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Ein- oder mehrpoliger Selbstschalter Es sind ein- oder mehrpolige
Selbstschalter bekannt, die einen um eine Achse schwenkbar gelagerten Hebel aufweisen,
der mindestens einen beweglichen Schaltkontakt trägt und an dem ein thermischer
überstromauslöser, insbesondere ein Bimetallstreifen, befestigt ist. Es ist ferner
bekannt, den thermischen Auslöser im Einschaltzustand des Selbstschalters direkt
oder indirekt mit einer Lasche zu kuppeln, die z. B. direkt an einem Bedienungshebel
angelenkt ist. Wenn der überstromauslöser den Auslösepunkt erreicht hat, löst er
diese Kupplung, wodurch eine Öffnungsbewegung des Hebels, der den oder die Schaltkontakte
trägt, eingeleitet wird. An Stelle einer Lasche ist auch schon ein Kniegelenk verwendet
worden.
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Die Erfindung bezweckt in erster Linie, die Schaltleistung der bekannten
Selbstschalter dieser Art wesentlich zu erhöhen.
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Es soll ein zuverlässig und genau arbeitender Selbstschalter von sehr
einfachem Aufbau und kleinen Abmessungen geschaffen werden, der eine sehr große
Schaltleistung hat und der selbst bei stärksten Kurzschlüssen ohne besondere Feuererscheinungen
und entsprechenden Kontaktbrand sowie nahezu geräuschlos abschaltet. Dies gelingt
bei einem ein- oder mehrpoligen Selbstschalter, der einen mindestens einen beweglichen
Schaltkontakt tragenden, um eine Achse schwenkbar gelagerten Hebel aufweist, an
dem ein thermischer Überstromauslöser befestigt ist, wobei der thermische Auslöser
im Einschaltzustand des Selbstschalters über Kupplungsmittel mit einer Lasche oder
einem Kniegelenk direkt oder indirekt gekuppelt ist, erfindungsgemäß dadurch, daß
der oder die beweglichen Schaltkontakte im eingeschalteten Zustand durch eine Öffnung
eines eine ringförmige Löschkammer außen begrenzenden, leitenden Ringes hindurchragen
und einen die Löschkammer innen begrenzenden, eine Löschspule umgebenden leitenden
Ring selbst oder auf diesem Ring angebrachte Kontakte berühren.
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Das von der Löschspule in der Lichtbogenkammer erzeugte magnetische
Feld bewirkt beim öffnen des Schalters eine Lösung des Lichtbogens von den sich
trennenden Kontakten und ein Überspringen des Bogens auf die beiden leitenden Ringe,
worauf der Lichtbogen diesen Ringen entlang in der ringförmigen Löschkammer gleitet,
bis er beim ersten Nulldurchgang der Wechselspannung erlischt. Besonders zweckmäßig
ist es, den Lichtbogen zu unterteilen, indem man zwischen den beiden die Löschkammer
begrenzenden Ringen leitende Zwischenringe vorsieht. In diesem Fall wird man im
äußeren Ring und in den Zwischenringen Öffnungen vorsehen, durch die im geschlossenen
Zustand des Schalters der bewegliche Schaltkontakt oder ein diesen Kontakt tragender
Finger des Schaltkontakthebels hindurchgeht. Die Wirkung der Zwischenringe kann
noch dadurch erhöht werden, daß man die in denselben vorgesehenen Öffnungen verschieden
groß macht, so daß der Lichtbogen nacheinander auf die Zwischenringe trifft. Um
nach dem Öffnen des Schalters ein Wiederauftreffen des in der ringförmigen Löschkammer
rotierenden Lichtbogens auf den beweglichen Schaltkontakt auf alle Fälle zu vermeiden,
können entsprechende Isoliermittel vorgesehen werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der den beweglichen Schaltkontakt
tragende Hebel ein Langloch auf, durch das die Achse hindurchgeht, um die der Hebel
nach dem Lösen der Kupplung durch eine Feder verschwenkt wird und die in der Einschaltstellung
die Kontaktkraft erzeugt. Einen besonders feinfühligen und reibungsarmen Mechanismus,
der nur einen sehr kleinen, als thermischer Auslöser dienenden Bimetallstreifen
benötigt, erhält man, wenn man zwei Kniehebel vorsieht, von denen der eine in der
Einschaltlage mit dem Bimetallstreifen gekuppelt ist und auf den anderen Kniehebel
einwirkt.
