DE19855564C2

DE19855564C2 - Elektrischer Schalter

Info

Publication number: DE19855564C2
Application number: DE1998155564
Authority: DE
Inventors: Manfred Aulmann
Original assignee: SCHULTE ELEKTROTECH; Schulte Elektrotechnik GmbH and Co KG
Current assignee: SCHULTE ELEKTROTECH; Schulte Elektrotechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2018-12-03
Also published as: DE19855564A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit einer gerade geführten auf einen Schaltschie ber einwirkenden Stange, wobei der Schaltschieber mit Profilstücken in eine Kulissenführung eingreift und Kontaktzungen betätigt.

Anwendungsgebiet der Erfindung ist ein Schalter für eine in Abhängigkeit von einer Analoggröße, z. B. einem Druck gesteuerte Antriebseinrichtung. Die Antriebseinrichtung, z. B. eine Pumpe soll bei Über schreiten eines Grenzdrucks abgeschaltet werden. Die Erfindung ist bei mehrphasigen und einphasigen Schaltern anwendbar.

Die DE 197 03 975 C1 beschreibt eine Antriebsvorrichtung eines elektrischen Schaltgeräts, dessen Steuerhebel durch einen in eine Kulissenführung eingreifenden Antriebshebel und somit weitgehend ohne Belastung der Drehachse betätigt wird. Der Steuerhebel ist drehbar und somit auf eine Drehfunktion be schränkt.

Die DE 36 11 190 A1 beschreibt eine Rasteinrichtung eines bistabilen Drucktastenschalters, bei dem ein mit einer Schaltkulisse zusammenwirkender Schaltzapfen in einer Führungsbahn lateral geführt ist. Durch die laterale Führung wird die Bewegung des Schaltzapfens festgelegt, so daß derselbe nicht zurücklaufen kann. Damit ist eine Schalthysterese ausgeschlossen.

Die DE 297 01 829 U1 beschreibt ein Schaltgerät mit einem Schaltschloß, das zur Ein- und Aus schaltung von Kontakten ein Hebelsystem mit einem drehbar gelagerten Hebel eines Kniegelenks auf weist, dessen anderer als Klinke wirksamer Hebel in einer Kulisse geführt ist.

Die DE 93 05 383 U1 beschreibt einen elektrischen Unterbrecher mit einem in einem Gehäuse geführten Schieber und mit einem Stößel zur Betätigung des Schiebers. Da der Schieber auch ver schwenkbar ist, erhält man eine ausgeprägte Hysterese.

Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung eines Schalters mit einer stangengesteuerten Hysterese funktion, einer durch einen gesonderten Schalthebel gesteuerten AUS-Schaltstellung und mehreren Schaltphasen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schaltschieber auf Wälzzapfen innerhalb der Kulissenführung verschwenkbar und mit einem Raststeg an einer Raststufe verrastbar ist, daß eine Stange mit einem Halsabschnitt durch einen Durchgang des Schaltschiebers hindurchreicht und daß an dem Schaltschieber außerdem ein Schalthebel angreift.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als die Kulissenführung eine Steuerung des Schaltschiebers für eine lineare Bewegung und eine Schwenkbewegung zuläßt, so daß mehrere Schaltfunktionen und Schaltphasen möglich sind. Die Anbindung der Stange in einem Durchgang des Schaltschiebers erlaubt eine Hysterefunktion desselben.

Eine sichere Verstellung des Schalters in AUS-Schaltstellung wird dadurch erreicht, daß die Wälz zapfen jeweils zwischen zwei in Ausschaltrichtung und in Abheberichtung der Kontaktzunge ansteigenden Längskanten der Kulissenführung geführt sind.

Die Länge des Hystereseweges läßt sich dadurch festlegen, daß die Länge des Halsabschnitts grö ßer als die Länge des Durchgangs ist.

Eine Überstromauslösung des elektrischen Schalters wird dadurch ermöglicht, daß eine Bimetall zunge mit einer Rastnase in einen Schlitz der L-förmigen Kontaktzunge eingreift.

Eine Sperrung des elektrischen Schalters in Auslösestellung wird dadurch erreicht, daß ein den Schlitz aufweisender Schenkel der Kontaktzunge durch eine Druckfeder in Ausschaltrichtung beauf schlagt ist. Ein Einschalten durch die Stangensteuerung des Schaltschiebers ist nicht möglich.

Eine andere Art der Sperrung wird dadurch verwirklicht, daß ein den Schlitz aufweisender Schen kel der Kontaktzunge durch eine Druckfeder in Einschaltrichtung beaufschlagt ist.

