DE1413791B2 - Kleinselbstschalter mit thermischer Überstrom-, magnetischer Schnellauslösung und Handbetätigung mittels Kipphebel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kleinselbstschalter mit thermischer Überstrom-, magnetischer Schnellauslösung und Handbetätigung mittels Kipphebel, mit einer aus drei hintereinander angeordneten Kontaktteilen bestehenden Kontaktanordnung, deren Kontaktteile beim Einschalten nacheinander sich berühren und beim Ausschalten nacheinander getrennt werden, mit einer in einem Isolierstoffgehäuse angeordneten Betätigungsvorrichtung und mit im Isolierstoffgehäuse untergebrachten, mit eigenen Entlüftungskanälen versehenen Lichtbogenkammern, die über eine Öffnung miteinander verbunden sind.

KleinseibstEchalter mit thermischer Überstromauslör,ung und Kipphebelbetätigung sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt (deutsche Patentschriften 544 309, 866 514 und 941802, britische Patentschrift 798 033 und USA.-Patentschrift 2 540 491). Ein solcher bekannter Schalter (USA.-Patentschrift 2 540 491) weist mehrere Kontaktpaare auf, die in getrennten Lichtbogenkammern im Schaltergehäuse untergebracht sind, welche jeweils über eigene Entlüftungskanäle mit der Außenluft in Verbindung stehen. Die Kontaktpaare sind hier mit der Betätigungseinrichtung des Schalters so verbunden, daß sie stets gemeinsam geschlossen oder voneinander getrennt werden. Dadurch werden jedoch keine besonders hohen Koniaktdrücke erreicht, sofern nicht relativ starke Kontaktfedern verwendet werden, die wiederum eine entsprechend starke und damit teure Betätigungseinrichtung erfordern.

Es ist ferner ein Installationsselbstschalter bekannt (deutsche Patentschrift 532 250), dessen zwei Kontaktanordnungen aus jeweils drei hintereinandergeschalteten Kontaktteilen bestehen, die bei Betätigung des Schalters nacheinander in Berührung kommen und bei der Ausschaltung nacheinander getrennt werden. Der Schalter ist mit voneinander getrennten Lichtbogenkammern für die zwei Kontaktpaare versehen, und der Mittelkontaktteil beider Kontaktan-Ordnungen wird jeweils von einem federnden Arm getragen und sitzt beweglich in einer Öffnung in der Trennwand der Lichtbogenkammern. Diese Anordnung erfordert, daß der Mittelkontaktteil in den entsprechenden Öffnungen in der Trennwand mit geringern Spiel beweglich geführt ist, um Lichtbogenüberschläge zwischen den Kammern zu verhindern. Bei längerem Gebrauch des Schalters besteht jedoch infolge der engtolerierten Führung der Mittelkontakte die Gefahr, daß sich diese unter der Einwirkung von Abbrandrückständen verklemmen. Der eine von den drei Kontaktteilen einer jeden Kontaktanordnung dieses Schalters ist ferner im Isoliergehäuse ortsfest angebracht, und zur Vermeidung einer übermäßigen Funkenbildung beim öffnen des Schalters ist der ortsfeste Kontaktteil über einen elektrischen Widerstand mit dem beweglichen Mittelkontaktteil elektrisch verbunden. Der Schalter wird dadurch jedoch aufwendiger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kleinselbstschalter zu schaffen, dessen Kontaktteile in dem Umgebungsmedium Luft arbeiten, bei dem beim öffnen der Kontaktteile die Lichtbogenkammern gegenseitig zuverlässig geschlossen werden, um eine entsprechend hohe Schaltleistung zu erhalten und bei dem ferner die Kontaktteile, insbesondere der Mittelkontakt mit relativ großen Toleranzen im Schaltergehäuse gelagert werden können, so daß eventuelle Abbrandrückstände keine Klemmgefahr für die Kontaktteile hervorrufen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kleinselbstschalter der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß beim öffnen des Schalters durch den Mittelkontaktteil unter Einwirkung einer Feder und der entstehenden Lichtbogengase die Öffnung zwischen den Lichtbogenkammem geschlossen wird und daß beim Schließen des Schalters der bewegliche Kontaktteil den Mittelkontaktteil von der Öffnung zwischen den Lichtbogenkammern abhebt und durch diese Öffnung hindurchgreift.