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Um bei Kurzschlüssen eine sofortige Ausschaltung zu erzielen, ist
zweckmäßig ein von der Löschspule gebildeter Elektromagnet vorgesehen, dessen Anker
beim Auftreten sehr starker Ströme auf den Bimetallstreifen
oder
ein federndes isolierendes Zwischenstück drückt und letzteren im Sinne einer Lösung
der Kupplung verschwenkt. Ein mehrpoliger Selbstschalter wird zweckmäßig aus mehreren
nebeneinander angeordneten, einpoligen Selbstschaltern zusammengesetzt, die auf
besonders einfache Weise dadurch miteinander verbunden werden, daß der Schwenkzapfen
des Bedienungshebels eines jeden einpoligen Selbstschalters mit einem unrunden Loch
versehen ist, wobei durch die Löcher aller Bedienungshebel eine Achse hindurchgesteckt
ist, die eine gemeinsame Schwenkung der Bedienungshebel gewährleistet. Dabei kuppelt
eine verschiebbare Auslösestange die Bimetallstreifen aller einpoligen Selbstschalter
derart miteinander, daß alle Bimetallstreifen, bzw. denselben zugeordnete Verklinkungen,
in die Auslösestellung kommen, wenn einer dieser Bimetallstreifen durch Überstrom
verbogen wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Selbstschalters
dargestellt. Es ist F i g. 1 ein schematischer Längsschnitt durch einen ersten einpoligen
Selbstschalter, F i g. 2 ein Schnitt gemäß Linie I1-11 von F i g. 1, F i g. 3 ein
Schnitt gemäß Linie 111-III von F i g. 1, F i g. 4 ein Ende der Lasche in Ansicht,
F i g. 5 ein Schnitt gemäß Linie V-V von F i g. 4, F i g. 6 ein Schnitt gemäß Linie
VI-VI von F i g. 4, F i g. 7 eine Auslöseein-richtung im Schnitt nach Linie VII-VII
von F i g. 2, über welche Einrichtung der einpolige Selbstschalter nach F i g. 1
bis 6 mit anderen nicht dargestellten einpoligen Selbstschaltern gleicher Art gekuppelt
ist; F i g. 8 a, 8 b und 8 c veranschaulichen in noch starker Schematisierung die
Funktion einiger Organe des Selbstschalters nach F i g. 1 bis 6; F i g. 9 ist ein
schematischer Längsschnitt durch den oberen Teil eines zweiten einpoligen Selbstschalters,
und F i g. 10 a, 10b und 10c veranschaulichen die Funktion einiger Organe des Selbstschalters
nach F i g. 9.
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Der Selbstschalter nach F i g. 1 weist ein Gehäuse 1 auf, an dessen
Außenseite zwei Anschlußklemmen 2 und 3 vorgesehen sind. Die Klemme 2 ist mit dem
einen Ende einer Magnetspule 4 verbunden, die sich in einem leitenden Ring
5 befindet, mit dem ihr anderes Ende verbunden ist. Der Ring 5 weist einen Vorsprung
6 auf, der einen feststehenden Schaltkontakt bildet, dem ein beweglicher Schaltkontakt
7 gegenübersteht. Der bewegliche Kontakt 7 ist an einem Hebel 8 angebracht, der
um eine Achse 9 schwenkbar ist und einen Bimetallstreifen 10 trägt. Der Bimetallstreifen
10 ist durch eine Drahtlitze 11 mit einem leitenden Ring
12 verbunden, der seinerseits mit der Klemme 3 in Verbindung steht und koaxial
mit dem Ring 5 angeordnet ist.
