zweiten Position in die erste Position verbracht. Falls jedoch der Hebel in der zweiten Position blockiert ist, und mit einer größeren Kraft als der Federkraft gehalten wird, verbleibt der Handhebel in der zweiten Position. Wenn im Anschluss hieran die Blockade aufgehoben wird, wird der Hebel aufgrund der Drehfeder bevorzugt in die erste Position verbracht, unabhängig von dem Auslösen der Auslösevorrichtung.
Die Mechanik umfasst ein erstes Koppelelement, das exzentrisch zur Drehachse drehbar an dem Handhebel gelagert ist. Dabei ist es möglich, das erste Koppelelement bezüglich des Handhebels zu drehen, wobei bei einer Drehung des Handhebels um die Drehachse das erste Koppelelement, oder zumindest dessen Anbindungspunkt an dem Handhebel ebenfalls um die Drehachse bewegt wird. Vorzugsweise ist die Achse der drehbaren Lagerung des ersten Koppelelements an dem Handhebel parallel zur Drehachse. Zweckmäßigerweise ist ein Ende des Koppelelements drehbar an dem Handhebel angebunden, weswegen ein Platzbedarf verringert ist.
Das erste Koppelelement ist ferner in einer ersten Kulisse des Schiebers geführt. Die Kulisse ist insbesondere eine Aussparung des Schiebers, wobei vorzugsweise das erste Koppelelement in die erste Kulisse eingreift, zweckmäßigerweise ein Ende des ersten Koppelelements. Hierbei ist es möglich, das erste Koppelelement innerhalb der ersten Kulisse bezüglich des Schiebers zu verfahren. Ein Entfernen des ersten Koppelelements aus der ersten Kulisse hingegen ist beispielsweise nicht möglich. Zum Beispiel ist ein Beabstanden des ersten Koppelelements aus der ersten Kulisse zumindest in eine oder zwei Richtungen nicht möglich, wohingegen zum Beispiel ein Einführen des ersten Koppelelements senkrecht zur Querrichtung in die erste Kulisse, beispielsweise parallel zur Drehachse, ungehindert möglich ist. Somit ist eine Montage vereinfacht.
Die erste Kulisse umfasst einen in Querrichtung verlaufenden Abschnitt. Somit ist es möglich, den Schieber unabhängig von dem Handhebel in Querrichtung zu bewegen. Somit ist es möglich, die Stromschiene von der geöffneten Stelle in die geschlossene Stellung und daher auch der Schieber zu verbringen, insbesondere mittels weiterer Bestandteile der Mechanik, auch wenn der Handhebel in der zweiten Position blockiert ist. Dahingegen wird insbesondere dann, wenn die Stromschiene in der geschlossenen Stellung blockiert ist, und wenn der Handhebel von der zweiten Position in die erste Position verbracht wird, das erste Koppelelement gegen eine Begrenzung der ersten Kulisse in Querrichtung verbracht, sodass bei einer weiteren Bewegung des Handhebels über das erste Koppelelement die auf den Handhebel einwirkende Kraft in den Schieber eingeleitet wird. Aufgrund des ersten Koppelelement ist es somit möglich, Kraft auf die Stromschiene auszuüben, sodass diese von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung verbracht wird, wobei mittels der ersten Kulisse, insbesondere aufgrund des in Querrichtung verlaufenden Abschnitts, sichergestellt ist, das anderweitige Funktionen des Schutzschalters nicht beeinträchtigt werden.
Das erste Koppelelement ist beispielsweise einteilig ausgestaltet und insbesondere U-förmig oder mittels eines geraden Bauteils gebildet. Hierbei greifen bevorzugt jeweils die beiden Enden in den Handhebel bzw. die erste Kulisse ein. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise einfache Ausgestaltung des ersten Koppelelements realisiert, was Herstellungskosten verringert. In einer Alternative ist das erste Koppelelement beispielsweise gebogen ausgestaltet oder umfasst mehrere Bauteile, vorzugsweise Umlenkkörper. Somit ist die bei Betätigung des Handhebels auf den Schieber einwirkende Kraft anpassbar. Insbesondere erfolgt eine Ausnutzung eines Hebelarms, sodass die mittels des Handhebels ausgeübte Kraft vergleichsweise groß ist. Hierbei ist die maximale Strecke, entlang derer die Kraft wirken muss, vergleichsweise gering, da lediglich die Blockierung der Stromschiene in der geschlossenen Stellung aufgehoben werden soll.
Zweckmäßigerweise ist das erste Koppelelement aus einem vergleichsweise robusten Material erstellt, vorzugsweise ist das erste Koppelelement aus einem Metall, beispielsweise einem Stahl gefertigt. Somit ist eine Robustheit erhöht. Vorzugsweise ist hierbei der Schieber aus einem Kunststoff erstellt, sodass ein elektrisches Potential des ersten Koppelelements unabhängig von dem elektrischen Potential der Stromschiene ist. Das erste Koppelelement ist vorzugsweise aus einem Stahldraht erstellt und vorzugsweise nach Art einer Klammer gefertigt.
Vorzugsweise umfasst die Mechanik ein zweites Koppelelement, das an dem Handhebel exzentrisch zur Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die Achse, um die die Lagerung erfolgt, vorzugsweise parallel zur Drehachse ist. Beispielsweise ist der Abstand des zweiten Koppelelements zur Drehachse kleiner oder gleich dem Abstand des ersten Koppelelements zur Drehachse. Besonders bevorzugt jedoch ist der Abstand des zweiten Koppelelements zur Drehachse größer als der des ersten Koppelelements. Somit wird das zweite Koppelelement bei einer Bewegung des Handhebels um eine größere Strecke verbracht. Das zweite Koppelelement ist in einer zweiten Kulisse eines Kipphebels der Mechanik geführt. Die zweite Kulisse ist beispielsweise gerade oder bogenförmig ausgestaltet. Der Kipphebel selbst ist an dem Schieber drehbar gelagert, insbesondere endseitig, wobei die Achse vorzugsweise parallel zur Drehachse ist. Die zweite Kulisse ist von dem Lagerpunkt des Kipphebels an dem Schieber weg versetzt. Somit wird bei Drehung des Handhebels um die Drehachse das zweite Koppelelement innerhalb der zweiten Kulisse bewegt, bis dieses an einen Anschlag der zweiten Kulisse anstößt. Im Anschluss hieran wird der Kipphebel bezüglich des Schiebers gedreht.
Das zweite Koppelelement ist beispielsweise ein gerader Abschnitt oder U-förmig und somit insbesondere mittels einer Klammer gebildet. Vorzugsweise ist eines der Enden an dem Handhebel angebunden, wohingegen das weitere Ende in der zweiten Kulisse einliegt. Aufgrund der U-förmigen Ausgestaltung ist eine vergleichsweise einfache Montage des zweiten Koppelelements möglich, nämlich indem dieses parallel zur Drehachse in die entsprechenden Aufnahmen eingeführt wird. Alternativ ist das zweite Koppelelement beispielsweise gebogen ausgestaltet und umfasst somit zumindest einen Bogen oder mehrere Bögen. Vorzugsweise ist das zweite Koppelelement aus einem Metall, vorzugsweise einem Stahl erstellt, beispielsweise einem Stahldraht. Somit ist eine Robustheit erhöht.
Zweckmäßigerweise weist die Mechanik einen ersten Arretierhebel auf, der drehbar gelagert ist, vorzugsweise an dem etwaigen Gehäuse und/oder zweckmäßigerweise um eine Achse, die parallel zur Drehachse ist. Der erste Arretierhebel ist mittels der Auslösevorrichtung betätigt. Mit anderen Worten erfolgt die Kopplung der Mechanik mit der Auslösevorrichtung mittels des ersten Arretierhebels. Vorzugsweise wird bei Auslösen der Auslösevorrichtung der Arretierhebel rotiert. Insbesondere ist der erste Arretierhebel federbelastet, sodass dieser nach Rotation aufgrund des Auslösens der Auslösevorrichtung erneut in die ursprüngliche Position verbracht wird. Der erste Arretierhebel weist eine Abstützstelle auf, die exzentrisch zur drehbaren Lagerung angeordnet ist. Somit wird bei Drehen des ersten Arretierhebels auch die Abstützstelle gedreht, also rotiert. Die Abstützstelle ist für den Kipphebel vorgesehen und ist insbesondere zu der zweiten Kulisse beabstandet.