Bei dieser Anordnung braucht der Mittelkontaktteil nur eine geringe Masse aufzuweisen, wodurch die Schaltgeschwindigkeit des Schalters begünstigt und eine hohe Schaltleistung erreicht wird. In vorteilhafter Weise wird durch den Mittelkontaktteil selbst die Trennung der Lichtbogenkammern voneinander beim öffnen des Schalters bewirkt, wobei der Mittelkontaktteil durch eine Feder und die entstehenden Lichtbogengase unterstützt wird. Die Öffnung zwischen den Lichtbogenkammern kann relativ groß gewählt werden, denn Lichtbogenüberschläge von < der einen Kammer zur anderen werden durch den abdichtenden Mittelkontaktteil beim öffnen des Schalters vermieden. Die relativ große Ausbildung der Öffnung zwischen den Lichtbogenkammern hat weiter den Vorteil, daß bei der Anordnung des beweglichen Kontaktteils, das beim Schließen des Schalters durch die Öffnung hindurchtritt, relativ große Toleranzen zulässig sind. Die erfindungsgemäße Anordnung der Kontaktteile und Lichtbogenkammern ermöglicht ferner die Schaffung eines relativ flachbauenden Schalters, während gleichzeitig verhältnismäßig große Kontaktwege erreicht werden.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Mittelkontaktteil als zweiarmiger Hebel ausgebildet, der auf einer vorspringenden Kante in einer der Lichtbogenkammern schwenkbar gelagert ist. Dadurch können die Kontakte zwecks Kontaktreinigung vorteilhaft aufeinandergleiten.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung bezieht sich darauf, daß die Feder an einem abgekröpften Teil des einen Hebelarmes des Mittelkontaktteiles (7 angreift und in einer eigenen Kammer eingebaut ist, die nur durch einen schmalen Spalt mit der einen Lichtbogenkammer in Verbindug steht, welcher Spalt nahezu vollständig durch den hindurchtretenden abgekröpften Teil des einen Hebelarmes des Mittelkontaktteiles ausgefüllt ist. Diese Anordnung der Feder und Ausbildung des Mittelkontaktteiles bringt den Vorteil, daß die Feder vor den heißen Lichtbogengasen geschützt ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegen bei geöffnetem Schalter sowohl der Mittelkontaktteil als auch der diesem benachbarte obere Kontaktteil auf einer Schulter oder einem Auflagesitz auf, und bei geschlossenem Schalter ist der Mittelkontaktteil gegen die Wirkung der Feder und der obere Kontaktteil gegen die Wirkung einer weiteren Feder abgehoben. Diese abgefederte Anordnung des oberen Kontaktteiles bringt den Vorteil, daß in geschlossenem Zustand des Schalters und während der anfänglichen Öffnungsbewegung ein optimaler Kontaktdruck zwischen dem oberen Kontaktteil und dem Mittelkontaktteil gewährleistet ist, bis der obere Kontaktteil auf seinem Auflagesitz aufliegt. Hierdurch wird eine plötzliche Trennung zwischen dem oberen

Kontaktteil und dem Mittelkontaktteil erreicht. Während der Öffnung des Schalters wird ferner auch ein optimaler Kontaktdruck zwischen dem Mittelkontakiteil und dem beweglichen Kontaktteil aufrechterhalten, bis der Mittelkontaktteil die Öffnung zwisehen den Lichtbogenkammem schließt und dadurch seine Bewegung in Öffnungsrichtung beendet ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine vergrößerte Seitenansicht des Klein-Selbstschalters ohne Deckel in geöffneter Stellung der Kontaktteile,

F i g. 2 eine Teilansicht der Ausführungsform nach F i g. 1 in geschlossener Stellung der Kontaktteile,

F i g. 3 eine Teilansicht des Schalters nach F i g. 1, ebenfalls in geschlossener Stellung der Kontaktteile, F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 1,

F i g. 5 eine Teilansicht einer in F i g. 3 gezeigten Klinkenvorrichtung von rechts aus gesehen.

Der Kleinselbstschalter gemäß dem Ausführungsbeispiel ist als einpoliger Schalter im vergrößerten Maßstab dargestellt, der den einen Pol eines dreipoligen Schalters bilden kann.

Der Kleinselbstschalter gemäß der Erfindung enthält ein Gehäuse 10 (Fig. 1 bis 4) aus einem gegossenen oder gepreßten Isolierstoff und einen Deckel 12 (F i g. 4). Zwischen dem Gehäuse 10 und dem Deckel 12 befindet sich ein Kontaktteil 14 aus Kupfer, der mit einem ortsfesten Lagerstift 16 zwischen dem Gehäuse 10 und dem Deckel 12 gelagert ist.

