-
Elektrischer Selbstschalter Durch die Erfindung wird ein elektrischer
Selbstschalter mit Hand- und Freiauslösung geschaffen, dessen Schaltschloß sich
durch einen besonders kleinen Platzbedarf, eine kleine Anzahl von Teilen und durch
die Möglichkeit der Erzeugung großer Kontaktdrücke auszeichnet. Die Erfindung geht
von der an sich bekannten Verwendung eines Schaltschlosses aus, das ein aus zwei
gelenkig miteinander verbundenen Gliedern bestehendes, sich weder in der Ausschaltstellung
noch in der Einschaltstellung durchknickendes Kniegelenk besitzt. An dem Kniegelenk
ist das eine Glied mit dem Handbetätigungsorgan und das andere Glied mit einem auf
einen Schalthebel einwirkenden, ortsfest gelagerten Zwischenhebel gekuppelt. Das
Kniegelenk findet dabei im Sperrzustand in einem vom Auslöseorgan gesteuerten Anschlag
eine Abstützung. Nach der Erfindung greift das mit einem Schuborgan als Handbetätigungsorgan
gekuppelte Glied des Kniegelenkes an seinem dem Knie abgewandten Ende in eine Kulisse
des Schuborgans und wirkt mit einem ortsfesten Anschlag zusammen, der als Führungskörper
das Kniegelenk während des Einschaltens in seiner für das Einschalten erforderlichen
Lage hält und als Anschlag in der Einschaltlage es verklinkt.
-
Der elektrische Selbstschalter gemäß der Erfindung zeichnet sich durch
einen kleinen Platzbedarf für seinen mechanischen Teil aus. Der Mechanismus des
Schaltschlosses läßt sich in einem Raum unterbringen, der nur wenig breiter ist
als die Breite des als Handbetätigungsorgan dienenden Schuborgans. Ein solches Schaitschloß
ist besonders geeignet für Schutzschalter, und zwar Fehlerspannungs- oder Fehlerstromschutzschalter,
bei denen der die Schaltkontakte aufnehmende Schaltersockel außer einem Schaltschloß
noch besonders empfindliche, den Stromkreis überwachende Meßglieder trägt, die großen
Platz erfordern. Würde man ein Schaltschloß verwenden, das ebenfalls einen großen
Platzbedarf hat, so würden sich die Gesamtabmessungen des Schutzschalters sehr vergrößern.
-
Es sind durch ein Schuborgan zu betätigende Selbstschalter bekannt,
bei denen das Schaltschloß ein Kniegelenk hat, das aus zwei gelenkig miteinander
verbundenen Gliedern besteht. Das eine Glied ist mit dem Schuborgan gekuppelt, das
andere Glied bildet unmittelbar den Träger für den - beweglichen Schaltkontakt.
Infolge dieser Ausbildung des letztgenannten Gliedes muß das Knie des Kniegelenkes
über ein Zwischenglied an eine Kurbel angelenkt werden. Man hat auch schon an solchen
durch ein Schuborgan zu betätigenden Selbstschaltern für das Schaltschloß ein kniegelenkähnliches
Gebilde verwendet, dessen beide Glieder über eine Kulisse miteinander verbunden
sind. Das eine Glied ist unmittelbar mit dem beweglichen Schaltkontakt gekuppelt,
der an einem drehbar gelagerten Zweimetallstreifen sitzt. Das andere Glied ist über
eine Kurbel mit dem Schuborgan gekuppelt. Dabei ist das Gelenk zwischen dieser Kurbel
und dem letztgenannten Glied mit einem Schwenkhebel verbunden, der an einem Ansatz
eine Verklinkung an einem Auslösehebel findet. Es ist auch bekannt, an Selbstschaltern,
deren Schaltschloß ein Kniegelenk besitzt, das Schuborgan an dem Knie des Kniegelenkes
anzulenken. Sämtliche obengenannten Selbstschalter mit Schuborgan als Handbetätigungsorgan
besitzen eine große Breite quer zur Bewegungsrichtung des Handbetätigungsorgans.
