DE2012426B2 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit einer zylindrischen, thermisch und elektrisch leitenden Hülse mit einem Verschluß an jedem Ende, wobei ein Verschluß nichtleitend ist, mit einem mit der Hülse leitend verbundenen ersten Leiter, einem durch den nichtleitenden Verschluß in die Hülse führenden zweiten Leiter, mit einem federbelasteten normalerweise festen Schmelzpellet, das auf einen der Verschlüsse einen nach außen gerichteten Druck ausübt mit einem in der Hülse verschiebbaren, mit seinem Umfang an der leitenden Hülse federnd angreifenden elektrisch leitenden Bauelement, das in einer ersten Stellung mit dem zweiten elektrischen Leiter einen elektrischen Strompfad bildet, der in einer zweiten Stellung unterbrochen ist, mit einer außerhalb des

ίο Schmelzpellets zwischen dem Bauelement und der Hülse unter Druck stehenden Druckfederanordnung, die den elektrischen Strompfad zwischen der Hülse und dem zweiten elektrischen Leiter beim Zusammenfallen des Schmelzpellets öffnet, und mit einem starren, mil nichtleitenden Verschluß enthaltenen Isoliereinsatz, dessen Mittelöffnung den zweiten Leiter umschließt, wobei der Einsatz in der leitenden Hülse angeordnet und befestigt ist und mit einem zylindrischen Hauptteil großen Durchmessers an der Innenseite der leitenden Hülse angreift. Ein derartiger Schalter ist durch die US-PS 31 80 958 bekannt geworden.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Isoliereinsatz des Schalters so auszubilden, daß eine einfache vollautomatische Maschine für das Einsetzen des Einsatzes in den Schalter Verwendung finden kann, ohne die Eigenschaften des Schalters zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch zwei gleiche, nach innen und außen gerichtete kleinere Verlängerungen des Isoliereinsatzes, welche von gegenüberliegenden Seiten des Hauptteils so wegragen, daß der Einsatz unabhängig davon verwendbar ist, welche Verlängerung im in die Hülse eingebauten Zustand die nach innen oder nach außen gerichtete ist, wobei die nach außen gerichtete Verlängerung aus dem einen Ende der leitenden Hülse zur Bildung eines Isolierabstandes vorbestimmter Länge hinausragt, während die nach innen gerichtete Verlängerung in die Hülse führt und an einer Leiterhalterung am inneren Ende des zweiten Leiters angreift, wobei diese direkt mit dem elektrisch leitenden in seiner ersten Stellung befindlichen Bauelement in Kontakt steht.

Der Isoliereinsatz kann mit der einen oder der anderen Verlängerung zuerst in die Hülse eingeführt werden. Vorher werden die übrigen Schalterteile richtig in die Hülse eingesetzt, worauf der Isoliereinsatz folgt und anschließend eine Dichtmasse auf die nach außen gerichtete Verlängerung des Einsatzes, am benachbarten Hülsenende und am zweiten Leiter, der aus der Hülse herausführt, aufgebracht wird. Die Schalterteile sind so angeordnet, daß man eine hohe elektrische Abschaltleistung erhält. Außerdem erzielt man bei stark reduzierten Kosten eine beträchtlich erhöhte Leitfähig keit, wobei der Stromwiderstand bedeutend zurückgeht.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Isoliereinsatzes ragt eine seiner Verlängerungen immer genügend weit in die Hülse, um die Leiterhalterung voll unterstützen zu können und diese ohne weitere Mittel in Betriebsposition zu bringen. Weiter stellt die aus der Hülse herausragende Verlängerung des Einsatzes sicher, daß eine genügend große Oberfläche für den Angriff von Dichtmasse vorhanden ist und ein Funkenüberschlag zwischen der Hülse und dem vorstehenden Teil des zugehörigen Leiters zuverlässig vermieden wird.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

pjg. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Schalters,

F ι g. 2 einen Längsschnitt durch einen Isoliereinsatz,

ρ, g. 3 eine Ansicht einer relativ schwachen Feder,

Fig.4 einen Schnitt durch ein elektrisch leitendes, verschiebbares Bauelement,

Fig.5 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

F ι g. 6 das Aussehen eines fertigen Schahers bti verschiedenen Ausführungsformen, wobei der Schalter etwa im Maßstab 1 :1 dargestellt ist.

Gemäß den F i g. 1 bis 4 weist ein Schalter 10 eine zylindrische, thermisch und elektrisch leitende Hülse 12 _mit Verschlüssen 14 bzw. 16 an jedem Ende auf. Der Verschluß oder Einsatz 16 ist elektrisch nichtleitend.