Ein Einschalten des elektrischen Schalters ist nur über die Ausschaltung durch den Schalthebel derart möglich, daß der Schaltnocken des Schaltschiebers mit einer Nase in einen Schlitz des Schenkels der Kontaktzunge hineinragt.

Eine Bewegungsbegrenzung der Kontaktzunge wird dadurch erreicht, daß das Kontaktende des Kontaktschenkels an einem Anschlag geführt ist.

Zur Führung der Kontaktzunge bei der Verschiebung und Verschwenkung ist vorgesehen, daß der Scheitel bzw. die Anlagestufe der Kontaktzunge mit einem Stützsteg zusammenwirkt.

Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1 eine Ansicht des Schalters in der AUS-Schaltstellung, teilweise aufgebrochen,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht des Schalters in der EIN-Schaltstellung,

Fig. 4 eine Ansicht einer stangengesteuerten AUS-Schaltstellung,

Fig. 5 eine Ansicht einer Hysteresefunktion der Stange in der AUS-Schaltstellung,

Fig. 6 eine Ansicht der Sprungfunktion in die EIN-Schaltstellung,

Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel mit Überstromauslösung in AUS-Schaltstellung,

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 7,

Fig. 9 den Schalter in EIN-Schaltstellung,

Fig. 10 eine Darstellung der Vorphase der Überstromauslösung,

Fig. 11 eine Einzelheit X in Fig. 10 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 12 eine Darstellung des Überstromauslösezustandes,

Fig. 13 eine Einzelheit X in Fig. 12 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 14 die Rückstellung des Überstromauslösezustandes,

Fig. 15 ein drittes Ausführungsbeispiel mit Überstromauslösung in AUS-Schaltstellung,

Fig. 16 einen Schnitt nach der Linie XVI-XVI in Fig. 15,

Fig. 17 den Schalter in EIN-Schaltstellung,

Fig. 18 eine Darstellung der Vorphase der Überstromauslösung,

Fig. 19 eine Einzelheit XIX in Fig. 18 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 20 eine Darstellung des Überstromauslösezustandes,

Fig. 21 eine Einzelheit XXI in Fig. 20 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 22 die Rückstellung des Überstromauslösezustandes.

Der in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Schalter ist ein dreiphasiger Schalter, dessen Gehäuse 1 in drei Kammern 2 insgesamt drei Kontaktzungen 3 aufnimmt. Jede Kontaktzunge 3 ist U-förmig ausgebildet. Ein Schenkel 4 ist innerhalb der jeweiligen Kammer 2 an Haltern 5, 6 festgelegt und weist eine An schlußfahne 7 für einen Leiteranschluß auf. Der andere Schenkel 8 jeder Kontaktzunge 3 steht unter Vorspannung einer Festkontaktzunge 11 gegenüber, wobei zur Kontaktgabe Kontaktköpfe 9 und 10 vor gesehen sind. Eine Anschlußfahne 12 der Festkontaktzunge 11 ist ebenfalls für einen Leiteranschluß ausgebildet.

In den Seitenwänden 13, 13' des Gehäuses 1, von denen in den Fig. 1 und 3 bis 6 die vordere Sei tenwand 13' abgebrochen dargestellt ist, sind Kulissenführungen 14 ausgebildet. Jede Kulissenführung 14 hat eine langgestreckte Form mit einer im wesentlichen geraden Längskante 15, die in Richtung der Ausschaltbewegung gegen den Schenkel 8 der Kontaktzunge 3 ansteigend bzw. geneigt ausgerichtet ist. Die gegenüberliegende Längskante 16 weist eine entgegen der Richtung der Ausschaltbewegung wirk same Raststufe 18 auf.

Ein Schaltschieber 19 greift mit je einem Profilstück 20 in eine Kulissenführung 14 ein und wird darin geführt. Jedes Profilstück 20 ist langgestreckt ausgebildet und endet in Richtung der Ausschaltbe wegung in einen Wälzzapfen 22, der zwischen den Längskante 15 und 16 der Kulissenführung 14 geführt ist und eine Verschwenkung der Schaltschiebers 19 ermöglicht. In Richtung der Einschaltbewegung endet das Profilstück 20 in einen Raststeg 21, der seinerseits in der AUS-Schaltstellung mit der Raststufe 18 zusammenwirkt, wie noch im einzelnen erläutert wird. Der Schaltschieber 19 trägt ferner drei Schalt nocken 23, die jeweils mit einem Schenkel 8 je einer Kontaktzunge 3 zusammenwirken. Schließlich sind eine Betätigungsnase 24 und ein Betätigungsschenkel 25 vorhanden. Der Betätigungsschenkel 25 weist einen schlitzförmigen Durchgang 26 auf, dessen Achse in Betätigungsrichtung des Schaltschiebers 18 ausgerichtet ist. Der Randwulst 27 des Durchgangs 26 ist kalottenartig profiliert.