Ein Kipphebel 18 ist zwischen dem Gehäuse 10 und dem Deckel 12 schwenkbar gelagert. An einer Verlängerung des Kipphebels 18 ist der eine Schenkel eines U-förmigen, starren Gliedes 22 angelenkt, das aus einem gebogenen Draht gebildet ist. Der andere Schenkel des U-förmigen Gliedes 22 ist schwenkbar an einem Betätigungsteil 24 gelagert, der seinerseits ein isoliertes Lager für den Kontaktteil 14 enthält; der Betätigungsteil 24 enthält ferner einen eine Klinke bildenden Bimetallstreifen 24 α zur Kornpensation der Umgebungstemperatur. Ein Bimetallstreifen 26 ist an einem Ende mit dem Kontaktteil 14 elektrisch und mechanisch fest verbunden. Mit dem Bimetallstreifen 26 ist ein Magnetpol 28 eines Schnellauslösers durch einen Befestigungsstift 14 b mit dem Kontaktteil 14 verbunden. Der Magnetpol 28 verläuft auf seiner ganzen Länge über die Breite des Bimetallstreifens 26 mit Ausnahme eines Ausschnittes 28 α, der parallele Leiter 30 aus einer biegsamen Litze aufnimmt; diese sind mit dem Bimetallstreifen 26 nahe seinem rechten Ende verbunden (F i g. 3). Auf der dem Magnetpol 28 gegenüberliegenden Seite des Bimetallstreifens 26 befindet sich ein Magnetanker 32, dessen seitliches Lagerstück 32 α in Abkröpfungen des Magnetpols ruht. Der Magnetanker 32 ist (F i g. 3) in den Betätigungsteil 24 eingerastet.

Eine Druckfeder 34 verleiht dem Magnetanker 32 eine Vorspannung entgegen dem Uhrzeigersinn und wirkt unmittelbar auf diesen und den Kontaktteil 14 ein. Der Magnetanker 32 wird in Richtung auf den Magnetpol 28 von dem Feld des durch den Bimetallstreifen 26 hindurchgehenden Stromes angezogen. Der Schnellauslöser ist so bemessen, daß die Anziehung des Magnetankers zur Schnellauslösung bei Stromwerten von etwa dem zehnfachen Betrag des thermischen Belastungsstroms erfolgt.

Infolge der Form und der Abmessungen des Magnetpols 28 ist der Magnetanker 32 von der oberen Fläche des Bimetallstreifens 26 auf dem gesamten Bewegungsbereich des Bimetallstreifens getrennt. Der Bimetallstreifen 26 besitzt jedoch am Ende einen schmalen Vorsprung 26 a, der mit Hilfe eines isolierten Hebels 32 b einen Druck nach unten auf einen abgewinkelten Abschnitt 32 c des Magnetankers ausübt. Der Bimetallstreifen 26 biegt sich bei Erwärmung nach unten aus. Wenn ein ausreichender Überstrom in einer bestimmten Zeitspanne fließt, gibt der durchgebogene Bimetallstreifen den Betätigungsteil 24 frei.

Eine Druckfeder 36 liegt zwischen entsprechenden Vorsprüngen am Kontaktteil 14 und am Kipphebel 18 und spannt diese Teile bei geöffneten Kontaktteilen vor. Bei geschlossenen Kontaktteilen (Fig. 3) ist der Betätigungsteil 24 durch den Magnetanker 32 verklinkt; der Federvorspannung der Druckfeder 36 entgegen dem Uhrzeigersinn auf den Kontaktteil 14 wirkt ein durchgedrücktes Gelenk entgegen, das aus dem Glied 22 und dem Kipphebel 18 besteht. Die Bewegung des Kipphebels 18 entgegen dem Uhrzeigersinn wird durch einen aus dem Gehäuse 10 herausragenden Anschlag 10 α begrenzt.

In der Schließstellung des Schalters übt die Druckfeder 36 auf den Kipphebel 18 noch eine begrenzte Vorspannung in Öffnungsrichtung der Kontaktteile aus; der Kipphebel 18 und das Glied 22 halten jedoch den Kontaktteil 14 mit Hilfe des Magnetankers 32 in der geschlossenen Stellung. Bei einer magnetischen oder vom Druck des stromempfindlichen Bimetallstreifens 26 herrührenden Auslösung des Magnetankers nach unten wird der Kontaktteil 14 von der Druckfeder 36 (und den noch zu beschreibenden Federn 46 und 52) entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. Dabei schwenkt der Betätigungsteil 24 gleichzeitig in Uhrzeigerrichtung.