Ein erster Leiter 18 kontaktiert leitend die Hülse 12 air integrierten Verschluß 14. Ein zweiter Leiter 20 geht durch den elektrisch nichtleitenden Verschluß oder Einsatz 16 in die Hülse 12. Ein normalerweise festes Schmelzpellet 22 ist federbelastet und übt einen nach außen gerichteten Druck auf den Verschluß 14

aus.

In der Hülse 12 ist ein elektrisch leitendes Bauelement 24 verschiebbar gehalten. Das Bauelement 24 steht an «v-inem Umfang verschiebbar und elastisch mit der leitenden Hülse 12 im Eingriff, z. B. über nach außen gerichtete federnde Zähne 26, die auf die Innen- 3υ seite der Hülse 12 drücken. Das Bauelement 24 weist ein elektrisch leitendes Mittelteil 28 auf, das in einer Stellung des Bauelementes 24 mit dem zweiten elektrischen Leiter 20 einen elektrischen Strompfad bildet, der in der anderen Stellung des Bauelementes 24 unterbrachen ist.

Außerhalb des Schmelzpellets 22 wird eine Druckfederanordnung zwischen dem Bauelement 24 und der Hülse 12 untei Druck gehalten, die den elektrischen Strompfad zwischen der Hülse und dem elektrischen Leiter 20 beim Zusammenfallen des Schmelzpellets 22 verändert, z. B. indem durch Bewegung des leitenden Bauelementes 24 nach links der elektrische Kontakt mit dem Leiter 20 unterbrochen wird.

Der nichtleitende Verschluß oder Einsatz 16 kann um den zweiten Leiter 20 eine zentrale öffnung 30 besitzen und in der leitenden Hülse 12 am rechten Hülsenende festgemacht sein. Der Isoliereinsatz 16 besitzt ferner einen zylindrischen Hauptteil 32 von größerem Durchmesser, der an der Innenseite 34 der Hülse 12 angreift.

Der Einsatz 16 zeigt weiter zwei nach innen bzw. außen gerichtete Verlängerungen 36 bzw. 38 von gleichem Durchmesser, wobei die äußere Verlängerung 38 aus der Hülse 12 herausführt und die innere Verlängerung 36 in die Hülse reicht und auf eine Leiterhalterung, z. B. einen Leiterkopf 40 am inneren Ende des zweiten Leiters 20 trifft.

Die Dichtmasse 42 umschließt einen Teil der äußeren

48. Die flache Stirnseite 46 trifft auf den Leiterkopf 40 und verhindert eine Bewegung des zweiten Leiters 20 aus der Hülse 12 und dem Einsatz 16 heraus nach außen.

Die Hülse 12 besitzt am rechten Ende einen dünnwandigen Abschnitt mit nach innen gerichteten Flanschen 44 und 50 an jedem Ende des dünneren Abschnitts. Der dünnwandige Abschnitt hält dadurch den Hauptteil 32 des Einsatzes 16 sowie die Verlängerungen 36 und 38 über die nach innen gerichteten Flansche 44 und 50 gegen Längsbewegungen test.

Die Druckfederanordnung besteht im Ausführungsbeispiel aus einer relativ starken Druckfeder 52 zwischen Schmelzpellet 22 und elektrisch leitendem Bauelement 24 und einer relativ schwachen Druckfeder 54 zwischen Einsatz 16 und elektrisch leitendem Bauelement 24. Solange das Schmelzpellet 22 nicht zusammengefallen ist, drückt die starke Feder 52 das verschiebbare Bauelement 24 gegen den Leiterkopf 40 des Leiters 20, wodurch ein elektrischer Strompfad zwischen dem zweiten Leiter 20, der Hülse 12 und dem ersten Leiter J8 vorhanden ist. Beim Zusammenfallen des Schmelzpellets 22 wird jedoch dessen Material fast augenblicklich flüssig und fließt um eine Scheibe 56, wodurch sich die starke Druckfeder 52 in Richtung auf den Verschluß 14 ausdehnen kann und ihre Kraft kleiner wird als diejenige der relativ schwachen Druckfeder 54. Dadurch kann die schwächere Feder 54 das leitende Bauelement 24 vom Leiterkopf 40 wegbewegen, wodurch das Bauelement 24 den elektrischen Strompfad zum zweiten Leiter 20 und damit auch den Strompfad zwischen den Leitern 20 und 18 unterbricht.

Die Scheibe 56 dient zur Verteilung der Federkraft, sie besitzt einen kleineren Durchmesser als die angrenzende Innenseite der Hülse 12 und ist dem einen Ende der stärkeren Druckfeder 52 zugewandt. Am anderen Ende der stärkeren Druckfeder 52 befindet sich eine weitere Scheibe 58. Diese Scheibe 58 besitzt ebenfalls einen kleineren Durchmesser als die angrenzende Hülseninnenseite. Die Scheiben 56 und 58 verteilen die Federkraft der Druckfeder 52 gegen das Schmelzpeilet 22 und gegen den mittleren Teil 28 des verschiebbaren Bauelementes 24. Die Scheiben 56 und 58 sind flache Metallscheiben oder leitende Scheiben und verteilen die Federkraft.