In Durchgängen 28 der Seitenwände 13 ist eine Schaltwelle 29 drehbar aufgenommen, deren Schaltsteg 30 mit der Betätigungsnase 24 des Schaltschiebers 19 zusammenwirkt. Der Schalthebel für die Betätigung der Schaltwelle 29 ist nicht dargestellt.

Ein Tragteil 31 nimmt das Gehäuse 1 auf. In einem zylindrischen Durchgang 32 des Tragteils 31 ist eine Stange 33 geführt, an deren ringförmige Stufenfläche 34 ein verjüngtes Halsstück 35 mit einem verbreiterten Abschlußkopf 36 anschließt. Das Halsstück 35 reicht durch den Durchgang 26 des Betäti gungsschenkels 25 hindurch und ist in demselben verschiebbar. Die Stufenfläche 34 kommt bei der Verschiebung mit dem Randwulst 27 in Eingriff.

Die Stange 33 sitzt an einem nicht dargestellten Kolben eines Druckzylinders und ist in ihrer Längsrichtung verschiebbar. Die Bewegung der Stange 33 erfolgt entsprechend dem Druck innerhalb des Zylinders. Der Kolben kann doppeltwirkend beaufschlagt und/oder mit einer Rückstellfeder ausgestattet sein, die die Stange 33 nach links bezogen auf Fig. 1 vorspannt. Mit ansteigendem Druck im Druckzylin der wird die Stange 33 nach rechts in Fig. 1 entsprechend der Richtung der Ausschaltbewegung des Schalters verschoben.

Die Fig. 1 und 3 bis 6 zeigen die verschiedenen Schalt- und Funktionsphasen des Schalters.

Fig. 1 zeigt die AUS-Schaltstellung, in der durch Drehung der Schaltwelle 29 in Uhrzeigerrichtung bezogen auf Fig. 1 der Schaltschieber 19 durch den Schaltsteg 30 der Schaltwelle 29 in AUS-Schaltstel lung verschoben ist. Dabei verschieben sich die Wälzzapfen 22 zwischen den Abschnitten 15 und 16 und schieben die Schaltnocken 23 im Sinne einer Trennung der Kontaktköpfe 9, 10 gegen die Schenkel 8 der Kontaktzungen 3. Damit ist der Schalter in AUS-Schaltstellung.

Zum Einschalten wird der Schaltschieber 19 durch Drehen der Schaltwelle 29 in Gegenuhrzeiger richtung gemäß Fig. 3 freigegeben. Unter der Einwirkung der Schenkel 8 der Kontaktzungen 3 bewegt sich der Schaltschieber in Einschaltrichtung, wobei die Wälzzapfen 22 zwischen den Längskanten 15, 16 geführt sind. Die Kontaktköpfe 9, 10 kommen miteinander in Eingriff, so daß sich der Schalter in EIN- Schaltstellung befindet.

Die EIN-Schaltstellung wird in Abhängigkeit von einem Druck in dem Druckzylinder durch Ver schiebung eines Kolbens mit der Stange 33 gesteuert. Bei einem Druckanstieg wird die Stange 33 nach rechts aus der Stellung nach Fig. 3 in die Stellung nach Fig. 4 verschoben. Bei Überschreitung eines vor gegebenen Druckgrenzwertes ist der Schaltschieber 19 gemäß Fig. 4 soweit zwischen den Längskanten 15, 16 verschoben, daß einerseits die Kontaktköpfe 9, 10 getrennt sind und andererseits unter Ver schwenkung des Schaltschiebers 19 um die Wälzzapfen 22 in Uhrzeigerrichtung die Raststege 21 in die Raststufen 18 einrasten. Damit ist der Schalter in AUS-Schaltstellung verrastet.

Da die Länge des Halsabschnitts 35 größer als die Dicke des Betätigungsschenkels 25 ist, stellt die Überlänge des Halsabschnitts 35 gemäß Fig. 5 einen Hystereseweg zur Verfügung. Innerhalb dieses Hy stereseweges kann sich die Stange 33 in Abhängigkeit von Druckänderungen verschieben, ohne daß die AUS-Schaltstellung aufgehoben wird. Der kalottenförmig profilierte Randwulst 27 ermöglicht eine gleichmäßige Verschiebung der Stufenfläche 34 auf diesem Randwulst 27.