-
Ferner sind durch ein Kipporgan zu betätigende Selbstschalter bekannt,
bei denen das Schaltschloß ein Kniegelenk besitzt, das aus zwei gelenkig miteinander
verbundenen Gliedern besteht. Bei einer Art dieser Selbstschalter findet das. Durchknicken
des Kniegelenkes weder in der Ausschaltstellung noch in der Einschaltstellung statt:
Das eine Knie des Kniegelenkes ist mit dem Kipporgan und das andere Glied mit einem
auf den Schalthebel einwirkenden, ortsfest gelagerten Zwischenhebel gekuppelt, wobei
das Kniegelenk im Sperrzustand an einem vom Auslöseorgan gesteuerten Anschlag eine
Abstützung findet. Außerdem ist das Kniegelenk ohne Spiel mit dem Kipporgan gekuppelt.
Ferner sind durch ein Kipporgan zu betätigende Selbstschalter bekannt, bei denen
das als Schaltschloß dienende Kniegelenk an dem einen Ende
mit einem
an einer Blattfeder sitzenden Schaltkontaktteil und an dem anderen Ende mit dem
Kipporgan verbunden ist. Sämtliche obengenannten Selbstschalter mit Kipporgan als
Handbetätigungsorgan haben ebenfalls eine große Breite.
-
In der Zeichnung ist 'ein Aüsführuägsbeispiel der Erfindung dargestellt.
-
Fig. 1 bis 3 geben einen Längsschnitt des Schalters wieder, wobei
zahlreiche bewegliche Teile des Schalters schematisch wiedergegeben sind; Fig. 4
zeigt den Schalter in einer Seitenansicht. Der elektrische Selbstschalter gemäß
der Erfindung hat einen Sockel 1, der aus Isolierstoff besteht. An dem Sockel sind
zwei Platinen 2, 3 hochgezogen, die im oberen Teil des Schalters durch das Querstück
4 verbunden sind. 5 ist ein Handbetätigungsorgan, das zum Einschalten dient. Es
ist als Schuborgan ausgebildet. 6 ist ein Handbetätigungsorgan, das das Ausschalten
vermittelt. Auch dieses Handbetätigungsorgan ist als Schuborgan gestaltet. 7 ist
der ortsfeste Kontaktteil und 8 der bewegliche Kontaktteil. Der bewegliche
Kontaktteil 8 befindet sich an einem Schalthebel 9, der um die Achse 10 drehbar
ist. Der Schalthebel kann selbstfedernd sein, er kann aber auch eine federnde Halterung
für den Kontaktteil 8 besitzen. Durch diese Federung wird der Kontaktdruck erzielt.
Auf den Schalthebel 9 wirkt die als Ausschaltfeder wirkende Druckfeder 11, die sich
an dem Sockel 1 abstützt. Das Handbetätigungsorgan 5 steht unter Wirkung einer Hochhebefeder
12.
-
Das Schaltschloß des erfindungsgemäßen Selbstschalters hat ein Kniegelenk,
das aus den zwei Gliedern 13, 14 besteht. Das eine Glied 13 ist mit dem Zwischenhebel
15 gekuppelt, der um die ortsfeste Achse 16 drehbar ist und über das Gestänge
17 auf den Schalthebel 9 einwirkt. Das andere Glied 14 des Kniegelenkes ist unter
Spiel, und zwar mit Hilfe einer Kulisse 18, mit dem Handbetätigungsorgan 5 gekuppelt.
19 ist das Knie des von den beiden Gliedern 13, 14 gebildeten Kniegelenkes. Das
Knie 19 des Kniegelenkes findet in seinem Sperrzustand eine Abstützung an einem
von dem Auslöseorgan gesteuerten Anschlag 20. Der Anschlag 20 ist
in dem Ausführungsbeispiel eine Halbwelle. Diese Halbwelle kann durch das Handbetätigungsorgan
6 gedreht werden. Es kann aber auch durch ein magnetisches oder thermisches Auslöseorgan
bewegt werden. Das dem Zwischenhebel 15 abgewandte Ende des Kniegelenkes
findet eine Abstützung an einem ortsfesten Anschlag 21. Dieses Ende kann auch unter
Wirkung einer Feder 22 stehen, die das Ende in Richtung auf den ortsfesten Anschlag
21 hin zu bewegen sucht.
-
Das Knie 19 des Kniegelenkes wirkt nicht unmittelbar auf den vom Auslöseorgan
gesteuerten Anschlag 20, sondern über eine Klinke 23 ein. Diese Klinke 23
ist mit dem Kniegelenk unter einer Kulissenführung 24 gekuppelt. Es ist zweckmäßig,
die Klinke 23 an der gleichen Achse 16 zu lagern, um die sich der Zwischenhebel
15 bewegt.