Der erste elektrische Leiter 18 ist mittels einer Flanschanordnung 60, 62 an dem leitenden, in die Stirnseite integrierten Verschluß 14 befestigt. Das Schmelzpellet 22 kann, wie dargestellt, an der Stirnseite oder in ihrer Nähe liegen.

Die Scheibe 58 liegt am einen Ende der schwächeren Druckfeder 54, auf der linken Seite des verschiebbaren Bauelementes 24 und verteilt die Federkraft dieser Feder durch Unterstützung des Mittelteiles 28 des verschiebbaren Bauelementes 24, wodurch ein Durchbiegen dieses Mittelteiles vermieden wird (F i g. 1).

Zur Verwendung der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 werden die Stromleitungen mit den Leitern 18 und 20 verbunden, wobei die beiden Leiter einen

Verlängerung 38, des zweiten Leiters 20 neben der au- 60 Strompfad bilden. Die Teile des Schalters 10 bleiben ßeren Verlängerung und dichtet am rechten Ende der solange in dem in F i g. 1 dargestellten leitenden ZuHülse

12, etwa am inneren Flansch 44 ab. Der nach innen gerichtete Flansch 44 verhindert eine Bewegung des Hauptteils 32 und seiner äußeren Verlängerung nach außen.

Der Außendurchmesser der Verlängerungen 36 und 38 nimmt allmählich ab, wie die F i g. 1, 2 und 5 zeigen. Die Verlängerungen besitzen flache Stirnseiten 46 und stand, wie die Hülse 12 unterhalb der Schmelztemperatur des Schmelzpellets 22 bleibt. Falls jedoch die Umgebungswärme die Hülse 12 am Schmelzpellet 22 bis auf diese Temperatur erwärmt, so fällt das Schmelzpellet 22 zusammen, wird flüssig oder bewegt sich auf andere Weise an der Scheibe 56 vorbei. Dadurch können die Scheibe 56 und das linke Ende der stärkeren Druck-

feder 52 soweit nach links gehen, daß ihre Federkraft unter diejenige der schwächeren Druckfeder 54 absinkt. Damit kann die Druckfeder 54 das bewegliche Bauelement 24 nach links vom Leiterkopf 40 wegbewegen, so daß die leitende Verbindung der Leiter 18 und 20 unterbrochen ist.

Die Ausführungsform nach F i g. 5 ist derjenigen nach F i g. 1 ähnlich. In F i g. 5 liegt jedoch eine Scheibe 64 neben einem Leiterkopf 66 eines zweiten Leiters 68. Die übrigen Teile in F i g. 5 stimmen mit F i g. 1 überein.

Der Leiterkopf 66 nach Fig.5 besitzt einen annähernd flachen Abschnitt 70 mit einem abgerundeten Rand 72. Dadurch bewirkt der flache Abschnitt 70 eine relativ große Fläche und eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen dem zweiten Leiter 68, der Scheibe 64, dem verschiebbaren Bauelement 24 und der Hülse 12. Gleichzeitig ergibt die Scheibe 64 für die Druckfedern 52 und 54 praktisch die gleiche Kraftverteilung wie die Scheibe 58 in F i g. 1.

In Fig. 1 kann der Leiterkopf 40 etwas oder auch kontinuierlich abgerundet sein, so daß man einen guten Kontakt zwischen dem Leiterkopf 40 und dem flachen Abschnitt des verschiebbaren Bauelementes 24 erhält. Der Leiterkopf 66 nach F i g. 5 besteht aus gutleitendem Metall und besitzt an der Fläche des flachen Abschnitts 70 mit der flachen, gutleitenden Scheibe 64 einen ausgedehnten Flächenkontakt. Man erhält dadurch einen ausgezeichneten elektrischen Kontakt zwischen dem Leiterkopf 66 und dem verschiebbaren Bauelement 24, der den entsprechenden Teilen in F i g. 1 überlegen ist. Die abgerundeten Ecken 72 des Leiterkopfes 66 genügen zur Lichtbogenunterdrückung beim Trennen von Leiterkopf 66 und Scheibe 64. Infolge ihrer ebenen Oberfläche und der abgerundeten Kanten ergeben der Leiterkopf 66 und die Scheibe 64 eine größere Abschaltleistung als die entsprechenden Teile in Fig. 1.

Dadurch besitzt die Ausführungsform nach F i g. 5 eine bessere elektrische Leitfähigkeit und eine größere Abschaltleistung bei ohmscher Last als die Ausführungsform nach F i g. 1.