Die Abstützstelle dient dem Begrenzen der Schwenkbewegung (Rotation/Drehung) des Kipphebels bezüglich des Schiebers. Mit anderen Worten wird dann, wenn der Handhebel bewegt wird, und das zweite Koppelelement in der zweiten Kulisse bis zum Anschlag bewegt wird, zunächst der Kipphebel bezüglich des Schieber gedreht, bis der Kipphebel an der Abstützstelle anliegt. Insbesondere liegt hierbei der Kipphebel endseitig, also an dem dem Schieber gegenüberliegenden Ende, auf der Abstützstelle auf. Bei einer weiteren Drehbewegung führt diese Bewegung zu einem Verschwenken des Kipphebels um die Abstützstelle und somit einem Bewegen des Schiebers in Querrichtung. Dabei wird insbesondere die Stromschiene in die geschlossene Stellung bewegt. Wenn sich die Stromschiene in der geschlossenen Stellung befindet, ist insbesondere das zweite Koppelelement im Wesentlichen in Querrichtung angeordnet, sodass de Schieber in dieser Position entgegen der auf den Schieber wirkenden etwaigen Feder in einem labilen Gleichgewicht gehalten wird. Daher wird dann, wenn der erste Arretierhebel aufgrund der Auslösevorrichtung bewegt wird, das labile Gleichgewicht aufgehoben, und der Schieber in Querrichtung mittels der Feder bewegt. Dahingegen erfolgt dann, wenn keine vergleichsweise große Störung erfolgt, eine Arretierung des Schiebers mittels des im Wesentlichen in Querrichtung angeordneten zweiten Koppelelements. In einer Abwandlung ist das zweite Koppelelement im Vergleich zur Querrichtung leicht schräg angeordnet, wobei jedoch eine weitere Bewegung des zweiten Koppelelements mittels der zweiten Kulisse behindert wird, die insbesondere leicht bogenförmig ausgestaltet ist.
Falls bei blockiertem Handhebel der erste Arretierhebel mittels der Auslösevorrichtung teilweise rotiert wird, ist der Kipphebel nicht weiter mittels des Arretierhebels gehalten, sondern lediglich bezüglich des Schiebers drehbeweglich. Aufgrund einer herrschenden Gewichtskraft wird in diesem Fall insbesondere der Kipphebel bezüglich des Schiebers verschwenkt, was zu einer Positionsänderung des zweiten Koppelelements führt. Daher wird ebenfalls das labile Gleichgewicht aufgehoben. Somit ist wiederum eine Bewegung des Schiebers in Querrichtung möglich, sodass die Stromschiene in die geöffnete Stellung verbracht wird. Zusammenfassend erfolgt mittels der Abstützstelle sowie der zweiten Kulisse eine Entkopplung des Handhebels von der Stromschiene.
In einer alternativen Ausgestaltungsform ist die erste Kulisse L-förmig, wobei der eine Abschnitt in Querrichtung verläuft, und wobei die erste Kulisse einen weiteren Abschnitt aufweist, der senkrecht zur Querrichtung, insbesondere in einer Längsrichtung, verläuft. An dem ersten Koppelelement ist zweckmäßigerweise ein drittes Koppelelement drehbar gelagert, wobei die Anbindung des dritten Koppelelements an dem ersten Koppelelement zweckmäßigerweise zwischen den Enden des erste Koppelelement ist, oder zumindest zwischen den Punkten der Anbindung an dem Handhebel und dem Eingriff in die erste Kulisse. Somit ist es möglich, mittels des dritten Koppelelements, das erste Koppelelement in der ersten Kulisse zu bewegen. Sofern sich das erste Koppelelement in dem senkrecht zur Querachse verlaufenden Abschnitt befindet, erfolgt eine im Wesentlichen direkte Kopplung des Handhebels mit der Stromschiene, sodass eine Bewegung des Handhebels zu einer Bewegung der Stromschiene korrespondiert. Somit ist es möglich, die Stromschiene mittels des Handhebels in die geschlossene Stellung zu verbringen. Auch kann mittels des Handhebels auf die Stromschiene eingewirkt werden, falls diese in der geschlossenen Stellung blockiert ist. Somit ist es möglich, die Blockierung aufzubrechen. Zusammenfassend wird dann, wenn der Handhebel von der ersten Position in die zweite Position bewegt wird, die Stromschiene von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung verbracht, und dann, wenn der Handhebel von der zweiten Position in die erste Position verbracht wird, die Stromschiene von der geschlossenen Position in die geöffnete Stellung verbracht, wobei auch mittels des Handhebels eine Kraft auf die Stromschiene ausgeübt werden kann.
Dahingegen erfolgt dann, wenn das erste Koppelelement in den in Querrichtung verlaufenden Abschnitt der ersten Kulisse versetzt ist, eine Entkopplung des Handhebels von der Stromschiene, sodass ein Auslösen des Schutzschalters ermöglicht ist, auch wenn der Handhebel blockiert ist. Daher ist dann, wenn sich das erste Koppelelement in dem in Querrichtung vor laufenden Abschnitt befindet, auch ein Bewegen der Stromschiene von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung möglich, auch wenn der Handhebel blockiert ist.
Das dritte Koppelelement ist in einer Kulisse eines zweiten Arretierhebels geführt, der drehbar gelagert ist, vorzugsweise um eine Achse, die parallel zur Drehachse ist. Die Lagerung erfolgt insbesondere an dem etwaigen Gehäuse des Schutzschalters, und der zweite Arretierhebel ist mittels der Auslösevorrichtung betätigt. Hierbei wird bei Auslösen der Auslösevorrichtung der zweite Arretierhebel zweckmäßigerweise gedreht, also zumindest teilweise rotiert. Vorzugsweise ist der zweite Arretierhebel federbelastet, beispielsweise mittels einer Drehfeder, sodass der zweite Arretierhebel erneut in die Ausgangsstellung bewegt wird, wenn die Auslösevorrichtung nicht ausgelöst ist. Die dritte Kulisse ist insbesondere nach Art eines Langlochs ausgestaltet und verläuft zweckmäßigerweise senkrecht zur Querrichtung, wenn die Auslösevorrichtung nicht ausgelöst ist. Alternativ ist die dritte Kulisse bogenförmig ausgestaltet. Vorzugsweise ist die dritte Kulisse von der Drehachse des zweiten Arretierhebels wegversetzt, sodass diese bewegt wird, wenn der zweite Arretierhebel rotiert wird. Infolgedessen wird dann, wenn die Auslösevorrichtung auslöst, das dritte Koppelelement zumindest teilweise in der dritte Kulisse bewegt, bis dieses an einem Ende der dritte Kulisse anstößt. Im Anschluss hieran erfolgt eine Kraftaufbringung auf das erste Koppelelement, sodass das erste Koppelelement in der ersten Kulisse mittels des zweiten Arretierhebels bewegt wird.
Das dritte Koppelelement ist beispielsweise einteilig und weist vorzugsweise einen geraden Abschnitt auf. Insbesondere ist das dritte Koppelelement gerade ausgestaltet oder U-förmig nach Art einer Klammer. Somit ist eine Montage vergleichsweise einfach möglich. Das dritte Koppelelement ist zweckmäßigerweise aus einem Metall erstellt, vorzugsweise aus einem Stahl, insbesondere einem Stahldraht. In einer weiteren Alternative ist das dritte Koppelelement beispielsweise gebogen oder aus mehreren Bauteilen aufgebaut, die somit als Umlenkkörper fungieren. Somit ist eine Anpassung an die herrschenden Gegebenheiten vereinfacht.
Beispielsweise ist die Stromschiene entlang der Querrichtung angeordnet und wird somit bei Bewegen des Schiebers in Querrichtung verstellt. Somit ist ein vergleichsweise kompakter Schutzschalters bereitgestellt. Besonders bevorzugt jedoch ist die Stromschiene entlang einer Längsrichtung angeordnet, die senkrecht zur Querrichtung ist. Somit ist die elektrische Kontaktierung der Stromschiene vereinfacht. Hierbei ist die Stromschiene zweckmäßigerweise ebenfalls längsverschieblich mittels des Schiebers gelagert, sodass die Stromschiene lediglich in Querrichtung verbringbar ist. Folglich ist eine Robustheit erhöht.