-
Die beiden Glieder des Kniegelenkes sind als doppelarmige Winkelhebel
ausgebildet. Der das Glied 13 bildende doppelarmige Winkelhebel ist an seinem einen
Ende mit dem Zwischenhebel 15, an seinem anderen Ende mit der Klinke 23 und dazwischen
mit dem Glied 14 des Kniegelenkes gekuppelt. Der das Glied 14 bildende doppelarmige
Winkelhebel wirkt an seinem einen Ende mit dem Glied 13 des Kniegelenkes,
an seinem anderen Ende mit dem ortsfesten Anschlag 21 und dazwischen mit dem Handbetätigungsorgan
5 zusammen.
-
An dem erfindungsgemäßen Selbstschalter sind zweckmäßig die Glieder
13, 14 des Kniegelenkes, der Zwischenhebel 15 und die Klinke 23 von flachen
Stanzteilen gebildet. Vorteilhaft sind diese Stanzteile in einem Längsschlitz 25
des Handbetätigungsorgans 5 untergebracht. Von großem Vorteil ist es, daß nur eine
einzige ortsfeste Achse, und zwar die Achse 16, erforderlich ist, um das Schaltschloß
zwischen den beiden Platinen 1, 2 festzulegen.
-
Der Selbstschalter gemäß der Erfindung hat folgende Wirkungsweise:
Fig. 1 zeigt den Selbstschalter im Ausschaltzustand, in dem die Kontaktteile 7,
8 einander nicht berühren. Der Schalthebel 9 ist durch die Ausschaltfeder 11 in
der Ausschaltstellung gehalten. Die Hochhebefeder 12 hat das Handbetätigungsorgan
5 nach oben bewegt. Der das Glied 14 bildende doppelarmige Winkelhebel legt sich
gegen die Breitseite des ortsfesten Anschlags 21. Die Klinke 23 befindet sich in
Entfernung von dem beweglichen Anschlag 20. Wird das Handbetätigungsorgan 5 abwärts
bewegt, so bewegen sich die Glieder 13; 14 des Kniegelenkes auch abwärts, da das
Glied 14 von dem Handbetätigungsorgan 5 mitgenommen wird. Bei dieser Abwärtsbewegung
legt sich die Klinke 23 gegen den Anschlag 20. Zugleich dreht sich der Zwischenhebel
15 im Uhrzeigersinn um die Achse 16. Hierdurch wird der Schalthebel 9 entgegen der
Wirkung der Ausschaltfeder 11 in die Einschaltstellung bewegt. Kurz bevor das Handbetätigungsorgan
5 die Tiefstlage erreicht hat, ist das Ende des Gliedes 14 von der Breitseite des
ortsfesten Anschlags 21 abgeglitten und hat sich vor diesen Anschlag bewegt.
Es findet jetzt eine Abstützung an diesem Anschlag statt. Dadurch, daß sich die
Klinke 23 gegen den beweglichen Anschlag 20 anlegt und das Glied 14 sich an dem
ortsfesten Anschlag 21 abstützt, ist der Sperrzustand des Schaltschlosses gewährleistet.
Trotz der Ausschaltfeder 11 und trotz der an dem Schalthebel 9 wirkenden Kontaktdruckfederkraft
kann sich der Schalthebel nicht in die Ausschaltstellung bewegen.
-
Tritt das Handbetätigungsorgan 6 oder das selbsttätige Auslöseorgan
in Tätigkeit, so dreht sich der als Halbwelle ausgebildete Anschlag 20 derart, daß
die Klinke 23 sich im Gegenuhrzeigersinn bewegen kann. Sobald die Klinke 23 von
dem Anschlag 20 abgeglitten ist, kann sich der Zwischenhebel 15 und damit
der Schalthebel 9 in die Ausschaltstellung bewegen. Die Hochhebefeder 12 schiebt
das Handbetätigungsorgan 6 aufwärts. Das aus den Gliedern 13, 14 bestehende Kniegelenk
und die Klinke 23 nehmen wieder die Lage ein, die in Fig. 1 dargestellt ist und
den Ausschaltzustand des Schalters zeigt.
