DE10238481A1 - Sicherungseinsatzträger - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sicherungseinsatzträger (1), insbesondere einen Sicherungseinsatzträger (1) für eine Reihenklemme sowie eine entsprechende Sicherung. Um ein Durchbrennen des Sicherungseinsatzes (3) im Überlastbereich zu verhindern, wird ein Sicherungseinsatzträger (1) in Form eines auf die Reihenklemme aufsteckbaren Sicherungsteckers vorgeschlagen, der einen Sicherungseinsatz (3) als Kurzschlussschutz und einen mit dem Sicherungseinsatz (3) gekoppelten thermischen Sicherungsschalter (5) als Überlastschutz umfasst. Die sich dadurch ergebende Sicherung dient als Ganzbereichsschutz für elektrische Stromkreise. Sie umfasst sowohl einen thermischen Überstromschutz als auch einen Kurzschlussschutz.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Sicherungseinsatzträger, insbesondere einen Sicherungseinsatzträger für eine Reihenklemme sowie eine entsprechende Sicherung.
• Derartige Sicherungseinsatzträger sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die Deutsche Patentschrift DE 32 41 177 C2 eine Sicherungs-Reihenklemme mit einem steckbaren Sicherungseinsatzträger und einem Schmelzsicherungseinsatz als Kurzschlussschutz. Bei Überlast kommt es, auch bedingt durch die enge Bauform der Reihenklemmen, aufgrund der hohen Verlustleistung zu einem extremen Temperaturanstieg. Dies kann zur Schädigung des Sicherungseinsatzträgers führen, der im Wesentlichen aus Kunststoff besteht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschädigung des Sicherungseinsatzträgers im Überlastbereich zu verhindern und die Schaltleistung der Sicherung zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch einen Sicherungseinsatzträger nach Anspruch 1 bzw. durch eine Sicherung nach Anspruch 14 gelöst.
• Der erfindungsgemäße Sicherungseinsatzträger ist in Form eines auf die Reihenklemme aufsteckbaren Sicherungssteckers ausgebildet, der einen Sicherungseinsatz als Kurzschlussschutz und einen mit dem Sicherungseinsatz gekoppelten thermischen Sicherungsschalter als Überlastschutz umfasst.
• Die erfindungsgemäße Sicherung dient als Ganzbereichsschutz für elektrische Stromkreise. Sie umfasst sowohl einen thermischen Überstromschutz als auch einen Kurzschlussschutz. Beispielsweise kann eine solche Sicherung in einem Anwendungsbereich von 0,5 A bis 10 A eingesetzt werden.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Abschaltvorgang der Sicherung verbessert werden kann, wenn man zwei Sicherungsmodule verwendet, nämlich einen Sicherungseinsatz, insbesondere einen Schmelzsicherungseinsatz, in einem ersten Modul mit einem thermischen Sicherungsschalter in einem zweiten Modul kombiniert. Die Vorteile beider Absicherungen werden dabei in vorteilhafter Weise vereinigt. Die jeweiligen Nachteile der Sicherungen werden ausgeglichen. Eine hohe thermische Belastung der Sicherung im Überlastbereich wird durch den thermischen Sicherungsschalter beherrscht. Der Stromkreis wird frühzeitig abgeschaltet. Gleichzeitig schützt der Sicherungseinsatz den Sicherungsschalter vor zu hohen Kurzschlussströmen. Da der Kurzschluss sowohl durch den Sicherungs-einsatz als auch durch den Sicherungsschalter gleichzeitig abgeschaltet wird, unterstützen sich beide im Abschaltvorgang, so dass eine höhere Schaltleistung erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist die Kopplung von Sicherungseinsatz und Sicherungsschalter in einer Reihenschaltung (Anspruch 2).
• Wird der Sicherungsschalter dabei ebenso wie der Sicherungseinsatz vom Sicherungsstecker getragen (Anspruch 3), so ergibt sich ein besonders kompaktes und integriertes Bauelement, welches einfach herzustellen und auch bei beengten Einbauverhältnissen verwendet werden kann. Der Sicherungsschalter ist vorzugsweise unlösbar mit dem Sicherungseinsatzträgergehäuse verbunden (Anspruch 4). Mit anderen Worten ist das Sicherungsmodul in einer kompakten Bauart ausgeführt.