Bevorzugt weist der Schutzschalter eine weitere Stromschiene auf, die entlang der Längsrichtung angeordnet ist. Die beiden Stromschienen sind somit zueinander parallel angeordnet, wobei diese zweckmäßigerweise entlang eines bestimmten Abschnitts überlappen. In der geschlossenen Stellung liegt die Stromschiene mechanisch an der weiteren Stromschiene an, beispielsweise direkt, oder indirekt über weitere Bestandteile. Zumindest jedoch ist in der geschlossenen Stellung die Stromschiene elektrisch mit der weiteren Stromschiene kontaktiert. In der geöffneten Stellung ist die Stromschiene mechanisch von der weiteren Stromschiene getrennt. Somit ist ein elektrischer Stromfluss von der Stromschiene zu der weiteren Stromschiene und umgekehrt nicht möglich. Mit anderen Worten sind die beiden Stromschienen in der geöffneten Stellung zueinander galvanisch isoliert.
Vorzugsweise ist ein Anschluss des Schutzschalters mit der weiteren Stromschiene elektrisch kontaktiert, sodass bei Betrieb an der weiteren Stromschiene ein elektrisches Potential anliegt, oder zumindest sodass die weitere Stromschiene starr mit weiteren Bestandteilen eines etwaigen abzusichernden Stromkreises verbunden ist. Somit ist eine Konstruktion vereinfacht. Die weitere Stromschiene ist zweckmäßigerweise aus dem gleichen Material wie die Stromschiene gefertigt, vorzugsweise einem Kupfer, das zum Beispiel mit einem Überzug versehen ist. Die weitere Stromschiene ist beispielsweise starr angeordnet, insbesondere starr an dem etwaigen Gehäuse angebunden, was eine Konstruktion vereinfacht. Alternativ hierzu ist die weitere Stromschiene beweglich gelagert und vorzugsweise federbelastet. Hierbei wirken die Federn in Richtung der Stromschiene, sodass bei Bewegen der Stromschiene in die geschlossene Stellung auch die weitere Stromschiene entgegen der Federkraft bewegt wird. Somit liegen die beiden Stromschienen in der geschlossenen Stellung kraftschlüssig aneinander an, was ein ungewolltes Ablösen der beiden Stromschienen voneinander aufgrund von widrigen Umständen unterbindet. Auch ist auf diese Weise ein elektrischer Kontakt verbessert.
Die weitere Stromschiene trägt bevorzugt einen ersten Kontakt sowie einen zweiten Kontakt, die in Längsrichtung zueinander beabstandet sind. Der Abstand ist zweckmäßigerweise größer als 4 mm, 5 mm oder 1 cm. Beispielsweise ist der Abstand kleiner als 5 cm, 4 cm oder 3 cm. Zum Beispiel ist der Abstand im Wesentlichen gleich 2 cm, wobei jeweils insbesondere eine Abweichung von bis zu 10 %, 5 % oder 0 % vorhanden ist. Ferner weist die weitere Stromschiene einen ersten Stromanschluss auf. Der erste Stromanschluss dient der elektrischen Kontaktierung der weiteren Stromschiene mit weiteren Bestandteilen des Schutzschalters, wie dem etwaigen Anschluss. Insbesondere ist der erste Stromanschluss mittels einer Klemme oder dergleichen realisiert. Alternativ hierzu ist der erste Stromanschluss an die etwaigen weiteren Bestandteile angeformt, sodass die weitere Stromschiene an dem ersten Stromanschluss in den weiteren Bestandteil übergeht. Zweckmäßigerweise bildet der erste Stromanschluss ein Ende der weiteren Stromschiene in Längsrichtung.
Die Stromschiene trägt einen ersten Gegenkontakt sowie einen zweite Gegenkontakt, die in Längsrichtung zueinander beabstandet sind. Hierbei ist der Abstand zweckmäßigerweise größer als 4 mm, 5 mm oder 1 cm. Zum Beispiel ist der Abstand kleiner als 5 cm, 4 cm oder 3 cm. Vorzugsweise ist der Abstand im Wesentlichen gleich 2 cm, wobei jeweils insbesondere eine Abweichung von bis zu 10 %, 5 % oder 0 % vorhanden ist. Aufgrund eines derartigen Abstands ist ein vergleichsweise kompakter Schutzschalter realisiert.
Zudem weist die zweite Stromschiene einen zweiten Stromanschluss auf. Insbesondere bildet der zweite Stromanschluss die Begrenzung der zweiten Stromschiene in Längsrichtung, also eines der Enden der zweiten Stromschiene in Längsrichtung. Der zweite Stromanschluss dient dem elektrischen Anschluss der zweiten Stromschiene an weitere Bestandteile des Schutzschalters. Beispielsweise ist der zweite Stromanschluss als Klemme ausgestaltet. Alternativ hierzu geht die Stromschiene bei dem zweiten Stromanschluss in ein weiteres Bauteil über, sodass die zweite Stromschiene mittels des zweiten Stromanschluss an ein anderes Bauteil angeformt und somit einstückig mit diesem ist. Vorzugsweise ist das weitere Bauteil an dem zweiten Stromanschluss mittels einer Litze angebunden und zweckmäßigerweise mittels dieser elektrisch damit kontaktiert. Somit bleibt die elektrische Kontaktierung auch bei einer Bewegung der Stromschiene in Querrichtung erhalten.
Die weitere Stromschiene überlappt die Stromschiene teilweise entlang der Längsrichtung. Auch befinden sich die Kontakte und die Gegenkontakte in Längsrichtung zwischen den beiden Stromanschlüssen in dem Überlappbereich. Hierbei ist dem ersten Kontakt der erste Gegenkontakt und dem zweiten Kontakt der zweite Gegenkontakt zugeordnet, und diese liegen dann, wenn die Stromschiene sich in der geschlossenen Stellung befindet vorzugsweise mechanisch direkt aneinander an. Dabei dienen die Kontakte sowie die Gegenkontakte bevorzugt dem Leiten des elektrischen Stroms.
Aufgrund der Beabstandung der Kontakte sowie der Gegenkontakte in Längsrichtung ist zwischen diesen jeweils ein Abschnitt der jeweiligen Stromschiene gebildet, mit dem in dem elektrisch leitenden Zustand ein Teil des elektrischen Stroms geführt wird. Hierbei wird der elektrische Strom in Längsrichtung in beiden Stromschienen zueinander parallel geführt. Infolgedessen bilden sich gleichgerichtete magnetische Felder aus, weswegen eine magnetische Anziehungskraft zwischen den beiden Stromschienen in diesem Bereich zumindest teilweise wirkt. Insbesondere ist hierbei die Kraft im Wesentlichen proportional zu dem Produkt aus dem mittels der Kontakt bzw. Gegenkontakte geführten elektrischen Strom sowie dem Verhältnis des Abstands zwischen den Kontakten bzw. zwischen den Gegenkontakten und dem Abstand der beiden Stromschienen.
Diese magnetische Kraft ist der sich in dem Kontakt und dem Gegenkontakten ausbildenden magnetischen Kraft entgegen gerichtet, die die beiden Stromschienen auseinander drücken. Infolgedessen sind die einem zunehmenden elektrischen Strom auf die Stromschienen wirkenden resultierenden Kräfte vergleichsweise gering. Somit ist eine benötigte Kraft, um den Schutzschalter in dem elektrisch leitenden Zustand, also die Stromschiene in dem geschlossenen Zustand, zu halten vergleichsweise gering. Somit ist eine Konstruktion der Mechanik vereinfacht.
Vorzugsweise ist zumindest einer der Kontakte, vorzugsweise alle Kontakte, und/oder einer der Gegenkontakte, zweckmäßigerweise sämtliche Gegenkontakte, aus einem silberbasierten Kontaktwerkstoff erstellt. Vorzugsweise wird als silberbasierter Kontaktwerkstoff Silbernickel (AgNi), Silber-Zinnoxid (AgSnO2), Silberwolfram (AgW) oder Silbergraphit (AgC) herangezogen. Auf diese Weise ist ein vergleichsweise robuster Kontakt bzw. Gegenkontakt erstellt.
In einer Alternative hierzu weist beispielsweise die weitere Stromschiene lediglich einen einzigen Kontakt und die Stromschienen lediglich einen einzigen Gegenkontakt auf, die zum Beispiel aus dem gleichen Material gefertigt sind, also einer Silberlegierung. In einer weiteren Alternative umfasst der Schutzschalter eine zusätzliche Stromschiene, die zu der weiteren Stromschiene beabstandet ist, und vorzugsweise mit dieser auf einer gemeinsamen Geraden angeordnet ist. Im elektrisch leitenden Zustand des Schutzschalters sind die weitere Stromschiene und die zusätzliche Stromschiene mittels der Stromschiene überbrückt, die somit vorzugsweise mechanisch direkt an der weiteren Stromschiene und der zusätzlichen Stromschiene anliegt. Folglich ist ein Stromfluss zwischen der weiteren Stromschiene und der zusätzlichen Stromschiene über die Stromschiene ermöglicht. In dem geöffneten Zustand hingegen ist die Stromschiene sowohl von der weiteren als auch der zusätzlichen Stromschiene beabstandet. Somit erfolgt eine Doppelunterbrechung, weswegen eine Ausbildung von Lichtbögen beim Schalten des Schutzschalters, also beim Bewegen der Stromschiene von der geschlossenen in die geöffnete Stellung, unterbunden ist.