Die übrigen Teile in F i g. 5 können in Wirkungsweise und Konstruktion mit den entsprechenden Teilen nach F i g. 1 übereinstimmen.

Die einzelnen Schalterteile lassen sich aus bekanntem, für diese Schalteran geeignetem Material herstellen.
Beispielsweise können die elektrischen Leiter 18, 20,

ίο 68 aus versilbertem Kupfer bestehen. Für die Hülse 12 kann man Messing wählen. Für die Dichtmasse 42 eignet sich hochtemperaturfestes Epoxydharz oder ein anderes hochtemperaturfestes und elektrisch nichtleitendes Material. Das geeignete Material für das Schmelzpellet 22 ist ebenfalls im Handel erhältlich und durch Zusammenbruchstemperatur, Größe usw. definiert. Derartige Schmelzpellets besitzen einen starren Körper, der unter dem Druck der verwendeten Federn nicht zusammenfällt, wenn die Umgebungstemperatur

unter der gewählten Zusammenbruchs- oder Schmelztemperatur liegt. Sobald das Schmelzpellet die gewählte Zusammenbruchstemperatur erreicht, z. B. innerhalb einer Grenze von 1 oder 2%, schmilzt das Schmelzpellet oder zerfällt auf andere Weise, so daß die Federkraft auf die beschriebene Weise und praktisch sofort wirksam wird.

Ein großer Vorteil der Ausführungsformen nacii den F i g. 1 und 5 besteht darin, daß sich der Einsatz 16 mit jeder der beiden Verlängerungen in die Hülse 12 ein-

führen läßt. Das gleiche gilt für die schwächere Feder 54 in den F i g. 1 und 5, die zwischen ihren Enden konstanten Durchmesser aufweist und somit ebenfalls einfach einsetzbar ist.

Außerdem besitzt die äußere Verlängerung 38 des

Einsatzes 16 eine große elektrische Isolierstrecke über die Dichtmasse 42.

Viele Teile des Schalters sind relativ klein. Es entstehen dadurch praktisch keine höheren Kosten, wenn die einzelnen Teile lediglich an den Kontaktstellen oder aber vollständig versilbert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter mit einer zylindrischen, thermisch und elektrisch leitenden Hülse mit einem Verschluß an jedem Ende, wobei ein Verschluß nichtleitend ist, mit einem mit der Hülse leitend verbundenen ersten Leiter, einem durch den nichtleitenden Verschluß in die Hülse führenden zweiten Leiter, mit einem federbelastet normalerweise festen Schmelzpellet, das auf einen der Verschlüsse einen nach außen gerichteten Druck ausübt, mit einem in der Hülse verschiebbaren, mit seinem Umfang an der leitenden Hülse federnd angreifenden elektrisch leitenden Bauelement, das in einer ersten Stellung mit dem zweiten elektrischen Leiter einen elektrischen Strompfad bildet, der in einer zweiten Stellung unterbrochen ist, mit einer außerhalb des Schmelzpellets zwischen dem Bauelement und der Hülse unter Druck stehenden Druckfederanordnung, die den elektrischen Strompfad zwischen der Hülse und dem zweiten elektrischen Leiter beim Zusammenfallen des Schmelzpellets öffnet, und mit einem starren, im nichtleitenden Verschluß enthaltenen Isoliereinsatz, dessen Mittelöffnung den zweiten Leiter umschließt, wobei der Einsatz in der leitenden Hülse angeordnet und befestigt ist und mit einem zylindrischen Hauptteil großen Durchmessers an der Innenseite der leitenden Hülse angreift, gekennzeichnet durch zwei gleiche, nach innen und außen gerichtete kleinere Verlängerungen (36,38) des Isoliereinsatzes (16), welche von gegenüberliegenden Seiten des Hauptteils (32) so wegragen, daß der Einsatz (16) unabhängig davon verwendbar ist, welche Verlängerung im in die Hülse (12) eingebauten Zustand die nach innen oder nach außen gerichtete ist, wobei die nach außen gerichtete Verlängerung (38) au^c dem einen Ende der leitenden Hülse (12) zur Bildung eines Isolierabstandes vorbestimmter Länge hinausragt, während die nach innen gerichtete Verlängerung (36) in die Hülse (12) führt und an einer Leiterhalterung (40) am inneren Ende des zweiten Leiters (20) angreift, wobei diese direkt mit dem elektrisch leitenden in seiner ersten Stellung befindlichen Bauelement (24) in Kontakt steht.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungen (36, 38) des Einsatzes einen gleichmäßig abnehmenden Durchmesser besitzen.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungen (36, 38) flache Stirnseiten (46,48) besitzen.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterhalterung (40) aus einem erweiterten und an der nach innen gerichteten Verlängerung (36) des Einsatzes angreifenden Leiterkopf besteht.