• In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 5 ist der Sicherungsschalter ein Bi-Metallschalter. Von Vorteil ist, dass sich die Schalteigenschaft des Sicherungsschalters sehr genau durch Festlegung der Kennlinie des Bi-Metalls definieren lässt. Während beispielsweise eine Feinsicherung als Sicherungseinsatz im Überlastbereich den 2,1-fachen Nennstrom bis zu einer Stunde zulässt, lässt sich der Bi-Metallschalter sehr viel genauer einstellen. Der Bi-Metallschalter ist für hohe Kurzschlussströme, beispielsweise größer als den 8-fachen Nennstrom, nicht geeignet. Der dann entstehende Lichtbogen würde die Kontaktenden zerstören. Der Bi-Metallschalter wird daher separat gegen Kurzschluss abgesichert. Hierzu dient der Sicherungseinsatz, der den Kurzschluss abschaltet und gleichzeitig den nachgeschalteten Bi-Metallschalter durch den geringeren Durchlasswert schützt.
• In den Ansprüchen 6 bis 8 sind weitere konstruktive Ausgestaltungen des Bi-Metallschalters angegeben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bi-Metall-Kontaktschenkel schlagartig und handunabhängig öffnet. Die Löschung des Lichtbogens wird dadurch erleichtert. Dies wird dadurch erreicht, dass der Bi-Metall-Kontaktschenkel nicht kontinuierlich auslenkt, sondern durch einen Rastvorsprung in seiner Auslenkung gehemmt wird. Erst beim Erreichen einer definierten Auslenkung wird der Bi-Metall-Kontaktschenkel aufgrund seiner Längenverkürzung aus der Verrastung freigegeben, wodurch der Sicherungsschalter schlagartig geöffnet wird.
• Der Sicherungseinsatz ist vorteilhafterweise eine Schmelzsicherung (Anspruch 9) die lösbar mit dem Sicherungsstecker verbunden ist (Anspruch 10). Derartige Schmelzsicherungen haben den Vorteil, dass sie besonders einfach ausgewechselt werden können. Zu diesem Zweck weist das erste Sicherungsmodul eine Abdeckung auf, in der der Sicherungseinsatz gehalten wird (Anspruch 11).
• In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sicherungsstecker dabei derart ausgebildet, dass durch das Öffnen der Abdeckung der Sicherungseinsatz aus der Kontaktposition weggeführt wird (Anspruch 12). Mit anderen Worten ist der Stromkreis bei geöffneter Abdeckung unterbrochen. Beim erstmaligen Bestücken des Sicherungssteckers bzw. beim Austausch des Sicherungseinsatzes muss der neue Sicherungseinsatz lediglich in die Abdeckung des Sicherungssteckers eingesetzt werden, wo der Sicherungseinsatz gleichzeitig gehalten und entsprechend der Position des Sicherungskontaktes zentriert wird. Durch Eindrücken bzw. Einschwenken der Abdeckung wird der Sicherungseinsatz auf den Sicherungskontakt zugeführt, bis der Kontakt dann hergestellt und der Stromkreis geschlossen ist. Die Abdeckung kann dabei beispielsweise an einer Schiene oder einem Scharnier geführt und durch Ziehen oder Aufklappen geöffnet werden. Erstes Sicherungsmodul und zweites Sicherungsmodul sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse des Sicherungssteckers, vorteilhafterweise einem Isolierstoffgehäuse, angeordnet.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 13 ist wenigstens ein Indikator, beispielsweise eine Leuchtdiode, zur Überwachung der Schutzfunktion vorgesehen. Zeigen die Indikatoren an, dass eine Sicherung angesprochen hat, so kann beispielsweise der Sicherungseinsatz gewechselt bzw. der Bi-Metall-Kontaktschenkel des Sicherungsschalters durch einen vorteilhafterweise im zweiten Sicherungsmodul angebrachten Einschalttaster in die Kontaktstellung zurückgebogen werden.
• Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildungen näher erläutert wird. Hierbei zeigen:
• 1 ein schematisches Schaltbild eines Sicherungssteckers,
• 2 einen Sicherungsstecker in einer Schnittansicht,
• 3 einen Sicherungsschalter in Detailansicht.
• 1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Sicherungssteckers 1. Die Umrisse des Sicherungssteckers 1 sind dabei zur Verdeutlichung der Lage der einzelnen Bauelemente mit durchbrochenen Linien dargestellt. Der Sicherungsstecker 1 umfasst im wesentlichen ein erstes Sicherungsmodul 2 mit einem Sicherungseinsatz 3 als Kurzschlussschutz und ein zweites Sicherungsmodul 4 mit einem thermischen Sicherungsschalter 5 als Überlastschutz. Beide Sicherungsmodule 2, 4 sind in 1 durch eine strichpunktierte Linie 6 getrennt dargestellt. Sicherungseinsatz 3 und Sicherungsschalter 5 sind in Reihe mit den beiden Steckerfüssen 7 des Sicherungssteckers 1 geschalten. Das erste Sicherungsmodul 2 umfasst neben dem Sicherungseinsatz 3 in Form einer Schmelzsicherung eine Leuchtdiode 8 als Indikator, die über eine Widerstandsschaltung 9 am Sicherungseinsatz 3 angeschlossen ist.
