DE19704941C2

DE19704941C2 - Mechanische Vorrichtung zur Erfassung von Kurzschlußströmen

Info

Publication number: DE19704941C2
Application number: DE1997104941
Authority: DE
Inventors: Franz Boeder
Original assignee: Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 2001-10-04
Anticipated expiration: 2017-02-11
Also published as: DE19704941A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Vorrichtung zur Erfassung von Kurzschlußströmen in elektrischen Schaltgeräten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt. In der DE 30 37 356 A1 wird ein Schutzschalter mit thermisch verzögertem Überstromauslöser beschrieben. Dieser Schutzschalter weist einen Hilfsschalter auf, der bei auftretendem Überstrom über einen Bimetallstreifen auf eine Warnvorrichtung wirkt derart, daß vor der Überstromauslösung durch das Schaltgerät eine Signalisierung erfolgt, indem der Bimetallstreifen durch seine Verbiegung einen elektrischen Schalter zum Schließen eines Signalisierungsstromkreises betätigt.

Aus der US 3,401,363 ist ein Schutzschalter mit thermischem Auslöser und einer mechanischen, über das Schaltschloß betätigbaren Ausgelöstanzeige bekannt.

Auch in der EP 0 651 416 ist ein Schutzschalter mit einer Anzeigevorrichtung beschrieben. Hier wird die Anzeige über den, für die manuelle Betätigung des Schaltgerätes vorgesehenen, Bedienhebel des Schaltgerätes betätigt.

Aus der FR 2 452 175 OS ist ein Niederspannungsschaltgerät mit einem mechanisch ausgebildeten Kurzschlußindikator bekannt. Die Erfassung von Kurzschlüssen wird hier realisiert, indem die bei auftretenden Lichtbögen entstehende Druckgaswelle erfaßt und zur Anzeige gebracht wird.

Ferner ist in der DE 36 03 945 C2 ein separater Anbauschalter für die Anzeige von aufgetretenen Kurzschlüssen bei Schutzschaltern beschrieben. Dieser Anbauschalter wird direkt von der Auslösewelle des Schutzschalters angetrieben.

Alle Ausführungen zur Indikation von Kurzschlüssen sind nachteiliger Weise entweder durch eine relativ aufwendige und somit kostenintensive Mechanik realisiert oder aber es ist mittels der jeweiligen Art der Erfassung keine Aussage über den Verschleißzustand des Schaltgerätes möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Indikation von Kurzschlüssen zu schaffen, die mit einfachsten mechanischen Mitteln realisierbar ist, ein hohes Maß an Störsicherheit gewährleistet und kostengünstig herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jede der Anschlußstromschienen des Schaltgerätes ein Bimetallelement auf, so daß Kurzschlüsse zwischen allen Phasen erfaßt werden und durch die hitzebedingte Verformung der Bimetallelemente ein Anzeigeelement der Anzeigevorrichtung betätigt wird. In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung wird durch das Anzeigeelement im nichtbetätigten Zustand der Vorrichtung ein Anzeigefenster vollständig verdeckt. Durch jede Betätigung, sprich durch jeden Kurzschluß, wird die Anzeigevorrichtung und das Anzeigefenster bereichsweise freigegeben, so daß die freigegebenen Stellen des Sichtfensters durch sich niederschlagende Metallpartikel aus dem Lichtbogengas geschwärzt werden. Eine andere Ausführungsform sieht eine Anzeige an Hand einer Skala vor, wobei die Skala zum Beispiel direkt auf dem Anzeigeelement oder außen im Bereich des Anzeigefensters angeordnet ist. Das Anzeigeelement ist erfindungsgemäß in Form eines insbesondere streifenförmigen axial verschiebbaren oder eines drehbar gelagerten Schiebeelements ausgebildet. Dabei wird das Schiebeelement vorzugsweise über, ins Gehäuseinnere weisende, insbesondere laschenartige Fortsätze betätigt, die in Betätigungsrichtung gesehen eine zur Betätigung des Betätigungselements ausreichende Stabilität aufweisen und entgegen der Betätigungsrichtung gesehen eine derartige Elastizität aufweisen, daß sich das Bimetallelement gegen den Widerstand der Fortsätze in seine Ausgangslage zurückbewegen kann.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung enthalten. Es zeigen:

Fig. 1 eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in prinzipieller Darstellung in einer Perspektivansicht,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht mit angedeuteter Löschkammer des Schaltgerätes, und

Fig. 3 einen Ausschnitt der Vorrichtung gemäß der Fig. 2 und 3 in einer Draufsicht.