Die Auslösevorrichtung ist beispielsweise hydraulisch, magnetisch oder thermisch ausgebildet. In einer Alternative umfasst die Auslösevorrichtung eine Kombination hieraus. Hierbei wird in Abhängigkeit des über den Schutzschalter fließenden elektrischen Stroms ein Magnetfeld erzeugt, das zum Auslösen der Auslösevorrichtung führt. Alternativ hierzu wird eine Erwärmung zum Auslösen der Auslösevorrichtung herangezogen. Besonders bevorzugt umfasst die Auslösevorrichtung eine Bimetall/Bimetallelement, wie einen Bimetallstreifen oder eine Bimetallschnappscheibe, und ist zum Beispiel mittels dieser gebildet. Hierbei ist das Bimetall/Bimetallelement/Bimetallstreifen/Bimetallschnappscheibe vorzugsweise endseitig starr eingespannt, geeigneterweise an dem etwaigen Gehäuse. Das gegenüberliegende Ende ist beispielsweise in direktem mechanischem Kontakt mit der Mechanik, vorzugsweise mit einem der etwaigen Arretierhebel. Bei Betrieb wird das Bimetall/Bimetallelement/Bimetallstreifen/Bimetallschnappscheibe von dem mittels des Schutzschalters geführten elektrischen Stroms durchflossen, sodass bei einem übermäßig starken elektrischen Strom eine Erwärmung des Bimetalls/Bimetallelements/Bimetallstreifens/Bimetallschnappscheibe und folglich eine Verformung dieser erfolgt. Somit sei vergleichsweise robuste Auslösevorrichtung bereitgestellt.
Die Erfindung betrifft ferner einen Leistungsschalter mit einem derartigen Schutzschalter. Hierbei erfolgt insbesondere eine galvanische Trennung von stromführenden Komponenten, falls die Stromschiene sich in der geöffneten Stellung befindet. Zweckmäßigerweise ist bei dem Leistungsschalter elektrisch in Reihe eine Sicherung zu dem Schutzschalter geschaltet. Somit ist eine Sicherheit weiter erhöht.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 eine Prinzipskizze einer Industrieanlage mit einem Schutzschalter,
2, 3 jeweils perspektivisch eine erste Ausführungsform des Schutzschalters, der einen Handhebel und eine Stromschiene aufweist,
4 in einer Seitenansicht den Schutzschalter in einem geöffneten Zustand,
5 gemäß 4 den Schutzschalter in einem geschlossenen Zustand,
6 gemäß 4 den Schutzschalter in dem geöffneten Zustand, mit blockiertem Handhebel,
7 gemäß 4 den Schutzschalter in dem geschlossenen Zustand, mit blockierter eine Stromschiene,
8 perspektivisch eine zweite Ausführungsform des Schutzschalters,
9 in einer Seitenansicht den Schutzschalter in einem geöffneten Zustand,
10 gemäß 9 den Schutzschalter in einem geschlossenen Zustand,
11 gemäß 9 den Schutzschalter in dem geöffneten Zustand, mit blockiertem Handhebel,
12 gemäß 9 den Schutzschalter in dem geschlossenen Zustand, mit blockierter eine Stromschiene, und
13 eine weitere Ausführungsform der Stromschiene.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Prinzipskizze einer Industrieanlage 2 dargestellt, die eine Stromversorgung 4 sowie einen damit betriebenen Aktor 6 aufweist. Mittels der Stromversorgung 4 wird eine elektrische Wechselspannung mit 50 Hz oder 60 Hz bereitgestellt. Die elektrische Spannung beträgt dabei insbesondere 277 V oder 480 V. Der Aktor 6 umfasst beispielsweise einen Elektromotor oder eine Presse und ist mittels einer Leitung 8 elektrisch mit der Stromversorgung 4 gekoppelt, sodass über die Leitung 8 eine Bestromung des Aktors 6 erfolgt.
Ferner umfasst die Industrieanlage 2 einen Leistungsschalter 10, der in einer Ausführung ein Bestandteil der Leitung 8 und in einem nicht näher dargestellten Schaltschranks angeordnet ist. In einer Alternative hierzu ist der Leistungsschalter 10 an der Stromversorgung 4 oder an dem Aktor 6 angeordnet. Der Leistungsschalter 10 weist einen Schutzschalter 12 und eine damit in Reihe geschaltete Sicherung 14 auf. Der Schutzschalter 12 weist eine Trennfunktion auf, und die elektrische Reihenschaltung ist in eine der Adern der Leitung 8 eingebracht.
Der Nennstrom des Leistungsschalters 10 beträgt in diesem Beispiel 60 A, und bei einem Überschreiten des Nennstroms um mehr als einen bestimmten Grenzwert, beispielsweises das 1,1-fache des Nennstroms, erfolgt eine Unterbrechung des elektrischen Stromflusses mittels des Schutzschalters 12. Mit anderen Worten wird in diesem Fall der Schutzschalters 12 ausgelöst und somit geöffnet, also in den elektrisch nichtleitenden Zustand versetzt. Die Sicherung 14 hingegen, die in diesem Beispiel als Glasrohrsicherung ausgestaltet ist, löst in diesem Fall nicht aus. Diese löst erst ab dem Fünffachen des Nennstroms, also ab 300 A, aus, wobei die Auslösezeit geringer als die Auslösezeit des Schutzschalters 12 ist. In diesem Fall wird somit der elektrische Stromfluss mittels der Sicherung 14 unterbrochen, wohingegen sich der Schutzschalter 12 auch weiterhin in dem elektrisch leitenden Zustand befindet. Aufgrund einer derartigen Verschaltung des Schutzschalters 12 und der Sicherung 14 ist bei einer vergleichsweise geringen Überschreitung des Nennstroms durch den elektrischen Strom der Leistungsschalter 10 mittels Zurückstellen des Schutzschalters 12 im Wesentlichen unverzüglich einsatzbereit. Auch ist ein Austausch von Komponente nicht erforderlich, weswegen Betriebskosten reduziert sind. Falls jedoch der Überstrom vergleichsweise groß ist, also insbesondere größer als 300 A, ist bei einem Schalten mittels des mechanisch ausgestatteten Schutzschalters 12 eine Beschädigung möglich. In diesem Fall tritt nämlich ein Lichtbogen auf, der zu einer Beschädigung von Komponenten des Schutzschalters 12 führen kann. Da der Schutzschalters 12 nicht ausgelöst wird, wird dieser nicht beschädigt, und der Leistungsschalter 10 ist nach Ersetzen der Sicherung 14 ebenfalls wieder einsatzbereit.
In den 2 und 3 ist jeweils perspektivisch eine erste Ausführungsform des Schutzschalters 12 teilweise gezeigt. Der Schutzschalters 12 weist eine Auslösevorrichtung 16 auf, die einen Bimetallstreifen 18 umfasst. Der Bimetallstreifen 18 ist streifenförmig ausgestaltet und an einem der Enden fest mit einer ersten Anschlussschienen 20 verbunden und somit elektrisch mit dieser kontaktiert. Dieses Ende ist an einem nicht näher dargestellten Gehäuse des Schutzschalters 12 starr befestigt, wobei des Gehäuses aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff gefertigt ist. Die erste Anschlussschiene 20 ist aus einem elektrisch leitenden Material, nämlich einer Kupferlegierung oder reinem Kupfer erstellt und ebenfalls streifenförmig, wobei eines der Enden an dem Bimetallstreifen 18 befestigt ist. Das verbleibende Ende der ersten Anschlussschiene 20 bildet den einen der Anschlüsse des Schutzschalters 12, der insbesondere mit der Sicherung 14 elektrisch kontaktiert ist. Dieses Ende der ersten Anschlussschiene 20 ragt in einer Ausführungsvariante aus dem nicht näher dargestellten Gehäuse hinaus.