Bei Druckabsenkung unter einen unteren Druckgrenzwert kommt nach Überschreiten des Hystere seweges gemäß Fig. 6 der Abschlußkopf 36 der Stange 33 mit dem Betätigungsschenkel 25 in Eingriff, so daß der Schaltschieber 19 in Gegenuhrzeigerrichtung um die Wälzzapfen 22 verschwenkt wird. Die Raststege 21 werden aus den Raststufen 18 ausgehoben. Unter der Wirkung der Stange 3 und der Schen kel 8 der Kontaktzungen 3 wird der Schaltschieber 19 in die EIN-Schaltstellung nach Fig. 3 bewegt.

Die verrastete Ausschaltung bei Überschreiten eines Druckgrenzwertes unterbricht z. B. einen Pumpenstromkreis, so daß eine Überlastung der Druckpumpe vermieden wird. Der beschriebene Hystere seweg verhindert ein kurzperiodisches Schalten der Druckpumpe. Ein längerdauerndes Ausschalten ist durch Betätigung der Schaltwelle 29 möglich.

Die Fig. 7 bis 13 zeigen einen Überstromschutz des Schalters durch Bimetallauslösung. Die Kon taktzunge 3 ₁ ist in diesem Fall L-förmig mit einem Auslöseschenkel 41 und einem Kontaktschenkel 8 ₁ ausgebildet, die einen rechtwinkligen Scheitel 42 bilden. Der Kontaktschenkel 8 ₁ liegt im Bereich des Scheitel 42 auf einem Stützsteg und Gelenksteg 43 auf. Der Endbereich des Kontaktschenkels 8 ₁ ist durch eine Druckfeder 44 in Richtung des Kontaktschlusses vorgespannt. Der Kontaktschenkel 8 ₁ weist einen Schlitz 45 auf, in den eine Nase 46 des Schaltnockens 23 eingreift und dadurch den Kontaktschen kel 8 ₁ sowie die Kontaktzunge 3 ₁ quer zur Schließbewegung der Kontaktköpfe 9, 10 sichert.

Der Auslöseschenkel 41 stützt sich endseitig an einer Druckfeder 47 ab. Das von der Druckfeder 44 um den Gelenksteg 43 erzeugt Drehmoment ist größer als das von der Druckfeder 44 um den Gelenk steg 43 erzeugte Drehmoment. Durch einen Schlitz 48 des Auslöseschenkels 41 reicht eine Bimetallzunge 49, die an einer Anschlußfahne 50 gehalten ist. Eine Rastnase 51 der Bimetallzunge 49 stützt sich am Rand des Schlitzes 48 ab, so daß der Auslöseschenkel 41 festgehalten ist und das durch die Druckfeder 47 erzeugte Drehmoment nicht wirksam werden kann. Der Stromfluß geht durch die Kontaktzunge 3 ₁ über die Bimetallzunge 49 zu der Anschlußfahne 50.

In kaltem Zustand des Bimetallzunge 49 ist der Auslöseschenkel 41 durch die Rastnase 51 festge halten und damit die Kontaktzunge 3 ₁ fixiert. In dieser Stellung entspricht die Funktion des Schalters im wesentlichen der Funktion des in den Fig. 1 bis 6 beschriebenen Schalters, wobei der Kontaktdruck durch die Druckfeder 44 bereitgestellt wird. Bei zunehmender Erwärmung der Bimetallzunge 49 durch über mäßig ansteigenden Stromfluß verschiebt sich die Rastnase 51 zum Rand des Schlitzes 48, vgl. Fig. 11

Nach Überschreiten eines Stromgrenzwertes tritt die Rastnase 51 von dem Rand des Schlitzes 48 zurück und der Auslöseschenkel 41 wird freigegeben, vgl. insbesonder Fig. 13. Durch das von der Druck feder 47 erzeugt größere Drehmoment wird die Kontaktzunge 3 ₁ in Gegenuhrzeigerrichtung um den Gelenksteg 43 verschwenkt, und der Kontaktschenkel 8 ₁ wird von der Festkontaktzunge 11 abgehoben, so daß der Stromkreis bei unzulässigem Stromfluß unterbrochen wird.