• Der Sicherungsschalter 5 im zweiten Sicherungsmodul 4 umfasst einen Bi-Metallauslöser 10, der ein Schaltschloss 11 ansteuert. Das Schaltschloss 11 ist mit einem Einschalttaster 12 zum Schließen des Stromkreises verbunden. Auch das zweite Sicherungsmodul 4 weist eine Leuchtdiode 8 auf, die wiederum mit einer Wider-standsschaltung 9 am Sicherungsschalter 5 angekoppelt ist.
• 2 zeigt eine weitere Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherungssteckers 1. Dabei ist eine konkrete Ausführungsform des Sicherungsschalters 5 dargestellt. Erstes und zweites Sicherungsmodul 2, 4, sind durch die Gehäusetrennwand 6 voneinander getrennt angeordnet. Das auf der rechten Seite angeordnete zweite Sicherungmodul 4, welches den Sicherungsschalter 5 umfasst, ist aufgeschnitten, d. h. ohne die vordere Seitenfläche des Sicherungssteckerisoliergehäuses 13 abgebildet. Das Isoliergehäuse 13 umschliesst das zweite Sicherungsmodul 4 und verbindet damit den Sicherungsschalter 5 unlösbar mit dem Sicherungsstecker 1. Das auf der linken Seite des Sicherungssteckers 1 angeordnete erste Sicherungsmodul 2 ist mit geschlossener Abdeckung 14 dargestellt, wobei aus Darstellungsgründen die Abdeckung 14 transparent ausgeführt ist. Die bewegliche Abdeckung 14 erstreckt sich über das gesamte erste Sicherungsmodul 2 und kann mit Hilfe eines Scharnieres 15 aus der Zeichnungsebene herausgeklappt werden. Durch das Herausklappen wird die in einer Halterung 25 an der Abdeckung 14 gehaltene Schmelzsicherung 3 von ihrem Sicherungskontakt 16 entfernt und kann bei geöffneter Abdeckung 14 ausgetauscht werden. Der Sicherungsstecker 1 weist zwei Steckerfüße 7 auf, die als vorzugsweise messerförmige Kontaktfüße beim Einstecken des Sicherungssteckers 1 in eine Sicherungs-Reihenklemme die elektrische Verbindung mit den Kontaktteilen im Basisteil der Sicherungs-Reihenklemme und damit mit dem eingehenden und dem abgehenden elektrischen Leiter herstellen.
• Eine Detailansicht des Bi-Metall-Sicherungsschalters 5 aus 2 ist in 3 abgebildet. Der Bi-Metallschalter 5 umfasst einen Bi-Metallauslöser 10 in Form eines beweglichen Bi-Metall-Kontaktschenkels. Dieser ist hinter einem gehäusefesten Gegenkontakt in Form eines Rasthakens 17 verrastet. Um ein leichtes Verrasten des Bi-Metall-Kontaktschenkels 10 hinter dem gehäusefesten Rastvorsprung 17 zu ermöglichen, besitzt der Kontaktschenkel 10 an seinem einen Ende eine Anlaufschräge 18, während der Rastvorsprung 17 in einer leicht elastischen Rastzunge 19 ausläuft. Durch Erwärmung des beweglichen Bi-Metall-Kontaktschenkels 10 durch den Strom bei Überlast ist der Kontaktschenkel 10 bemüht, sich nach oben in Richtung Einschalttaster 12 auszulenken. Da der Kontaktschenkel 10 aber hinter dem Rastvorsprung 17 festgehalten wird, kann sich der Kontaktschenkel 10 zunächst nur nach oben in Öffnungsrichtung 24 ausbiegen. Die Lage des ausgelenkten Kontaktschenkels 10 ist durch eine unterbrochene Linie 20 angedeutet. Durch die Ausbiegung des Kontaktschenkels 10 verkürzt sich dieser, bis er schliesslich aus seiner Verrastung freigegeben wird. Durch die Festlegung der Kennlinie des Bi-Metalls kann der Freigabezeitpunkt exakt festgelegt werden.
• Die durch die Ausbiegung des Kontaktschenkels 10 hervorgerufene Vorspannung des Kontaktschenkels 10, unterstützt durch eine unterhalb des Kontaktschenkels 10 in einer Halterung 21 angeordneten Druckfeder 22, öffnet dann den Kontaktschenkel 10 schlagartig und handunabhängig, so dass sich kein wesentlicher Lichtbogen ausbilden kann. Nach Abkühlen des Bi-Metall-Kontaktschenkels 10 kann dieser wieder durch den Einschalttaster 12 in die verrastete Kontaktstellung zurückgebogen werden. Hierbei kontaktiert der Bi-Metall-Kontakschenkel 10 mit einem gehäusefesten Gegenkontakt 23 und gibt den Stromkreis wieder frei.