Das verbleibende Ende des Bimetallstreifens 18 ist bezüglich des nicht näher dargestellten Gehäuses des Schutzschalters 12 frei beweglich. Dieses Ende liegt exzentrisch an einem ersten Arretierhebel 22 einer Mechanik 24 an, der drehbar um eine Lagerachse 26 an dem nicht näher dargestellten Gehäuse gelagert ist. Ferner weist der erste Arretierhebel 22 eine ebenfalls exzentrisch angeordnete Abstützstelle 28 auf, die sich bezüglich der Lagerachse 36 auf der dem Bimetallstreifen 18 gegenüberliegenden Seite befindet. Die Abstützstelle 28 ist mittels eines parallel zu der Lagerachse 26 verlaufenden stabförmigen Abschnitts des einstückig aus einem Kunststoff gefertigten ersten Arretierhebels 22 gebildet. Beim Verbiegen des Bimetallstreifens 18 wird folglich der erste Arretierhebel 22 um die Lagerachse 26 teilweise rotiert, sodass ebenfalls die Abstützstelle 28 um die Lagerachse 26 bewegt wird. Somit ist der erste Arretierhebel 22 mittels der Auslösevorrichtung 16 betätigt.
An dem frei beweglichen Ende des Bimetallstreifens 18 ist ferner eine elastisch verformbare Litze 30 angebunden, wie angeschweißt oder angelötet. Somit ist die Litze 30 elektrisch mit dem Bimetallstreifen 18 kontaktiert. Das verbleibende Ende der Litze 30 ist an einer Stromschiene 32 befestigt und elektrisch mit dieser kontaktiert. Die Stromschiene 32 verläuft in einer Längsrichtung 34 und ist aus einem Kupferblech gestanzt sowie mit einem Silberüberzug versehen. Der Kontaktpunkt der Litze 38 mit der Stromschiene 32, der am weitesten in Längsrichtung 34 nach außen versetzt ist, bildet einen zweiten Stromanschluss 35. An den beiden Enden der Stromschiene 32 in Längsrichtung 34 befinden sich ein erster Gegenkontakt 36 sowie ein zweiter Gegenkontakt 38. Somit sind die beiden Gegenkontakte 36, 38 in Längsrichtung 34 zueinander beabstandet. Die beiden Gegenkontakte 36, 38sind an einer der Seiten der Stromschiene 32 angeordnet und aus einem Silbernickel gefertigt sowie elektrisch mit der Stromschiene 32 kontaktiert.
Die Gegenkontakte 36, 38 weisen in einer Querrichtung 40, die senkrecht zur Längsrichtung 34 ist, zu einer weiteren Stromschiene 42, die entlang der Längsrichtung 34 angeordnet ist. Dabei befindet sich der erste Gegenkontakt 36 in Querrichtung 40 oberhalb eines ersten Kontakts 44, und der zweite Gegenkontakt 38 befindet sich in Querrichtung 40 oberhalb eines zweite Kontakts 46, die jeweils die weitere Stromschiene 42 trägt, und die zu der Stromschiene 32 weisen. Somit sind die beiden Kontakte 44, 46 ebenfalls in Längsrichtung 34 zueinander beabstandet. Die beiden Kontakte 44, 46 sind aus dem gleichen Material wie die Gegenkontakte 36, 38 gefertigt, also einem Silbernickel, und die weitere Stromschiene 42 ist aus einem Kupferblech gestanzt und ebenfalls mit einem Silberüberzug versehen. Die weitere Stromschiene 42 verläuft senkrecht zur Stromschiene 32 und senkrecht zur Querrichtung 90. Dahingegen verläuft die Stromschiene 32 parallel zur Längsrichtung 34 und parallel zur Querrichtung 40.
Die weitere Stromschiene 42 weist einen ersten Stromanschluss 48 auf, wobei sich die Kontakte 44, 46 sowie die Gegenkontakte 36, 38 in Längsrichtung 34 zwischen dem erste Stromanschluss 48 und dem zweite Stromanschluss 35 in einem Überlappbereich 50 der Stromschiene 32 mit der weiteren Stromschiene 42 befinden. Der erste Stromanschluss 48 ist außerhalb des Überlappbereichs 50 angeordnet. An dem ersten Stromanschluss 48 ist eine zweite Anschlussschiene 52 angebunden und elektrisch kontaktiert wird. Die zweite Anschlussschiene 52 ragt ebenfalls aus dem nicht näher dargestellten Gehäuse des Schutzschalters 12 hinaus und dient dem Anschluss an die Leitung 8.
Der Schutzschalters 12 weist ferner zwei Federn 54 auf, die als Schraubenfedern ausgestaltet sind, und die in Querrichtung 40 verlaufen. Die Federn 54 sind zwischen einem Boden des nicht näher dargestellten Gehäuses sowie der weiteren Stromschiene 42 angeordnet und an diesen abgestützt. Hierbei ist es möglich, die weitere Stromschiene 42 in Querrichtung 40 gegen die Federn 54 zu verbringen, wobei die Federn 54 gespannt werden.
Die Mechanik 24 umfasst ferner einen in der Querrichtung 40 längsverschieblich gelagerten Schieber 56, der in Querrichtung 40 angeordnet ist, und an dessen einem Ende in Querrichtung 40 die Stromschiene 32 befestigt ist. Somit ist die Stromschiene 32 ebenfalls in Querrichtung 40 beweglich gelagert. Der Schieber 56 weist einen in Querrichtung verlaufenden Fortsatz 58 auf, mittels dessen eine nicht näher dargestellte Feder geführt und daran gelagert ist. Die Feder ist weiterhin an einem nicht näher dargestellten Gehäuse abgestützt. Mittels der Feder erfolgt eine Federbelastung des Schiebers 56, wobei die Bewegungsrichtung in Querrichtung 40 von der weiteren Stromschiene 42 weggerichtet ist.
Der Schieber 56 weist eine erste Kulisse 60 in Form eines in Querrichtung 40 verlaufenden Langlochs auf. Die erste Kulisse 60 ist somit mittels eines in Querrichtung 40 verlaufenden Abschnitts 62 bildet. In der ersten Kulisse 60 ist ein erstes Koppelelement 64 geführt, das aus einem Stahldraht zu einer U-förmigen Klammer gebogen ist, wobei einer der parallelen Schenkel in der ersten Kulisse 60 angeordnet ist. Der quer dazu verlaufenden Schenkel verläuft parallel zur Querrichtung 40, und der weiteren der zueinander parallel verlaufenden Schenkel ist drehbar an einem Handhebel 66 gelagert, dessen eines Freiende ebenfalls aus dem Gehäuse herausragt. Der Handhebel 66 ist um eine Drehachse 68 drehbar gelagert. Die Anbindung des ersten Koppelelements 64 ist exzentrisch zur Drehachse 68 und somit von dieser beabstandet, wobei die drehbare Lagerung des Koppelelements 64 parallel zur Drehachse 68 ist. Zusammenfassend ist der Handhebel 66 um die Drehachse 68 drehbar und kann folglich eine erste Position 70 einnehmen, die in den Figuren gezeigt ist. Mit anderen Worten ist der Handhebel 66 in die erste Position 70 verbringbar. Hierbei weist der Handhebel 66 eine Aufnahme 72 auf, innerhalb derer eine nicht näher dargestellte Drehfeder angeordnet ist, mittels derer der Hebel 66 in die erste Position 70 federbelastet ist. Mit anderen Worten wird dann, wenn keine weiteren Kräfte auf den Handhebel 66 wirken, dieser mittels der Drehfeder in die erste Position 70 gebracht. Bei einer Bewegung auf der erste Position 70 hinaus, hingegen wird die Drehfeder gespannt, die konzentrisch zur Drehachse 68 angeordnet ist.
An dem Handhebel 66 ist ferner ein zweites Koppelelement 74 drehbar gelagert, wobei die Lagerachse parallel zur Drehachse 68 ist. Das zweite Koppelelement 74 ist wiederum U-förmig und als Klammer ausgestaltet sowie aus einem Stahldraht erstellt. Der eine der zueinander parallelen Schenkel ist an dem Handhebel 66 angebunden, wobei der Abstand zur Drehachse 68 größer als der Abstand des ersten Koppelelements 64 zur Drehachse 68 ist. Der verbleibende parallele Schenkel des zweite Koppelelements 74 ist in einer zweiten Kulisse 76 eines Kipphebels 78 geführt, der an dem Schieber 56 drehbar gelagert ist. Hierbei befindet sich die Anbindung des Kipphebels 78 an dem in Querrichtung 40 zur Stromschiene 32 gegenüberliegenden Ende des Schiebers 56. Die zweite Kulisse 76 ist von dem Anbindungspunkt an dem Schieber 56 beabstandet und verläuft im Wesentlichen geradlinig. Zudem ist der Kipphebel 78 um eine Achse drehbar, die parallel zur Drehachse 68 ist.