-
An dem Selbstschalter gemäß der Erfindung ist auch eine Freiauslösung
gegeben. Wird bei eingeschaltetem Schalter das Handbetätigungsorgan 5 in der Tiefstellung
gehalten, so kann auch der Schalter beim Ansprechen des Au,slöseorgans selbsttätig
ausschalten. Beim Ansprechen des Auslöseorgans dreht sich der von der Halbwelle
gebildete Anschlag 20, wodurch sich die Klinke 23 im Gegenuhrzeigersinn bewegen
kann. Bei festgehaltenem Handbetätigungsorgan 5 knickt das aus den Gliedern 13,14
bestehende Kniegelenk stark zusammen, wie Fig. 3 zeigt.
-
Die Fig. 1 und 2, die den Aus- und Einschaltzustand des Selbstschalters
zeigen, lassen erkennen,
daß an dem erfindungsgemäßen Schalter das
Kniegelenk sich nicht nur im Ausschaltzustand, sondern auch im Einschaltzustand
im nicht durchgedrückten Zustand befindet. In den Fig.1 und 2 ist der jeweilige
Berührungspunkt des Gliedes 14 mit dem ortsfesten Anschlag 21 mit a bzw.
ä bezeichnet. Das Knie 19 des Kniegelenkes bildet den Punkt b. Mit c ist der Punkt
bezeichnet, an dem das Glied 13 mit dem Zwischenhebel 15 gekuppelt ist. Von den
Punkten a bzw. ä und c sind Verbindungslinien zu dem Punkt b gezeichnet. Die Lage
der beiden Verbindungslinien in jedem Schaltzustand läßt erkennen, daß das Kniegelenk
sich nicht im durchgedrückten Zustand befindet. Die Größe des Winkels a, den die
beiden Verbindungslinien bilden, wenn der Schalter eingeschaltet ist (Fig. 2), ist
auch von wesentlicher Bedeutung für das Arbeiten des Schaltschlosses. Ist der Winkel
x so groß, daß er sich 180° nähert, so arbeitet das Schaltschloß träge und wird
vorteilhaft für Schalter verwendet, die in Reihe mit anderen Schutzorganen liegen,
die vor dem öffnen des mit trägem Schaltschloß versehenen Schalters die zu leistende
Schaltarbeit übernehmen. Wird jedoch der Winkel a wesentlich kleiner gehalten, so
arbeitet das Schaltschloß flink. Ein mit einem solchen Schaltschloß versehener Schalter
ist zum Schalten von hohen Leistungen geeignet.
-
Wird der Selbstschalter mit einem träge arbeitenden Schaltschloß versehen,
so kommt noch der Vorteil hinzu, daß in dem Maße, wie sich der Winkel a der Verbindungslinie
gegen 180° nähert, der Auflagedruck der Klinke 23 an dem Anschlag
20 abnimmt. Die Kräfte, die von der Ausschaltfeder 11 und der Kontaktdruckfeder
herrühren, werden, je größer der Winkel a ist, um so mehr von dem ortsfesten Anschlag
21 abgefangen. Die verbleibende Kraftkomponente im Punkt b hindert durch die Klinke
23 das Kniegelenk am Einknicken und bestimmt durch ein günstiges Übersetzungsverhältnis
den Klinkenauflagedruck.
-
Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, sind an dem Selbstschalter gemäß
der Erfindung die beiden Enden des von den Gliedern 13, 14 gebildeten Kniegelenkes
weitgehend in Richtung der Schubbewegung des Handbetätigungsorgans 5 angeordnet.
Bei dieser Anordnung des Kniegelenkes ist der Weg gegeben, dem Schaltschloß des
Schalters einen besonders schlanken Aufbau zu geben. Ein solches Schaltschloß erfordert
einen besonders kleinen Platz auf dem Sockel l des Schalters. Ein weiterer Vorteil
des Schalters gemäß der Erfindung besteht darin, daß das Handbetätigungsorgan 5
eindeutig die jeweilige Schaltstellung des Schalters nach außen hin anzeigt. Tritt
eine Kontaktschweißung ein, so wird das Handbetätigungsorgan 5 entgegen der Wirkung
der Hochhebefeder 12 durch das Gestänge 17, den Zwischenhebel 15 und das Kniegelenk
13, 14 in der Tiefstellung gehalten.