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Die Ringe 5 und 12 begrenzen eine ringförmige Löschkammer, die durch
zwei leitende Zwischenringe 13 und 14 unterteilt ist. Die Ringe 12 bis 14 weisen
verschieden große Öffnungen 15, 16, 17 auf, durch die der Kontakt 7, bzw.
ein denselben tragender Finger 18 des Hebels 8, in der Schließlage des Schalters
hindurchragt. Wenn der Hebel 8 auf später näher erläuterte Weise im Gegenuhrzeigersinne
verschwenkt wird, entfernt sich der bewegliche Kontakt 7 vom feststehenden Kontakt
6, wobei ein Lichtbogen entsteht. Unter dem Einfluß des magnetischen Feldes der
Spule 4, die mit einem Kern 19 (s. F i g. 3) aus magnetisierbarem
Material versehen ist, löst sich der Lichtbogen von den Kontakten 6 und 7 ab und
tritt nach rechts in die Löschkammer ein, wobei er nacheinander zuerst auf den Zwischenring
14 und dann auf den Zwischenring 13 trifft.
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Das magnetische Feld zwingt nun den Lichtbogen so lange in der ringförmigen
Löschkammer im Uhrzeigersinne zu rotieren, bis der Lichtbogen beim ersten Nulldurchgang
der Wechselspannung erlischt. Für den Fall, daß der Lichtbogen dabei wieder in die
Nähe der Öffnungen 15 bis 17 zurückkommt, sind die Öffnungen 15 und
16 links durch ein Isolierstück 20 begrenzt, das ein Zurückspringen
des Lichtbogens auf den nun in Ausschaltstellung befindlichen, beweglichen Kontakt
7 verhindert.
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Der Hebel 8 steht unter dem Einfiuß einer auf der Achse 9 angeordneten
Feder 21, deren eines Ende in ein Loch 22 des Gehäuses 1 eingreift, während ihr
anderes Ende einen Vorsprung 23 des Hebels 8 nach unten drückt, wodurch der Kontaktdruck
zwischen den Kontakten 6 und 7 erzeugt wird. Die Achse 9 geht durch ein Langloch
26 des Hebels 8
hindurch und befindet sich in der dargestellten Schließlage
in der Nähe des unteren Endes dieses Langloches 24, aber mit genügend Spiel,
um eine ausreichende Kontaktreserve bei Abnutzung bzw. Abbrennen der Kontakte 6,
7 zu gewährleisten.
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Der auf dem Hebel 8 befestigte Bimetallstreifen 10
ist
an seinem freien Ende mit einem in dessen Biegerichtung liegenden Kupplungsbolzen
25 von abgestuftem Durchmesser versehen, wobei die Stufe 25' von kleinerem Durchmesser
am Streifen 10 befestigt ist und die Stufe 25 von größerem Durchmesser das
Bolzenende bildet. Der Bolzen 25 arbeitet mit einer Lasche 26 zusammen, die über
einen Zapfen 27 an einem im Gehäuse befindlichen Ende eines Bedienungshebels
28 angelenkt ist. Der Bedienungshebel weist einen hohlen Zapfen 29 auf, der
im Gehäuse 1 schwenkbar gelagert ist. Die Bohrung 30
des hohlen Zapfens
29 hat quadratischen Querschnitt und dient zum Durchstecken einer Vierkantachse
31, mit der mehrere einpolige Selbstschalter der dargestellten Art zu einer mehrpoligen
Selbstschaltvorrichtung zusammengekuppelt werden können.
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Die Lasche 26 weist einen bogenförmigen Längsschlitz 32 auf,
dessen Querschnitt, wie aus F i g. 6 ersichtlich ist, eine Stufe 32' von kleinerer
und eine Stufe 32" von größerer Breite aufweist. Der Schlitz 32 endet an seinem
vom Zapfen 27 abgewendeten Ende in einem Loch 33 (s. F i g. 4 und 5), dessen Durchmesser
gleich der Breite der breiteren Stufe 32" des Schlitzes 32 ist. In der Einschaltlage
des Schalters befindet sich die größere Stufe 25" des Bolzens 25 in dem Loch
33 in Höhe der schmäleren Querschnittstufe 32' des Schlitzes 32 (s. F i g. 3), so
daß die Lasche 26 mit dem Bimetallstreifen 10 durch das Loch 33 und
dem Bolzen 25 gelenkig gekuppelt ist.