In der Fig. 1 ist die erfindungsgemäße, mechanische Vorrichtung zur Erfassung von Kurzschlußströmen in elektrischen Schaltgeräten in prinzipieller Darstellung gezeigt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus mindestens einer Anzeigevorrichtung 2 und mindestens einer, die Anzeigevorrichtung 2 betätigenden Betätigungseinrichtung 4. Im dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich die Anzeigevorrichtung 2 aus einem quaderförmigen, in das Gehäuse eines Schaltgerätes einsetzbaren Fenstermodul 6 mit integriertem Anzeigefenster 8 und einem, in dem Fenstermodul 6 in Längsrichtung, parallel zur Ebene des Anzeigefensters 8 verschiebbar geführten Anzeigeelement 10 zusammen. Es ist natürlich ebenfalls denkbar, daß Fenstermodul 6 einteilig mit dem Schaltgerätgehäuse oder einem Teil des Schaltgerätegehäuses auszuführen. Das Anzeigeelement 10 ist vorzugsweise streifenförmig ausgebildet und weist mindestens einen ins Gehäuseinnere gerichteten Fortsatz 12 zu seiner Betätigung auf. Mit Vorteil ist das Anzeigeelement 10 - wie in den Figuren angedeutet - mit mehreren in Reihe hintereinander angeordneten, ins Gehäuseinnere weisenden Fortsätzen 12 ausgebildet. Um die Betätigungswege feiner abzustimmen, weist das Anzeigeelement 10 mehrere Fortsätze 12 auf, wobei diese in zwei parallelen sich in Längsrichtung des Anzeigeelementes 10 erstreckenden und in Längsrichtung bereichsweise zueinander versetzten Reihen angeordnet sind. Die Betätigungseinrichtung 4 besteht erfindungsgemäß aus einem, in thermischer Wirkverbindung mit einer Anschlußstromschiene 14 des Schaltgerätes stehenden Bimetallelement 16. Mit Vorteil weist jede der Anschlußstromschienen 14 ein Bimetallelement 16 auf, so daß bei Verformung von mindestens einem der Bimetallelemente 16 das Anzeigeelement 10 betätigt wird. Dabei ist für den Fall, daß das Anzeigeelement 10 zwei parallele Reihen von Fortsätzen 12 aufweist, die Breite b des Bimetallelements 16 derart bemessen, daß sie größer ist als der Parallelabstand x der beiden Reihen zueinander. In der in den Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist das Anzeigeelement 10 einen ausschnittsweisen Fensterbereich 18 auf, der im nichtbetätigten Zustand der Vorrichtung vorzugsweise mit einem ersten Teilbereich des Anzeigefensters 8 in Deckung steht, so daß das Anzeigefenster 8 bereichsweise von dem Anzeigeelement 10 freigegeben ist (Fig. 2). Durch Betätigung der Vorrichtung - also bei Kurzschlußstrom - wird das Anzeigeelement 10 verschoben, der erste, freigegebene Teilbereich des Anzeigefensters 8 durch Substanzen des Lichtbogengases geschwärzt und ein weiterer Teilbereich des Anzeigefensters 8 durch den Fensterbereich 18 des Anzeigeelements 10 freigegeben. Erfindungsgemäß ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, daß die Anzeigevorrichtung 2 in räumlicher Verbindung mit der Schaltkammer des Schaltgerätes steht derart, daß es durch den Niederschlag von verschiedenen Substanzen des Lichtbogengases, wie Kohlenstoff oder Metallpartikel oder dergleichen zu Schwärzungen der freigegebenen Bereiche des Anzeigefensters 8 kommen kann. Die geschwärzten Flächenbereiche des Anzeigefensters 8 sind dann ein einfaches Maß für die Häufigkeit der aufgetretenen Kurzschlüsse.

Es ist ebenfalls vorgesehen, das Freigabeelement 10 ohne Fensterbereich 18 auszubilden, das Anzeigefenster 8 im unbetätigten Zustand der Vorrichtung ganzflächig durch das Anzeigeelement 10 zu verschließen und das, beziehungsweise jedes der Bimetallelemente 16 und das Anzeigeelement 10 mit seinen Fortsätzen 12 derart anzuordnen (umgekehrte Betätigungsrichtung zu der in Fig. 2 dargestellten), daß das Anzeigefenster 8 ebenfalls Stück für Stück freigegeben wird. Auch ist vorstellbar die Anzeigevorrichtung 2 räumlich getrennt von der Schaltkammer des Schaltgeräts auszubilden - somit eine Schwärzung des Fensterbereichs zu vermeiden - und das Anzeigeelement 10 derart anzuordnen, daß der Fensterbereich 18 Stück für Stück verschlossen wird. Eine Anzeige kann dann durch eine auf dem Anzeigeelement 10 oder im Bereich des Anzeigefensters 8 angeordnete Skala erfolgen.