Vom Bimetallstreifen 26 verlaufen zwei parallele Leiter 30 zu Steckkontakten 38.

Ein Anschlußstück 40 bildet den entgegengesetzten Anschluß des einpoligen Schalters. Biegsame Litzen 42 verlaufen von diesem Anschlußstück zu einem Kontaktteil 44, der von einer Feder 46 nach unten gedrückt wird; die Bewegung dieses Kontaktteiles 44 nach unten ist jedoch von einem am Gehäuse 10 und Deckel 12 angeformten Auflagesitz 48 bei geöffnetem Schalter begrenzt. Eine Silber-Wolfram-Kontaktauflage 44 α des Kontaktteils 44 ragt durch eine Öffnung, die vom Kontaktteil 44 abgeschlossen ist, wenn der Schalter geöffnet ist oder sich in der Anfangsphase der Kontakttrennung (F i g. 2) befindet.

Ein Mittelkontaktteil 50 ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet und wird von einer Feder 52 um eine vorspringende Kante am Isolierstoffgehäuse im Uhrzeigersinn gedrückt. Die Bewegung des Mittelkontaktteils 50 im Uhrzeigersinn wird von Schulterabschnitten 54 des Gehäuses 10 und Deckels 12 begrenzt (Fig. 1). Der eine Hebelarm50c des Mittelkontaktteils 50 trägt ebenfalls Silber-Wolfram-Kontaktauflagen 50 a und 506. In der geschlossenen Stellung des Schalters liegt der Hebelarm 50 c an den Schulterabschnitten 54 an, die eine Öffnung begrenzen. Der Mittelkontaktteil 50 bildet ein Ventil oder eine Verschlußkappe quer zum Boden der Lichtbogenkammer zwischen den Kontaktauflagen 50 a und 44(3. Diese Lichtbogenkammer steht über einen Entlüftungskanal 56 mit der Außenluft in Verbindung.

Der Kontaktteil 14 liegt mit seiner Kontaktauflage

14 α in der geschlossenen Stellung des Schalters auf der Kontaktauflage 50 b des Mittelkontaktteils 50. Vom Gehäuse 10 und Deckel 12 wird eine weitere Lichtbogenkammer zwischen diesen Kontaktauflagen gebildet. Die Gehäusewände enthalten Rippen 58, zwischen denen sich der Kontaktteil 14 bewegt. Die untere Lichtbogenkammer besitzt einen Entlüftungskanal 60 zur Außenluft.

Der Schalter arbeitet wie folgt: Zum Schließen wird der Kipphebel 18 aus der geöffneten Stellung nach F i g. 1 in die Schließstellung nach F i g. 3 gebracht und dann in der Schließstellung vom Glied 22 gesperrt, so daß eine Auslösung des Schalters bei einer Überlastung mit Hilfe des Bimetallstreifens 26 oder des Magnetankers 32 erfolgen kann. Bei der Bewegung aus der geöffneten Stellung heraus bewegt der Kipphebel 18 das Glied 22 und dieses bringt den Betätigungsteil 24 in Rast-Eingriff mit dem Magnetanker 32. Eine weitere Bewegung des Kipphebels 18 verschwenkt den Betätigungsteil 24 sowie den Bimetallstreifen 26 und den Magnetanker 32 gemeinsam mit dem Kontaktteil 14 im Uhrzeigersinn um den Lagerstift 16 herum, bis die das Kniegelenk bildenden Teile (Kipphebel 18, Glied 22) in der durchgedrückten Lage den Schalter in seiner Schließstellung verriegeln. Der Kipphebel 18 wird dabei vom Anschlag 10 a in seiner Ruhelage festgehalten.

Bei der Schließung des Schalters erfolgt eine Wischbewegung zwischen den Kontaktauflagen 14 α und 50 b. Diese Wischbewegung dauert so lange an, bis der Schalter geschlossen ist. Durch die Wischbewegung oder Reibung zwischen den Kontaktauflagen werden geringfügige Vorsprünge geglättet, die während der Lichtbogenbildung beim Öffnen des Schalters entstehen können.