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Der Bedienungshebel 28 und die Lasche 26 bilden einen
Kniehebel, dessen Gelenk 27 in der dargestellten Schließlage sich etwas oberhalb
der Verbindungslinie des Bolzens 25 und des Zapfens 29 befindet. Die vom Hebel 8
in dieser Lage auf die Lasche 26 ausgeübte Kraft verhindert, daß das Gelenk 27 nach
unten ausknickt, so daß der Bedienungshebel 28 auf einem gehäusefesten Anschlag
34 a (s. F i g. 8 a) festgehalten wird.
Wenn ein Überstrom
auftritt, verbiegt sich der Bimetallstreifen 10 im Sinne des Pfeiles 35, so daß
schließlich die größere Bolzenstufe 25" auf die Höhe der breiteren Stufe 32" des
Schlitzes 32 kommt. Jetzt gleitet der Bolzen 25 im Schlitz 32 bis zu dessen anderem
Ende (s. F i g. 8 b), wobei der Kniehebel 26, 28 nach unten ausknickt. Nun vermag
eine relativ schwache Zugfeder 36, die an dem das Kniehebelgelenk bildenden Zapfen
angreift, den Bedienungshebel 28 in die Öffnungslage umzulegen, in welcher er an
einen gehäusefesten Anschlag 34 b anschlägt (s. F i g. 8 c). Bei dieser Schwenkbewegung
des Bedienungshebels 28 um seinen Zapfen 29 wird die Lasche 26 mitgenommen, wobei
der Bolzen 25 nun in umgekehrtem Sinne im Schlitz 32 bis zum Loch 33 gleitet.
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Wenn der Selbstschalter so lange in der Ausschaltlage nach F i g.
8 c verharrt ist, daß sich der Bimetallstreifen 10 abgekühlt hat und wieder gerade
ist, so ist dabei der Bolzen 25 wieder in die Kupplungslage gekommen. Wenn man nun
den Bedienungshebel von Hand auf den Anschlag 34 a umlegt, so wird gegen die Kraft
der beiden Federn 21 und 36 der Einschaltzustand nach F i g. 8 a wieder hergestellt.
Eine senkrecht zum Hebel 8 einstellbare Stellschraube 37 (F i g. 2) gestattet die
für die Auslösung erforderliche Biegung des Bimetallstreifens 10, also den Auslösepunkt,
einzustellen. Ein Führungsvorsprung 1 a des Gehäuses 1, an dem die Lasche 26 anliegt,
gewährleistet eine genaue Lage der Kupplungsmittel 25 und 33 zueinander.
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Der Elektromagnet 4, 19 arbeitet mit einem Anker 38 (F i g. 3) zusammen,
der an einem Hebel 39 angebracht ist, dessen eines Ende 40 als lose im Gehäuse 1
eingehängte Schwenkachse ausgebildet ist, während sein anderes Ende 41 dem freien
Ende des Bimetallstreifens 10 auf der dem Kupplungsbolzen 25 entgegengesetzten Seite
gegenüberliegt. Eine Stellschraube 42 gestattet, die Ruhelage des Ankers 38, 39
zu justieren. Im Kurzschlußfall zieht der Elektromagnet 4, 19 den Anker 38, 39 plötzlich
an, so daß das Ende 41 des Hebels 39 das freie Ende des Bimetallstreifens ebenfalls
in Richtung des Pfeiles 35 bewegt. Dabei braucht sich der Bimetallstreifen 10 nicht
zu verbiegen, denn infolge eines zwischen Achse 9 und Langloch 24 vorhandenen Spiels
kann der Hebel 8 mit dem daran befestigten Bimetallstreifen 10 als starres Ganzes
eine kleine Schwenkbewegung um eine Rippe 43 (F i g. 2) des Gestells 1 ausführen,
so daß der Bolzen 25 im Loch 33 wiederum in die Entkupplungslage kommt und der Schalter
sich genauso öffnet, wie wenn der Bimetallstreifen 10 infolge eines längere Zeit
wirksamen Überstromes durchgebogen worden ist.