In 4 ist der Schutzschalters 12 ausschnittsweise in einer Seitenansicht gezeigt. Hierbei befindet sich der Schutzschalters 12 in einem elektrisch nicht leitenden Zustand. Mit anderen Worten sind die erste Anschlussschiene 20 sowie die zweite Anschlussschiene 52 zueinander galvanisch getrennt. Dies ist der Fall, wenn die Stromschiene 32 sich in einer geöffneten Stellung 80 befindet, bei der die Stromschiene 32 mittels der Mechanik 24 von der weiteren Stromschiene 42 beabstandet ist, sodass die Kontakte 44, 46 und die Gegenkontakte 36, 38 nicht mechanisch aneinander anliegen. In diesem Fall befindet sich der Handhebel 66 in der ersten Position 70.
Wenn der Handhebel 66 um die Drehachse 68 in eine zweite Position 82 geschwenkt wird, wird das zweite Koppelelement 74 in der zweite Kulisse 76 so lange bewegt, bis dieses zu dem Ende der zweiten Kulisse 76 gelangt. Bei einer weiteren Kraftausübung ist ein Bewegen des zweiten Koppelelements 74 in Transversalrichtung bezüglich der zweiten Kulisse 76 nicht möglich, und der Kipphebel 78 wird bezüglich des Schiebers 56 verschwenkt, bis der Kipphebel 78 endseitig an der Abstützstelle 28 des erste Arretierhebels 22 anliegt. Bis dahin erfolgt keine Bewegung des Schiebers 56 in Querrichtung aufgrund der an dem Fortsatz 58 abgestützten Feder. Wenn jedoch der Kipphebel 78 an der Abstützstelle 28 anliegt, kann dieser nicht weiter verschwenkt werden, und die Abstützstelle 28 bildet eine Lagerstelle für den Kipphebel 78, der somit um die Abstützstelle 28 verschwenkt wird. Infolgedessen wird der Schieber 56 in Querrichtung 40 bewegt bis die Gegenkontakte 36, 38 mechanisch direkt an den von der weiteren Stromschiene 42 getragenen Kontakten 44, 46 anliegen. Bei einer weiteren Bewegung des Handhebels 66 werden die Federn 54 komprimiert, sodass die beiden Stromschienen 32, 42 kraftschlüssige aneinander anliegen. Die Bewegung des Schiebers 56 und daher auch des Handhebels 66 erfolgte so lange, bis das zweite Koppelelement 74 im Wesentlichen in Querrichtung 40 verläuft. Eine weitere Bewegung des Handhebels 66 wird dann mittels eines nicht näher dargestellten Anschlags verhindert, und der Handhebel 66 befindet sich in der zweite Position 82. somit ist der Handhebel zwischen der ersten und der zweiten Position 70, 82 verbringbar. Die Mechanik 24 befindet sich in diesem Fall aufgrund der an dem Fortsatz 58 angreifenden Feder in einem labilen Gleichgewicht, und die Stromschiene 32 befindet sich in einer geschlossenen Stellung 84.
Während der Verbringung des Handhebels 66 von der ersten Position 70 in die zweite Position 82 gleitet das erste Koppelelement 64 in der ersten Kulisse 60 ungehindert entlang. Zur besseren Übersichtlichkeit ist in den Figuren der Schieber 56 halbtransparenten dargestellt.
Wenn sich die Stromschiene 32 in der geschlossenen Stellung 84 befindet, ist ein elektrischer Stromfluss von der ersten Stromschiene 20 über den Bimetallstreifen 18, die Litze sowie die Stromschiene 32 und die Gegenkontakte 36, 38 über die Kontakte 44, 46 zur weiteren Stromschiene 42 und von dort zu der zweiten Anschlussschiene 52 möglich. Infolgedessen befindet sich der Schutzschalter 12 in dem elektrisch leitenden Zustand.
Aufgrund der Anordnung der Gegenkontakte 36, 38 sowie der Kontakte 44, 46 ist eine Richtung des elektrischen Stromflusses in der Stromschiene 32 sowie der weiteren Stromschiene 42 zumindest in dem Überlappbereich 50 zueinander parallel gerichtet, weswegen dort ein gleichgerichtetes Magnetfeld induziert wird. Aufgrund des auf diese Weise induzierten Magnetfelds werden die beiden Stromschienen 32, 42 in Querrichtung 40 aufeinander zu gepresst, sodass eine vergleichsweise sichere elektrische Kontaktierung vorhanden ist. Zur Verstärkung dieses Effekts ist die Stromschiene 32 im Überlappbereich 50 zwischen den beiden Gegenkontakten 36, 38 zur weiteren Stromschiene 42 hin ausgebuchtet, wobei die beiden Stromschienen 32, 42 in diesem Bereich nicht mechanisch direkt aneinander anliegen.
Bei einer Bewegung des Handhebels 66 von der zweiten Position 82 in erste Position 70 erfolgt eine umgekehrte Bewegungsreihenfolge, sodass mittels Betätigung des Handhebels 66 die Stromschiene 32 in die geöffnete Stellung 80 verbracht wird. Hierbei erfolgt eine Unterstützung der Bewegung mittels der an dem Fortsatz 58 angreifenden Feder sowie der Drehfeder.
Falls über den Bimetallstreifen 18 ein vergleichsweise großer elektrischer Strom fließt, der zu einer Erwärmung führt, wird das frei bewegliche Ende des Bimetallstreifens 18 verbogen, sodass der erste Arretierhebels 22 rotiert wird. Infolgedessen wird die Abstützstelle 28 von dem Kipphebel 78 nicht weiter gehalten. Dieser wird weiter bezüglich des Schiebers 56 verschwenkt. In diesem Fall wird auch die zweite Kulisse 76 verschwenkt und somit das zweite Koppelelement 74 bewegt. Infolgedessen ist das labilen Gleichgewicht aufgehoben, und der Schieber 56 wird mittels der an dem Fortsatz 58 angreifenden Feder in Querrichtung 40 bewegt, sodass die Stromschienen 32 von der weiteren Stromschiene 42 beabstandet wird. Infolgedessen werden die Kontakte 44, 46 von den Gegenkontakten 36, 38 beabstandet, sodass ein Stromfluss unterbrochen wird. Aufgrund der mechanischen Kopplung mittels des zweite Koppelelements 74 wird auch der Handhebel 66 in die erste Position 70 verbracht, sodass sich der Schutzschalter 12 erneut in dem in 4 gezeigten Zustands befindet, wobei der Bimetallstreifen 18 beispielsweise noch verbogen ist. Nach Abkühlen dieser befindet sich diese jedoch erneut in der in 4 gezeigten Position. Ferner wird die Drehbewegung des Handhebels 66 mittels der nicht näher dargestellten Drehfeder unterstützt.
Falls der Handhebel 66 jedoch in der ersten Position 70 blockiert ist, und der Bimetallstreifen 18 aufgrund eines übermäßigen fließenden Strom verbogen wird, wird wiederum der erste Arretierhebel 22 bewegt, sodass die Abstützstelle 28 den Kipphebel 78 nicht weiter unterstützt. Somit ist ein weiteres Verschwenken des Kipphebels 78 bezüglich des Schiebers 56 möglich wobei das zweite Koppelelement 74 in der zweiten Führung 76 bewegt wird. Somit ist das labile Gleichgewicht aufgehoben, und der Schieber 56 kann mittels der an dem Fortsatz 58 angreifenden Feder in Querrichtung 40 bewegt werden, sodass die Stromschiene 32 in die geöffnete Stellung 80 verbracht wird. Somit ist auch in diesem Fall der elektrische Stromfluss zwischen den beiden Anschlussschiene 20, 52 unterbrochen.