Da im Auslösezustand die Rastnase 51 innerhalb des Schlitzes 48 liegt, kann bei Abkühlung der Bimetallzunge 49 die Rastnase 51 nicht über den Rand des Schlitzes 48 greifen, so daß die Kontaktzunge 3 ₁ durch die Druckfeder 47 in AUS-Schaltstellung gehalten wird. Damit eine Verrieglung der Kontakt zunge 3 ₁ durch die Rastnase 51 der Bimetallzunge 49 möglich ist, muß die Schaltwelle 29 in AUS- Schaltstellung gemäß Fig. 14 verschwenkt werden. Dadurch wird der Schaltschieber 19 verschoben und verschwenkt, so daß die Nase 46 des Schaltnockens 23 den Schenkel 8 ₁ soweit mitnimmt, daß die Rast nase 51 über den Rand des Schlitzes 48 gleiten kann. Dadurch wird die Kontaktzunge 3 ₁ wieder verrie gelt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schalters mit Bimetallauslösung ist in den Fig. 15 bis 22 erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel benötigt nur eine Druckfeder 44, die an dem Auslöseschenkel 41 anliegt. Der Auslöseschenkel 41 greift mit einem hakenförmigen Ansatz 55 durch einen Durchgang 56 der Bimetallzunge 49, wodurch eine Verriegelung erzielt wird. Der Kontaktschenkel 8 ₁ weist im Schei telbereich der Kontaktzunge 3 ₁ eine Anlagestufe 57 auf, die mit dem Stützsteg 43 zusammenwirkt.

Fig. 15 stellt die AUS-Schaltstellung dar. Fig. 16 zeigt in vergrößertem Maßstab die Verriegelung an der Bimetallzunge 49 durch den Ansatz 55 des Auslöseschenkels.

Fig. 17 zeigt die EIN-Schaltstellung, in der die Druckfeder 44 ein Drehmoment in Uhrzeigerrich tung um die Kante des Durchgangs 56 der Bimetallkontaktzunge 49 und dadurch den Kontaktdruck er zeugt. Fig. 18 zeigt die bei Überstrom auftretende Vorphase der Überstromauslösung, wobei der Ansatz 55 aus dem Durchgang 56 heraustritt, vgl. Fig. 19.

Im Überstromauslösezustand nach Fig. 20 wird die Kontaktzunge 3 ₁ um den Stützsteg 43 in Ge genuhrzeigerrichtung verschwenkt, so daß die Kontaktköpfe 9, 10 getrennt werden. Ein Anschlag 58 begrenzt den Weg des Kontaktschenkels 8 ₁. Der Anschlag 8 ₁ dient auch zur Führung des Kontakschen kels 8 ₁ bei der Beendigung des Überstromauslösezustandes. Der Überstromauslösezustand bleibt auch nach Abkühlung der Bimetallzunge 49 erhalten und kann nur durch Betätigung der Schaltwelle 29 gemäß Fig. 22 rückgestellt werden.

Claims

1. Elektrischer Schalter mit einer gerade geführten auf einen Schaltschieber einwirkenden Stange, wobei der Schaltschieber mit Profilstücken in eine Kulissenführung eingreift und Kontaktzungen betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltschieber (19) auf Wälzzapfen (22) innerhalb der Kulissenführung (14) verschwenkbar und mit einem Raststeg (21) an einer Raststufe (18) verrastbar ist, daß eine Stange (33) mit einem Halsabschnitt (35) durch einen Durchgang (26) des Schaltschiebers (19) hindurchreicht und daß an dem Schaltschieber (19) außerdem ein Schalthebel angreift.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzzapfen (22) je weils zwischen zwei in Ausschaltrichtung und in Abheberichtung der Kontaktzunge (3) ansteigenden Längskanten (15, 16) der Kulissenführung (14) geführt sind.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Halsabschnitts (35) größer als die Länge des Durchgangs (26) ist.

4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (26) einen kalottenartig geformten Randwulst (27) aufweist.

5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bimetallzunge (49) mit einer Rastnase (51) in einen Schlitz (48) der L-förmigen Kontaktzunge (3 ₁) ein greift.

6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Schlitz (48) auf weisender Schenkel (41) der Kontaktzunge (3 ₁) durch eine Druckfeder (47) in Ausschaltrichtung beauf schlagt ist.

7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Schlitz (48) auf weisender Schenkel (41) der Kontaktzunge (3 ₁) durch eine Druckfeder (44) in Einschaltrichtung beauf schlagt ist.

8. Elektrischer Schalter nach einem, der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltnocken (23) des Schaltschiebers (19) mit einer Nase (46) in einen Schlitz (45) des Schenkels (8 ₁) der Kontaktzunge (3 ₁) hineinragt.

9. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktende des Kontaktschenkels (8 ₁) an einem Anschlag (58) geführt ist.

10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitel (42) bzw. die Anlagestufe (47) der Kontaktzunge (81) mit einem Stützsteg (43) zusammenwirkt.