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Wenn mehrere einpolige Selbstschalter zusammengekuppelt werden, müssen
bei Auslösung des einen dieser Schalter auch die anderen Schalter geöffnet werden.
Hierzu ist eine gemeinsame Auslösestange 44 (s. F i g. 2 und 7) vorgesehen, die
für jeden einpoligen Schalter mit einem Ansatz 45 versehen ist. Der Bimetallstreifen
10 greift in eine Ausnehmung 46 der Auslösestange 44 ein und verschiebt nach seiner
die Lösung der Kupplung 25, 33 bewirkenden Auslösebewegung die Auslösestange 44,
so daß auch die anderen einpoligen Schalter ausgelöst werden, denn bei der Verschwenkung
des Hebels 8 in die Lage nach F i g. 8 b gleitet der durch Überstrom bzw. Kurzschluß
verbogene bzw. verschwenkte Bimetallstreifen 10 auf einer geneigten Kante 47 des
Ansatzes 45 und verschiebt dadurch die Stange 44 in der Auslöserichtung, so daß
sie die anderen Bimetallstreifen in die Auslöselage bringt.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 9 unterscheidet sich nur wenig
von dem soeben beschriebenen, weshalb nur die Abweichungen unter Anwendung von gleichen
Bezugszeichen für entsprechende Teile beschrieben werden. An Stelle der geschlitzten
Lasche 26 ist über den Zapfen 27 eine Lasche 48 am Bedienungshebel 28 aasgelenkt.
Die Lasche 48 ist durch einen Zapfen 49 gelenkig mit einer Lasche 50 verbunden,
die ihrerseits mittels eines Zapfens 51 an einem der Achse 9 gegenüberliegenden
Ende des Hebels 8 aasgelenkt ist. An Stelle des Bolzens 25 ist am freien Ende des
Bimetallstreifens 10 ein Loch 52 vorgesehen, in das der Zapfen 49 eingreift und
das vorzugsweise auch etwas länglich ausgebildet ist. Der Zapfen 49 ist z. B. an
der Lasche 50 angeschraubt und dient zugleich als Stellschraube, da man durch Verschrauben
derselben die Tiefe ihres Hineinragens in das Loch 52 und damit die zur Auslösung
notwendige Verbiegung bzw. Verschwenkung des Bimetallstreifens 10 einstellen kann.
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Die Lasche 48 bildet mit dem Bedienungshebel 28 wiederum einen Kniehebel
mit dem Gelenk 27, an dem die Feder 36 eingreift. Die Laschen 48 und 50 bilden außerdem
einen zweiten Kniehebel mit dem Gelenk 49; dieser zweite Kniehebel wird in der Schließlage
nach F i g. 9 und 10 a durch seine Kupplung (über 49, 52) mit dem Bimetallstreifen
10 daran gehindert, weiter nach außen auszuknicken.
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Wenn nun der Bimetalhstreifen 10 sich infolge von Überstrom oder Kurzschluß
so weit verbiegt oder verschwenkt, daß der Zapfen 49 aus dem Loch 52 heraustritt,
knickt der zweite Kniehebel 48, 50 so aus, wie dies in F i g. 10b gezeigt ist, wodurch
zugleich der erste Kniehebel 28, 48 nach innen ausknickt wie im ersten Beispiel.
Nun kann die verhältnismäßig schwache Feder 36 den Bedienungshebel 28 in die Ausschaltlage
nach F i g. 10 c umlegen. Daher kommt der Zapfen 49 wieder mit dem Loch 52 zur Deckung
und tritt in dasselbe ein, sobald der Bimetallstreifen 10 abgekühlt ist.