In der Fig. 2 ist die räumliche Verbindung von Anzeigevorrichtung 2 zur Löschkammer prinzipiell gezeigt. Ferner ist in dieser Figur erkennbar, daß das Anzeigeelement 10 auf seiner dem Anzeigefenster 8 zugekehrten Seite mindestens einen Haltefortsatz 20 aufweist. Dabei ist der Haltefortsatz 20 derart bemessen, daß bei einer Bewegung des Bimetallelements 16 in Betätigungsrichtung (bei Kurzschlußstrom) das Anzeigeelement 10 durch den beziehungsweise jeden Fortsatz 12 betätigbar ist und bei einer Bewegung des Bimetallelements 16 in seine ursprüngliche Position, das Anzeigeelement 10 arretiert bleibt. Diese Art der Positionssicherung ist natürlich auch anders denkbar, zum Beispiel indem das Anzeigeelement 10 in seiner Führung entsprechend klemmend gehalten und somit arretiert ist, so daß es bei einer Bewegung des Bimetallelements 16 entgegen der Betätigungsrichtung, die in dieser Richtung elastisch ausgelegten Fortsätze 12 überwindend, zu keiner ungewollten Verschiebung des Anzeigeelements 10 kommt, jedoch eine Verschiebung in Betätigungsrichtung problemlos möglich ist. Ferner ist somit eine Positionssicherung des Anzeigeelements 10 gegen Rütteleffekte gewährleistet.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt auch alle anderen im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist es alternativ vorgesehen, das Anzeigeelement 10 nicht axial verschiebbar, sondern drehbeweglich gelagert auszubilden (nicht dargestellt) und so den Sichtbereich des Anzeigefensters 8 zumindest bereichsweise, Stufe für Stufe zu verdecken (zum Beispiel Anzeige einer Skala auf dem Anzeigeelement 10) oder freizugeben (und freigegebenen Bereich schwärzen lassen).

Claims

1. Mechanische Vorrichtung zur Erfassung von Kurzschlußströmen in elektrischen Schaltgeräten, wie Leistungsschaltern oder dergleichen, mit mindestens einer Anzeigevorrichtung (2) und mindestens einer diese Anzeigevorrichtung (2) betätigenden Betätigungseinrichtung (4), wobei die Betätigungseinrichtung (4) aus einem in thermischer Wirkverbindung mit einer Anschlußstromschiene (14) des Schaltgerätes stehenden Bimetallelement (16) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (2) aus einem Fenstermodul (6) mit Anzeigefenster (8) und einem den Sichtbereich des Anzeigefensters (8) verändernden Anzeigeelement (10) besteht und das Anzeigeelement (10) zum Zwecke der Betätigung durch das Bimetallelement (16) mindestens einen, ins Gehäuseinnere weisenden, Fortsatz (12) aufweist.

2. Mechanische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement (10) mehrere in Reihe hintereinander angeordnete, ins Gehäuseinnere weisende und entgegen der Betätigungsrichtung federelastisch wirkende Fortsätze (12) aufweist.

3. Mechanische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Fenstermodul (6) als in das Schaltgerät einsetzbares Bauteil ausgebildet ist.

4. Mechanische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement (10) auf seiner dem Anzeigefenster (8) zugegekehrten Seite eine Skala aufweist.

5. Mechanische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement (10) in Längsrichtung, parallel zur Ebene des Anzeigefensters (8), innerhalb des Fenstermoduls (6) verschiebbar geführt ist derart, daß der Sichtbereich zumindest teilweise verdeckbar beziehungsweise freigebbar ist.

6. Mechanische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement (10) streifenförmig ausgebildet ist.

7. Mechanische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement (10) mehrere Fortsätze (12) aufweist, die in zwei parallelen sich in Längsrichtung erstreckenden und in Längsrichtung bereichsweise zueinander versetzten Reihen angeordnet sind, wobei der Parallelabstand (x) der beiden Reihen zueinander kleiner ist als die Breite (b) des Bimetallelements (16).

8. Mechanische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement (10) auf seiner dem Anzeigefenster (8) zugekehrten Seite mindestens einen Haltefortsatz (20) aufweist, der derart bemessen ist, daß bei einer Bewegung des Bimetallelements (16) in Betätigungsrichtung das Anzeigeelement (10) durch den, beziehungsweise jeden Fortsatz (12) betätigbar ist und bei einer Bewegung des Bimetallelements (16) entgegen der Betätigungsrichtung das Anzeigeelement (10) in seiner Position arretiert bleibt.

9. Mechanische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Anschlußstromschienen (14) des Schaltgeräts ein Bimetallelement (16) aufweist und das Anzeigeelement (10) derart ausgebildet ist, daß bei Ausdehnung des beziehungsweise eines Bimetallelements (16) das Anzeigeelement (10) betätigt wird.

10. Mechanische Vorrichtung nach einem der Anspruche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anschlußstromschiene (14) des Schaltgeräts ein Bimetallelement (16) aufweist, jedem Bimetallelement (16) ein Anzeigeelement (10) zugeordnet ist und jedes der Anzeigeelemente (10) derart ausgebildet ist, daß bei Ausdehnung eines Bimetallelements (16) das entsprechende Anzeigeelement (10) betätigt wird.

11. Mechanische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement (10) parallel zur Ebene des Anzeigefensters (8), drehbeweglich gelagert ist derart, daß der Sichtbereich zumindest teilweise verdeckbar beziehungsweise freigebbar ist.

12. Mechanische Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (2) in räumlicher Verbindung mit der Schaltkammer des Schaltgerätes steht derart, daß die Lichtbogengase bei Freigabe eines Teilbereichs des Anzeigefensters (8), diesen zu schwärzen in der Lage sind.