Der Mittelkontaktteil 50 wird beim Schließen des Schalters entgegen dem Uhrzeigersinn durch den sich bewegenden Kontaktteil 14 verschwenkt; die Bewegung des Mittelkontaktteiles 50 entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt ein Schleifen der Kontaktauflage 50 α auf der Kontaktauflage 44 α und ein Anheben des Kontaktteils 44, das dabei von Führungen 45 oberhalb des Auflagesitzes 48 im Gehäuse geführt wird. Eine Feder 46 hält die Kontaktauflage 44 a fest gegen den Mittelkontaktteil 50.

Die Kontaktdrücke zwischen den Kontaktauflagen 44 a und 50 a bei geschlossenem Schalter und bei seiner Schließ- oder Öffnungsbewegung sind relativ stark. Die Feder 52 bewirkt sogar einen größeren Kontaktdruck zwischen den Kontaktauflagen 14 α und 50 b.

Beim öffnen des Schalters von Hand oder selbsttätig infolge eines Überstroms tritt bei der Trennung der Kontaktauflagen 44 a und 50 a ein Lichtbogen auf, der den Auflagedruck des Mittelkontaktteils 50 gegen die Schulter 54 verstärkt. Die Feder 52 gewährleistet einen guten Sitz dieses Mittelkontaktteiles und eine Abdichtung gegen die Schulter 54. Die Entlüftung der oberen Lichtbogenkammer ist völlig auf den Entlüftungskanal 56 beschränkt, so daß keine Möglichkeit besteht, daß die heißen Gase oder der Lichtbogen selbst die Kammer erreicht, die die Feder 52 enthält. Der bei der Öffnungsbewegung der Kontaktauflagen 50 b und 14 α entstehende Lichtbogen bildet eine Schleife, die sich in den Entlüftungskanal 60 hinein ausdehnt.

In der zuvor beschriebenen Konstruktion sind zwei Sätze von elektrisch und mechanisch in Reihe geschalteten Kontaktstückpaaren vorhanden. Durch die Löschung des Lichtbogens zwischen den beiden Kontaktstückpaaren wird der Strom unterbrochen. Dies wird durch den eingeschalteten Mittelkontaktteil 50 erreicht, der beide Lichtbogenkammern gegeneinander abschließt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kleinselbstschalter mit thermischer Überstrom-, magnetischer Schnellauslösung und Handbetätigung mittels Kipphebel, mit einer aus drei hintereinander angeordneten Kontaktteilen bestehenden Kontaktanordnung, deren Kontaktteile beim Einschalten nacheinander sich berühren und beim Ausschalten nacheinander getrennt werden, mit einer in einem Isolierstoffgehäuse angeord- \ neten Betätigungsvorrichtung und mit im Isolierstoffgehäuse untergebrachten, mit eigenen Entlüftungskanälen versehenen Lichtbogenkammern, die über eine öffnung miteinander verbunden sind, dadurchgekennzeichnet, daß beim Öffnen des Schalters durch den Mittelkontaktteil (50) unter Einwirkung einer Feder (52) und der entstehenden Lichtbogengase die öffnung zwischen den Lichtbogenkammern geschlossen wird und daß beim Schließen des Schalters der bewegliche Kontaktteil (14) den Mittelkontaktteil (50) von der Öffnung zwischen den Lichtbodenkammern abhebt und durch diese Öffnung hindurchgreift.

2. Kleinselbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkontaktteii (50) als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, der auf einer vorspringenden Kante in »einer der Lichtbogenkammern schwenkbar gelagert ist.

3. Kleinselbstschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (52) an einem abgekröpften Teil des einen Hebel- j armes des Mittelkontaktteiles (50) angreift und in einer eigenen Kammer eingebaut ist, die nur durch einen schmalen Spalt mit der einen Lichtbogenkammer in Verbindung steht, welcher Spalt nahezu vollständig durch den hindurchtretenden abgekröpften Teil des einen Hebelarmes des Mittelkontaktteiles (50) ausgefüllt ist.

4. Kleinselbstschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Schalter sowohl der Mittelkontaktteil (50) als auch der diesem benachbarte obere Kontaktteil (44) auf einer Schulter (54) oder einem Auflagesitz (48) aufliegen und daß bei geschlossenem Schalter der Mittelkontaktteil (50) gegen die Wirkung der Feder (52) und der obere Kontaktteil (44) gegen die Wirkung einer weiteren Feder (46) abgehoben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen