DE19819792A1

DE19819792A1 - Mehrpoliger Schalter

Info

Publication number: DE19819792A1
Application number: DE1998119792
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Fleckenstein
Original assignee: Heinrich Kopp GmbH and Co KG
Current assignee: FLECKENSTEIN, HANS-JUERGEN, 63776 MOEMBRIS, DE
Priority date: 1998-05-04
Filing date: 1998-05-04
Publication date: 1999-11-18

Abstract

Ein mehrpoliger Schalter besteht aus mindestens drei Anschlüssen und einem aus mehreren Kontaktarmen bestehenden Drehkontakt. Mindestens eine Halteeinrichtung zum Halten des Drehkontaktes ist in einer Einschaltstellung, bei der die Kontaktarme mit den zugehörigen Anschlüssen verbunden sind, leitend. Die Halteeinrichtung öffnet sich temperaturabhängig. Der Drehkontakt ist durch einen auf ihn wirkenden Kraftspeicher in eine Ausschaltstellung schwenkbar. Die Kontaktarme sind getrennt von den zugehörigen Anschlüssen.

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Schalter, der insbe sondere zur Temperaturüberwachung wärmeempfindlicher Bauelemen te einsetzbar ist.

Die DE-AS-11 08 795 beschreibt einen thermischen Kleinselbst schalter mit einer freischwebenden, schwenkbaren Schaltbrücke, die einerseits mit einem Gegenkontakt und andererseits mit ei nem Bimetall zusammenwirkt. Dieser thermische Kleinselbstschal ter wird durch einen Kipphebel in einen Einschaltzustand ge bracht, in welchem die schwenkbare Schaltbrücke an einem Ende an einem Kontakt und an dem anderen Ende an einem Kontaktschuh eines Bimetallstreifens anliegt. Bei Erwärmung verbiegt sich der Bimetallstreifen, so daß die Schaltbrücke von dem Kontakt schuh entriegelt wird und verschwenkt, wobei sich der an dem anderen Ende der Schaltbrücke befindliche Kontakt öffnet.

Die DE-AS-10 95 378 beschreibt ein Schaltgerät mit thermischer Auslösung, bei dem eine mit einem Druckknopf gekoppelte, schwenkbare Schaltbrücke vorgesehen ist, die einerseits mit einem Gegenkontakt und andererseits mit einem Bimetall zusam menwirkt. Der Schaltmechanismus wird allein durch die Schalt brücke gebildet, auf die eine einzige Schaltfeder einwirkt, die gleichzeitig als Kontaktdruck-, Ausschalt- und Rückholfeder dient.

Die oben beschriebenen thermisch auslösbaren Schalter weisen eine schwenkbare Schaltbrücke auf, die an beiden Enden mit ei nem Kontakt versehen ist. Der Strom fließt im Einschaltzustand über den Bimetallstreifen und die Schaltbrücke zu dem Gegenkon takt. Bei Auftreten eines Überstroms verbiegt sich der Bime tallstreifen und gibt nach einer bestimmten Auslenkung die Schaltbrücke frei, die infolge der Wirkung einer Feder ver schwenkt wird, wodurch die Kontakte getrennt werden.

Bei diesen Schaltern handelt es sich um temperaturempfindliche zweipolige Schalter, die bei Auftreten eines Überstroms auslö sen und so einen Schaltkreis auftrennen.

Derartige temperaturempfindliche zweipolige Schalter werden beispielsweise als Temperaturschalter in einem Überspannungs schutzgerät eingesetzt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Über spannungsschutzgeräte benötigen einen Temperaturschutz für den Fall, daß in ihr enthaltene Überspannungsschutzbauelemente, wie beispielsweise Varistoren, überhitzt werden.

Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Überspannungsschutzgerät nach dem Stand der Technik. Ein Phasenleiter L und ein Nulleiter N sind jeweils über einen Temperaturschalter T und einen Varistor V an einen Sternpunkt S angeschlossen, der über eine Funken strecke F mit einem Schutzleiter PE verbunden ist. Die Varisto ren V sind jeweils wärmeleitend mit den Temperaturschaltern T verbunden, die bei Überhitzung auslösen und die Varistoren von der jeweiligen aktiven Leitung L bzw. N trennen.

Für derartige Überspannungsschutzgeräte werden zwei Temperatur schalter T eingesetzt, um die beiden aktiven Leiter L, N im Fehlerfall von den Bauelementen V zu trennen. Die Schaltung und Ausführung derartiger Überspannungsschutzgeräte wird durch den Einbau mehrerer Temperaturschalter T aufwendig. Darüberhinaus benötigen die Temperaturschalter T relativ viel Raum, wodurch einer Miniaturisierung des Überspannungsgerätes Grenzen gesetzt werden.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen mehrpoligen Schalter zu schaffen, der einen einfachen Aufbau aufweist und die Funktion mehrerer Temperaturschalter in einem einzigen Bau teil integriert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen mehrpoligen Schalter mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen ge löst.

Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen angegeben.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein bekanntes Überspannungsschutzgerät mit zwei herkömmlichen Temperaturschaltern,

Fig. 2 ein vergleichbares Überspannungsschutzgerät mit einem mehrpoligen Schalter gemäß der Erfindung,

Fig. 3 einen mehrpoligen Schalter gemäß der Erfindung mit einem dreiarmigen Drehkontakt im Einschaltzustand,

Fig. 4 den in Fig. 3 dargestellten, erfindungsgemäßen mehrpoligen Schalter im Ausschaltzustand,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer besonderen Ausführungs form des mehrpoligen Schalters gemäß der Erfin dung, und

Fig. 6 eine Vorderansicht des in Fig. 5 dargestellten mehrpoligen Schalters gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt ein Überspannungsschutzgerät, bei welchem der mehrpolige Schalter gemäß der Erfindung eingebaut ist. Ein Überspannungsschutzbauelement 1, beispielsweise ein Varistor, ist zwischen einen Knoten 2 eines Phasenleiters 3 und einen ersten Anschluß eines dreipoligen Schalters 5 gemäß der Erfin dung geschaltet. Ein zweites Überspannungsschutzbauelement 6 ist zwischen einen Knoten 7 eines Nulleiters 8 und einen zwei ten Anschluß 9 des dreipoligen Schalters 5 geschaltet. Der dreipolige Schalter 5 ist an einem Anschluß 10 über eine Fun kenstrecke 11 an einen Schutzleiter 12 angeschlossen.

Der in Fig. 2 dargestellte Aufbau eines Überspannungsschutzge rätes ist symmetrisch, so daß der Phasenleiter 3 und der Nul leiter 8 vertauschbar sind. Der dreipolige Schalter 5 ist mit den beiden Überspannungsschutzbauelementen 1, 6 wärmeleitend verbunden und öffnet seine Kontakte bei Überhitzung der Überspannungsschutzbauelemente 1, 6.

Das in Fig. 2 dargestellte Überspannungsschutzgerät zeigt nur eine von vielen möglichen Anwendungen eines drei- oder mehrpo ligen Schalters 5 gemäß der Erfindung.

Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 dargestellten dreipoligen Schalter 5 schematisch im Detail. Der dreipolige Schalter 5 weist einen schwenkbaren Drehkontakt 15 auf, der aus drei Kontaktarmen 16, 17, 18 besteht, die in einer bestimmten festen räumlichen Be ziehung zueinander stehen. Der Drehkontakt 15 ist an einem Drehpunkt 19 schwenkbar gelagert. Der Kontaktarm 18 bildet gleichzeitig einen Auslösearm, der durch einen Kraftspeicher 20, beispielsweise eine Feder, in eine zugehörige temperatur empfindliche Halteeinrichtung 21 eingeklinkt ist. Die Kontakt arme 16, 17, 18 weisen an ihren Enden Kontakte 22, 23, 24 auf. Die Kontakte 22, 23, 24 liegen im Einschaltzustand an zugehö rigen Gegenkontakten 25, 26, 27 an. Dabei liegt der Kontakt 24 des Auslösearms 18 an einem Gegenkontakt 27 an, der als Ein rastvorwölbung bzw. Klinke 27 ausgebildet ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird die Halte einrichtung 21 durch eine temperaturempfindliche Klinkenein richtung in Form eines Bimetallstreifens gebildet, an dessen Ende die Einrastvorwölbung bzw. Klinke 27 als Gegenkontakt zu dem Kontakt 24 angebracht ist. Der Bimetallstreifen 21 ist an seinem anderen Ende an den Anschluß 10 des mehrpoligen Schal ters angeschlossen. Die Gegenkontakte 25, 26 sind jeweils über Leitungen 28, 29 mit den Anschlüssen 4, 9 des mehrpoligen Schalters 5 verbunden.

Bei einer Temperaturänderung oder bei Überschreiten eines vor bestimmten Schwellenstromwertes verbiegt sich der Bimetall streifen 21 derart stark nach unten (Fig. 3), daß der Kontakt 24 des Auslösearms 18 von dem als Einrastvorwölbung ausgebilde ten Gegenkontakt 27 ausgeklinkt wird und der Auslösearm 18 durch die Feder 20 angezogen wird. Dadurch wird der Drehkontakt 15 mit seinen drei Kontaktarmen 16, 17, 18 in Fig. 3 als Folge der Wirkung der Feder 20 gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt, so daß die Kontakte 22, 23 von den zugehörigen Gegenkontakten 25, 26 getrennt werden.

Fig. 4 zeigt den in Fig. 3 schematisch dargestellten dreipoli gen Schalter gemäß der Erfindung im Ausschaltzustand. Die Kon takte 22, 23 sind von den jeweiligen Gegenkontakten 25, 26 ge trennt. Der Kontakt 24 des Auslösearms 18 ist ebenfalls von seinem Gegenkontakt 27 getrennt. Im Ausschaltzustand sind alle Anschlüsse 4, 9, 10 des mehrpoligen Schalters voneinander ge trennt. Dadurch werden alle Schaltkreise, in der der mehrpolige Schalter liegt, aufgetrennt.

Die temperaturempfindliche Halteeinrichtung 21 kann auf ver schiedenste Weise realisiert sein.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform wird die Halte einrichtung 21 durch eine Lotsicherung gebildet. Die Lotsiche rung besteht darin, daß der Kontakt 24 und der Gegenkontakt 27 miteinander verlötet sind. Bei Überschreiten seiner Schmelztem peratur schmilzt das Lot, und der Kontaktarm 18 wird durch die Feder 20 angezogen, so daß durch die daran anschließende Schwenkbewegung des Drehkontakts 15 die elektrischen Verbindun gen zwischen den Anschlüssen 4, 9, 10 und den Kontaktarmen 16, 17, 18 getrennt werden.

Der in Fig. 3 dargestellte Bimetallstreifen 21 kann derart ein gebaut sein, daß bei Überschreiten einer oberen Schwellentempe ratur T₀ die Auslösung stattfindet.

Überschreitet der über den Bimetallstreifen 21 fließende Strom einen bestimmten Stromschwellenwert, erwärmt sich der Bime tallstreifen derart, daß seine Verbiegung zur Öffnung der Hal teeinrichtung führt.

Ist die temperaturempfindliche Klinkeneinrichtung als Lotsiche rung ausgebildet, schmilzt das Lot bei Überschreiten eines ge wissen Stromschwellenwertes oder einer oberen Schwellentempera tur T₀.

Die Erwärmung des Bimetallstreifens bzw. der Lotsicherung muß nicht unbedingt durch den über die Kontakte 24, 27 fließenden Strom erfolgen, sondern kann auch durch externe Zuleitung von Wärme erfolgen. Die temperaturempfindlichen Halteeinrichtungen 21 in Form des Bimetallstreifens bzw. der Lotsicherung sind bei der in Fig. 2 dargestellten Anwendung wärmeleitend mit den vor Überhitzung zu schützenden Bauelementen 1, 6, beispielsweise Varistoren, verbunden. Über die nicht dargestellte wärmeleiten de Verbindung wird die an den Bauelementen 1, 6 entstehende Wärme über das Gehäuse des mehrpoligen Schalters 5 der tempera turempfindlichen Halteeinrichtung 21 zugeführt, die bei Über schreiten eines Temperaturschwellenwertes öffnet und den mehr poligen Schalter 5 abschaltet. Dadurch werden die zu überwa chenden Bauelemente 1, 6 vor Überhitzung geschützt.

Der in den Fig. 3, 4 dargestellte dreipolige Schalter gemäß der Erfindung stellt eine weitere Ausführungsform dar. Der mehrpolige Schalter gemäß der Erfindung kann mehr als drei An schlüsse bzw. Kontaktarme aufweisen. Der Drehkontakt 15 kann beispielsweise vier oder mehr Kontaktarme besitzen. Dabei kön nen auch mehr als ein Kontaktarm als Auslösearm ausgebildet sein. Beispielsweise können auch alle Kontaktarme als Auslöse arme ausgebildet sein. Soweit in den Fig. 3 und 4 gleiche Teile wie in Fig. 2 bzw. Fig. 3 verwendet werden, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals be schrieben.

Erfindungsgemäß lassen sich auch einfache logische Unterschei dungen zwischen den zu trennenden Schaltkreisen realisieren. Bildet man beispielsweise die in Fig. 3 dargestellten Kontakt arme 17, 18 als Auslösearme aus, die jeweils in temperaturemp findliche Bimetallstreifen 21 eingeklinkt sind, so erfolgt die Auslösung nur, wenn der Strom von dem Anschluß 9 zu dem An schluß 10 einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Über schreitet der Strom von dem Kontakt 4 zu dem Kontakt 10 dagegen diesen Schwellenwert, erfolgt noch keine Auslösung, da der Aus lösearm 17 noch in dem zugehörigen Bimetallstreifen 21 einge klinkt ist. Durch Variation der Anzahl der als Auslösearme aus gebildeten Kontaktarme sowie durch die Veränderung der Anzahl der Kontaktarme sind verschiedenste Ausführungsformen des er findungsgemäßen mehrpoligen Schalters 5 realisierbar.

Nach Auslösung kühlt sich der in Fig. 4 dargestellte Bimetall streifen 21 wieder ab und findet zu seiner ursprünglichen Form zurück.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann durch einen nicht dargestellten Hebel der in Fig. 4 gezeigte Drehkontakt 15 dann manuell wieder im Uhrzeigersinn verschwenkt werden, so daß der Kontakt 24 des Auslösearms 18 wieder in die Einrastvorwölbung 27 des Bimetallstreifens 21 einklinkt. Dann ist der erfindungs gemäße mehrpolige Schalter 5 wieder einsatzbereit.

Bei einer weiteren Ausführungsform verbleibt der Drehkontakt 15 nach der Auslösung irreversibel in der Ausschaltstellung.

Das Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen mehrpoligen Schal ters 5 ist vielfältig. Er kann einerseits zum Schutz von Bau elementen 1, 6 vor Überhitzung eingesetzt werden, indem Wärme der temperaturempfindlichen Halteeinrichtung 21 innerhalb des mehrpoligen Schalters 5 zugeführt wird und dies zum Abschalten führt.

In den Fig. 5, 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfin dungsgemäßen mehrpoligen Schalters im Detail dargestellt. Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des mehrpoligen Schalters mit drei Kontaktarmen 30, 31, 32 mit zugehörigen Kontakten 33, 34, 35, die an Gegenkontakten 36, 37, 38 anliegen. Über Leitungen 39, 40, 41 sind die Gegenkontakte 36, 37, 38 mit Anschlüssen 42, 43, 44 verbunden. Ein Auslösearm 45 ist direkt mit einem Kraftspeicher 46 in Form einer Biegefeder verbunden. Eine tem peraturempfindliche Klinkeneinrichtung, beispielsweise in Form eines Bimetallstreifens 47, weist an ihrem äußeren Ende eine Einrastvorwölbung bzw. Klinke 48 auf. Bei Überschreiten eines bestimmten Temperaturschwellenwertes T₀ verbiegt sich der Bime tallstreifen 47 derart, daß die Einrastvorwölbung 48 den Aus lösearm 45 freigibt, der aufgrund der vorgespannten Biegefeder die Kontaktarme 30, 31, 32 entgegen dem Uhrzeigersinn ver schwenkt, so daß sich die Kontakte 33, 34, 35 von den Gegenkon takten 36, 37, 38 trennen.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemä ßen mehrpoligen Schalters 5 ist die temperaturempfindliche Klinkeneinrichtung 47 entweder nichtleitend oder als ein Strom leiter ausgebildet, der leitend über eine als Kontakt ausgebil dete Einrastvorwölbung 48 und einen leitenden Kraftspeicher 46 mit den Kontaktarmen 30, 31, 32 verbunden ist.

Claims

1. Mehrpoliger Schalter mit
mindestens drei Anschlüssen (4, 9, 10; 42, 43, 44), einem aus mehreren Kontaktarmen (16, 17, 18; 30, 31, 32) bestehenden Drehkontakt (15),
mindestens einer Halteeinrichtung (21; 48) zum Halten des Drehkontaktes (15) in einer Einschaltstellung, bei der die Kontaktarme (16, 17, 18; 30, 31, 32) mit den zugehörigen Anschlüssen (4, 9, 10; 42, 43, 44) leitend verbunden sind,
wobei sich die Halteeinrichtung (21; 48) temperaturabhän gig öffnet,
bei dem der Drehkontakt (15) durch einen auf ihn wirkenden Kraftspeicher (20; 46) in eine Ausschaltstellung schwenk bar ist und bei dem die Kontaktarme (16, 17, 18; 30, 31, 32) von den zugehörigen Anschlüssen (4, 9, 10; 42, 43, 44) getrennt sind.

2. Mehrpoliger Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (21; 48) wärmeleitend mit einem vor Überhitzung zu schützenden Bauelement (1, 6) verbunden ist.

3. Mehrpoliger Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (21; 48) eine temperaturempfind liche Klinkeneinrichtung ist.

4. Mehrpoliger Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturempfindliche Klinkeneinrichtung (21; 48) bei Überschreiten einer oberen Schwellentemperatur T₀ aus klinkt.

5. Mehrpoliger Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturempfindliche Klinkeneinrichtung (21; 48) im Einschaltzustand stromdurchflossen ist und bei Über schreiten eines Schwellenstromwertes ausklinkt.

6. Mehrpoliger Schalter nach einem der vorangehenden Ansprü che 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturempfindliche Klinkeneinrichtung (21; 48) aus einem Bimetallstreifen besteht, an dessen Ende eine Einrastvorwölbung bzw. Klinke (27) angebracht ist.

7. Mehrpoliger Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (21) eine Lotsicherung ist.

8. Mehrpoliger Schalter nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktarme (16, 17, 18; 30, 31, 32) Kontakte (22, 23, 24; 33, 34, 35) aufweisen, die in der Einschaltstel lung an zugehörigen Gegenkontakten (25, 26, 27; 36, 37, 38) anliegen und in der Ausschaltstellung von diesen ge trennt sind.

9. Mehrpoliger Schalter nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (20) eine Zug- oder Druckfeder ist.

10. Mehrpoliger Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (20) in der Einschaltstellung einen vorbestimmten Kontaktdruck zwischen den Kontakten (16, 17, 18; 30, 31, 32) und Gegenkontakten (22, 23, 24; 36, 37, 38) hervorruft.

11. Mehrpoliger Schalter nach einem der vorangehenden Ansprü che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkontakt (15) durch einen Hebel manuell in die Einschaltstellung schwenkbar ist.

12. Mehrpoliger Schalter nach einem der vorangehenden Ansprü che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkontakt (15) nach Verschwenken in die Aus schaltstellung in dieser Stellung irreversibel verbleibt.

13. Verwendung des mehrpoligen Schalters nach Anspruch 1 bis 12 zum Schutz von temperaturempfindlichen Bauelementen (1, 6) vor Überhitzung, wobei der mehrpolige Schalter wärme leitend mit den zu schützenden Bauelementen (1, 6) verbun den ist und bei Überschreiten einer Schwellentemperatur (T₀) die zu schützenden Bauelemente (1, 6) abschaltet.