Falls die Stromschiene 32 in der geschlossenen Stellung 84 blockiert ist, wie in 7 gezeigt, und falls der Kipphebel 78 nicht an der Abstützstelle 28 anliegt, beispielsweise aufgrund einer manuellen Bewegung des Handhebel 66 von der zweiten Position 82 in die erste Position 70, oder falls die Auslösevorrichtung 16 ausgelöst hat, ist ein Bewegen des Handhebel 66 in die erste Position 70 nicht möglich. In diesem Fall wird das erste Koppelelement 64 in der ersten Kulisse 64 bis an den Anschlag bewegt, und die Anlage verhindert eine weitere Verbringung des Handhebels 66. Bei einer Kraftausübung auf den Handhebel 66 in Richtung der ersten Position 70 wird diese Kraft auf den Schieber 56 und infolgedessen auf die Stromschiene 32 eingeleitet. Somit ist es möglich mittels einer manuellen Betätigung des Handhebels 66 die Stromschiene 32 von der weiteren Stromschiene 42 zu lösen und eine etwaige Verschmelzung der Kontakte 44, 46 mit den Gegenkontakten 36, 38 aufzubrechen.
Zusammenfassend erfolgt mittels der Mechanik 24 eine Kopplung der Stromschiene 32, der Auslösevorrichtung 16 und des Handhebel 66. Hierbei wird bei Bewegen des Handhebels 66 von der ersten Position 70 in die zweite Position 82 die Stromschiene 32 von der geöffneten Stellung 80 in die geschlossene Stellung 84 verbracht. Bei Auslösen der Auslösevorrichtung 16 wird die Stromschiene 32 von der geschlossenen Stellung 84 in die geöffnete Stellung 80 verbracht. Der Handhebel 66 wird in diesem Fall von der zweiten Position 82 in die erste Position 70 verbracht, falls der Handhebel 66 nicht blockiert ist. Anderenfalls wird zumindest die Stromschiene 32 entsprechend verbracht. Bei Bewegen des Handhebels 66 von der zweiten Position 82 in die erste Position 70 wird die Stromschiene 32 von der geschlossenen Stellung 84 in die geöffnete Stellung 80 verbracht. Dies erfolgt unabhängig davon, ob die Stromschiene 32 in der geschlossenen Stellung 84 blockiert ist. In diesem Fall wird nämlich mittels der manuell auf den Handhebel 66 aufgebrachten Kraft die Blockade der Stromschiene 32 aufgehoben.
In 8 ist perspektivisch ausschnittsweise eine zweite Variante des Schutzschalters 12 dargestellt, wobei die beiden Anschlussschienen 20,52, die Stromschiene 32 mit den beiden Gegenkontakten 36, 38 und die Litzen 30 nicht verändert sind. Auch sind die weitere Stromschiene 42 sowie die Kontakte 44, 46 und die Federn 54 nicht verändert. Ferne sind auch nicht die Funktionsweise und die Anordnung der einzelnen Komponenten zueinander abgeändert. Es ist wiederum der Schieber 56 vorhanden, der die erste Kulisse 60 mit dem in Querrichtung 40 verlaufenden Abschnitt 62 aufweist, in dem das erste Koppelelement 64 geführt ist. Die erste Kulisse 60 umfasst hierbei jedoch auch einen weiteren Abschnitt 86, der in Längsrichtung 34 verläuft, wie in den 9-12 gezeigt, in denen der Schutzschalters 12 in einer Seitenansicht dargestellt ist. Somit ist die erste Kulisse 60 L-förmig ausgestaltet. Hierbei befindet sich der weitere Abschnitt 86 bezüglich des Abschnitts 60 in Querrichtung 40 von der Stromschiene 32 zu dem Handhebel 66 hin versetzt.
Das erste Koppelelement 64 ist wiederum exzentrisch an dem um die Drehachse 68 drehbar gelagerten Handhebel 66 drehbar angebunden. Das zweite Koppelelement 74 sowie der Kipphebel 78 sind weggelassen, und die Mechanik 24 weist ein drittes Koppelelement 88 auf, das an dem ersten Koppelelement 64 drehbar gelagert ist. Hierbei befinden sich die Anbindung des dritten Koppelelements 88 an dessen Freiende und an dem erste Koppelelement 64 zwischen dessen beiden Enden also in dem quer verlaufenden Schenkel des L-förmigen ersten Koppelelements 64. Das verbleibende Ende des dritten Koppelelements 88 ist in einer dritten Kulisse 90 eines zweiten Arretierhebels 92 geführt, der drehbar an dem Gehäuse in gleicher Art wie der erste Arretierhebel 22 gelagert ist. Mit anderen Worten ist der erste Arretierhebel 22 durch den zweiten Arretierhebel 92 ausgetauscht. Der zweite Arretierhebel 92 ist mittels des Bimetallstreifens 18 der Auslösevorrichtung 16 betätigt. Sofern die Auslösevorrichtung 16 nicht betätigt ist, also solange der Bimetallstreifen 18 in Querrichtung 40 verläuft, ist die dritte Kulisse 19 im Wesentlichen in Längsrichtung 34 ausgerichtet.
Falls sich der Handhebel 66 in der ersten Position 70 befindet, die in 9 gezeigt ist, liegt das erste Koppelelement 86 in dem weiteren Abschnitt 86 der ersten Kulisse 60 ein, und die Stromschienen 32 befindet sich in der geöffneten Stellung 80.
Wenn der Handhebel 66 in die zweite Position 82 rotiert wird, die in 10 dargestellt ist, wird das erste Koppelelement 64 teilweise in Querrichtung 40 auf die weitere Stromschiene 42 zu bewegt. Diese Bewegung wirkt über die erste Kulisse 60 auf den Schieber 56, der somit in Querrichtung 40 auf die weitere Stromschiene 42 zu bewegt wird. Dabei ist die Anordnung der ersten Kulisse 60 bezüglich des Handhebels 66 und dessen Bewegungsrichtung derart, dass das erste Koppelelement 64 aufgrund der wirkenden Kraftrichtung nicht in den in Querrichtung 40 verlaufenden Abschnitt 62 bewegt wird. Wenn das erste Koppelelement 64 im Wesentlichen in Querrichtung 40 angeordnet ist, liegen die Kontakte 44, 46 an den jeweiligen Gegenkontakten 36, 38 an, und die Stromschiene 32 befindet sich in der geschlossenen Stellung 84, wie in 10 gezeigt. Auch hier ist ein labiles Gleichgewicht realisiert. Zusammenfassend liegt in der geschlossenen Stellung 84 die Stromschiene 32 mechanisch an der weiteren Stromschiene 42 an.
Bei einer manuellen Bewegung des Handhebels 66 von der zweiten Position 82 in die erste Position 70 wird der gegenläufige Bewegungsablauf durchgeführt. Falls die Auslösevorrichtung 16 auslöst, also falls das Freiende des Bimetallstreifens 18 bewegt wird, wird der zweite Arretierhebels 92 bewegt und infolgedessen das dritte Koppelelement 88. Mittels dessen wird somit eine Kraft auf das erste Koppelelement 64 in Längsrichtung 34 ausgeübt, sodass das labile Gleichgewicht aufgehoben wird. Hierbei ist bereits bei einer vergleichsweise geringen Bewegung des dritten Koppelelements 88 die labile Gleichgewichtlage aufgehoben, sodass sich das erste Koppelelement 64 auch weiterhin in dem weiteren Abschnitt 86 befindet. Wegen der Aufhebung des Gleichgewichts wird der Schieber 56 aufgrund der nicht näher dargestellten Feder in Querrichtung 40 von der weiteren Stromschiene 42 in die geöffnete Stellung 80 wegbewegt, die in 9 gezeigt ist. Dabei ist in der geöffneten Stellung 80 die Stromschiene 32 mechanisch von der weiteren Stromschiene 42 getrennt. Auch wirkt über das erste Koppelelement 64 die auf den Schieber 56 wirkende Federkraft auf den Handhebel 66, der somit in die erste Position 70 rotiert. Die Drehbewegung wird zudem mittels der Drehfeder unterstützt.
Falls der Handhebel 66 in der zweiten Position 82 blockiert ist, wie in 11 gezeigt, und falls die Auslösevorrichtung 16 auslöst, also das Freiende des Bimetallstreifens 18 bewegt wird, wird mittels des dritten Koppelelements 88 das erste Koppelelement 64 in den in Querrichtung 40 verlaufenden Abschnitt 62 der ersten Kulisse 62 weiterbewegt. Infolgedessen ist eine Bewegung des Schiebers 56 in Querrichtung von der weiteren Stromschiene 42 weg möglich. Daher wird der Schieber 56 mittels der Feder in Querrichtung 40 bewegt und die Stromschiene 32 von der weiteren Stromschiene 42 beabstandet und somit in die geöffnete Stellung 80 verbracht.
Falls die Stromschiene 32 in der geschlossenen Stellung 84 aufgrund eines Verschweißens der Kontakte 44, 46 mit den Gegenkontakten 36, 38 gehalten wird und somit blockiert ist, liegt das erste Koppelelement 64 auch weiterhin in der ersten Kulisse 60 ein, und zwar an dem Anschlag der erste Kulisse 60 in Querrichtung 40, der von der weiteren Stromschiene 42 am weitesten entfernt ist. Bei einer Rotation des Handhebels 66 wird das erste Koppelelement 64 teilweise in Querrichtung 40 von der weiteren Stromschiene 42 wegbewegt, sodass auf den Schieber 56 eine von der weiteren Stromschiene 42 weggerichtete Kraft wird. Folglich wird die etwaige Verschmelzung aufgebrochen und somit die Stromschiene 32 von der geschlossenen Stellung 84 in die geöffnete Stellung 80 verbracht, wenn die Stromschienen 32 in der geschlossenen Stellung 84 blockiert ist. In diesem Fall wird die Blockierung mittels der Kraftausübung aufgehoben.
In 13 ist eine weitere Abwandlung des Schutzschalters 12 schematisch vereinfacht gezeigt. Es ist wiederum der Schieber 56 und die daran angebundene Stromschiene 32 mit dem ersten Gegenkontakt 36 sowie dem zweiten Gegenkontakt 38 gezeigt, die in Längsrichtung 34 zueinander beabstandet sind. Auch ist die weitere Stromschiene 42 vorhanden, die den ersten Kontakt 44 trägt, der baugleich zu den vorhergehenden Ausführungsformen ist. Jedoch ist die weitere Stromschiene 42 in Längsrichtung 34 versetzt, sodass der Überlappbereich 50 verkleinert ist. Ferner ist eine zusätzliche Stromschiene 94 vorhanden, die den zweiten Kontakt 46 trägt. Die weitere Stromschiene 42 und die zusätzliche Stromschiene 94 sind zueinander galvanische getrennt, und an der zusätzlichen Stromschiene 94 ist die Litze 30 angelötet, die wiederum elektrisch mit dem Bimetallstreifen 18 kontaktiert ist. In der geöffneten Stellung 80, die in 13 gezeigt ist, sind die Gegenkontakte 36, 38 von den Kontakten 44, 46 beabstandet. Bei Einnahme der geschlossenen Stellung 84 wird der erste Gegenkontakt 36 gegen den ersten Kontakt 44 und der zweite Gegenkontakt 38 gegen den zweiten Kontakt 46 verbracht, sodass die weitere Stromschiene 42 und die zusätzliche Stromschiene 94 mittels der Stromschiene 32 überbrückt sind. Somit ist in diesem Fall ein Stromführen möglich. Die Abwandlung der weiteren Stromschiene 42 und die Verwendung der zusätzlichen Stromschiene 94 erfolgt in nicht näher dargestellten Varianten mit den in 2 bis 12 dargestellten Ausführungsformen des Schutzschalters 12.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Industrieanlage
4: Stromversorgung
6: Aktor
8: Leitung
10: Leistungsschalter
12: Schutzschalter
14: Sicherung
16: Auslösevorrichtung
18: Bimetallstreifen
20: erste Anschlussschiene
22: erster Arretierhebel
24: Mechanik
26: Lagerachse
28: Abstützstelle
30: Litze
32: Stromschiene
34: Längsrichtung
35: zweiter Stromanschluss
36: erster Gegenkontakt
38: zweiter Gegenkontakt
40: Querrichtung
42: weitere Stromschiene
44: erster Kontakt
46: zweiter Kontakt
48: erster Stromanschluss
50: Überlappbereich
52: zweite Anschlussschiene
54: Feder
56: Schieber
58: Fortsatz
60: erste Kulisse
62: Abschnitt
64: erstes Koppelelement
66: Handhebel
68: Drehachse
70: erste Position
72: Aufnahme
74: zweites Koppelelement
76: zweite Kulisse
78: Kipphebel
80: geöffnete Stellung
82: zweite Position
84: geschlossene Stellung
86: weiterer Abschnitt
88: drittes Koppelelement
90: dritte Kulisse
92: zweiter Arretierhebel
94: zusätzliche Stromschiene

Claims

Schutzschalter (12), insbesondere eines Leistungsschalters (10), mit einer zwischen einer geschlossenen Stellung (84) und einer geöffneten Stellung (80) beweglich gelagerten Stromschiene (32), mit einer Auslösevorrichtung (16), mit einem zwischen einer ersten Position (70) und einer zweiten Position (82) verbringbaren Handhebel (66), und mit einer Mechanik (24), mittels derer die Stromschiene (32), die Auslösevorrichtung (16) und der Handhebel (66) derart gekoppelt sind, - dass bei Bewegen des Handhebels (66) von der ersten Position (70) in die zweite Position (82) die Stromschiene (32) von der geöffneten Stellung (80) in die geschlossene Stellung (84) verbracht wird, - dass bei Auslösen der Auslösevorrichtung (16) die Stromschiene (32) von der geschlossenen Stellung (84) in die geöffnete Stellung (80) verbracht und der Handhebel (66) von der zweiten Position (82) in die erste Position (70) verbracht wird, falls dieser nicht blockiert ist, und - dass bei Bewegen des Handhebels (66) von der zweiten Position (82) in die erste Position (70) die Stromschiene (32) von der geschlossenen Stellung (84) in die geöffnete Stellung (80) verbracht wird, unabhängig davon, ob die Stromschiene (32) in der geschlossenen Stellung (84) blockiert ist, wobei die Mechanik (24) einen in einer Querrichtung (40) verschieblich gelagerten Schieber (56) aufweist, der an der Stromschiene (32) angebunden ist, wobei der Handhebel (66) um eine Drehachse (68) drehbar gelagert ist, und wobei an dem Handhebel (66) ein erstes Koppelelement (64) exzentrisch zur Drehachse (68) drehbar gelagert ist, das in einer ersten Kulisse (60) des Schiebers (56) geführt ist, die einen in Querrichtung (40) verlaufenden Abschnitt (62) aufweist.
Schutzschalter (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (56) federbelastet ist.
Schutzschalter (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mechanik (24) insbesondere eine Drehfeder aufweist, mittels derer der Handhebel (66) in die erste Position (70) federbelastet ist.
Schutzschalter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Handhebel (66) ein zweites Koppelelement (74) exzentrisch zur Drehachse (68) drehbar gelagert ist, das in einer zweiten Kulisse (76) eines Kipphebels (78) geführt ist, der an dem Schieber (56) drehbar gelagert ist.
Schutzschalter (12) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mechanik (24) einen drehbar gelagerten ersten Arretierhebel (22) aufweist, der mittels der Auslösevorrichtung (16) betätigt ist, wobei der erste Arretierhebel (22) eine exzentrisch angeordnete Abstützstelle (28) für den Kipphebel (78) aufweist.
Schutzschalter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kulisse (60) L-förmig ausgestaltet ist, wobei an dem ersten Koppelelement (64) ein drittes Koppelelement (88) drehbar gelagert ist, das in einer dritten Kulisse (90) eines zweiten Arretierhebels (92) geführt ist, der drehbar gelagert und mittels der Auslösevorrichtung (16) betätigt ist.
Schutzschalter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (32) entlang einer Längsrichtung (34) angeordnet ist, die senkrecht zur Querrichtung (40) ist.
Schutzschalter (12) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine weitere Stromschiene (42), die entlang der Längsrichtung (34) angeordnet ist, wobei in der geschlossenen Stellung (84) die Stromschiene (32) mechanisch an der weiteren Stromschiene (42) anliegt, und wobei in der geöffneten Stellung (80) die Stromschiene (32) mechanisch von der weiteren Stromschiene (34) getrennt ist.
Schutzschalter (12) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Stromschiene (42) einen ersten Kontakt (44) und einen in Längsrichtung (34) dazu beabstandeten zweiten Kontakt (46) trägt und einen ersten Stromanschluss (48) aufweist, und dass die Stromschiene (32) einen ersten Gegenkontakt (36) und einen in Längsrichtung (34) dazu beabstandeten zweiten Gegenkontakt (38) trägt und einen zweiten Stromanschluss (35) aufweist, wobei die Stromschiene (32) die weitere Stromschiene (42) entlang der Längsrichtung (34) teilweise überlappt, und wobei in Längsrichtung (34) die Kontakte (44, 46) und die Gegenkontakte (36, 38) zwischen den beiden Stromanschlüssen (35, 48) im Überlappbereich (50) angeordnet sind.
Schutzschalter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösevorrichtung (16) einen Bimetallstreifen (18) aufweist.