1

Sicherungsmodul

2

Erstes Sicherungsmodul

3

Sicherungseinsatz

4

Zweites Sicherungsmodul

5

Thermischer Sicherungsschalter

6

Gehäusetrennwand

7

Steckerfuss

8

Leuchtdiode

9

Widerstandsschaltung

10

Bi-Metallauslöser

11

Schaltschloss

12

Einschalttaster

13

Isoliergehäuse

14

Abdeckung

15

Scharnier

16

Sicherungskontakt

17

Rastvorsprung

18

Anlaufschräge

19

Rastzunge

20

Lage des gebogenen Kontaktschenkels

21

Halterung

22

Druckfeder

23

Gegenkontakt

24

Öffnungsrichtung

25

Halterung

Claims (14)

1. Sicherungseinsatzträger (1) für eine Reihenklemme in Form eines auf die Reihenklemme aufsteckbaren Sicherungssteckers, – mit einem Sicherungseinsatz (3) als Kurzschlussschutz und – mit einem mit dem Sicherungseinsatz (3) gekoppelten thermischen Sicherungsschalter (5) als Überlastschutz.
2. Sicherungseinsatzträger (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung von Sicherungseinsatz (3) und Sicherungsschalter (5).
3. Sicherungseinsatzträger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er sowohl Sicherungseinsatz (3) als auch Sicherungsschalter (5) trägt.
4. Sicherungseinsatzträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsschalter (5) unlösbar mit dem Sicherungseinsatzträgergehäuse (13) verbunden ist.
5. Sicherungseinsatzträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsschalter (5) ein Bi-Metallschalter ist.
6. Sicherungseinsatzträger (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bi-Metallschalter (5) einen Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) und ein durch den Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) betätigbares Schaltschloss (11) aufweist.
7. Sicherungseinsatzträger (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bi-Metallschalter (5) einen Rastvorsprung (17) aufweist derart, dass – der Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) bei einer Erwärmung aufgrund seiner Auslenkung am Rastvorsprung (17) unter Vorspannung anliegt, und – der Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) beim Erreichen einer bestimmten Auslenkung den Bi-Metallschalter (5) schlagartig öffnet.
8. Sicherungseinsatzträger (1) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine den Bi-Metall-Kontakschenkel (10) in Öffnungsrichtung (24) beaufschlagende Druckfeder (22).
9. Sicherungseinsatzträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungseinsatz (3) eine Schmelzsicherung ist.
10. Sicherungseinsatzträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen lösbar mit dem Sicherungsstecker verbundenen Sicherungseinsatz (3).
11. Sicherungseinsatzträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er eine bewegliche Abdeckung (14) umfasst, die eine Halterung (25) für den Sicherungseinsatz (3) aufweist.
12. Sicherungseinsatzträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungseinsatz beim Bewegen der Abdeckung aus einer Kontaktposition in eine Öffnungsposition von einem Sicherungskontakt am Sicherungsstecker entfernt wird, und dass der Sicherungseinsatz beim Bewegen der Abdeckung aus der Öffnungsposition in die Kontaktposition an den Sicherungskontakt hingeführt wird und diesen in der Kontaktposition kontaktiert.
13. Sicherungseinsatzträger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch wenigstens einen Indikator zur Überwachung der Schutzfunktion des Kurzschlussschutzes und/oder des Überstromschutzes.
14. Sicherung mit einem Sicherungseinsatzträger nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit einer Reihenklemme als Sicherungsunterteil.