DE2605378C3 - Regel- oder Steuergerät mit Überstromschutzeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regel- oder Steuergerät mit Überstromschutzeinrichtung, enthaltend einen Schieber mit mindestens einer Leiterbahn, in deren Zuge mindestens ein Paar Kontaktstücke angeordnet ist, bestehend aus einem auf einem ersten Kontaktstückträger angeordneten ersten Kontaktstück und einem auf einem zweiten Kontaktstückträger angeordneten zweiten Kontaktstück, das durch Relativbewegung der Kontaktstückträger aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung und umgekehrt überführbar ist, ein unter Spannen eißsr Kraftspeicherfeder in Betriebsstellung bringbares Schutzrelais, das bei Überstrom oder Kurzschluß auslöst und mit der freigegebenen Federarbeit eine zu einer für die Abschaltung von Überstrom erforderlichen Kontakttrennung führenden Relativbewegung der Kontaktstückträger bewirkt und ein die Änderung einer physikalischen Größe ohne Hilfsenergie in eine mechanische Bewegung umsetzendes Meßorgan, das über ein Sprungwerk mit dem zweiten Kontaktstückträger in Atriebsverbindung steht und dessen Bewegung relativ zum ersten Kontaktstückträger bewirkt.

Solche bekannten Einrichtungen (DAS 12 87 676) dienen vorzugsweise als Druck- oder Schwimmwächter. Dabei öffnet oder schließt der Druckwächter in Abhängigkeit von der Druckhöhe eines Fluids und der Schwimmwächter in Abhängigkeit von der Höhe eines FlUssigkeitsstandes die elektrischen Kontakte eines Stromkreises. Die Schaltung der elektrischen Kontakte erfolgt unter Zwischenschaltung eines Sprungwerkes nach dem Kipphebel oder Schnappfeder-System.

Die Uberstromschuueinrichtung sol! das von der Einrichtung geregelte oder gesteuerte Gerät, beispielsweise ein Pumpenmotor, vor Überlast schützen und auch einen Kurzschlußschutz bewirken. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Kontaktstücke so weit voneinander zu trennen, daß der Lichtbogen mit Sicherheit gelöscht werden kann. Die Trennung der Kontaktstücke bei Überstrom- insbesondere Kurz-

schluß-Abschaltung muß daher wesentlich größer sein, als dies zur bloßen Abschaltung des Betriebsstromes im regulären Regel- oder Schaltbetrieb des Gerätes erforderlich wäre.

Soll daher, wie im Falle des bekannten Gerätes, für die Überstromschaltung und die Schaltung der bei normaler ungestörter Betriebsweise der angeschlossenen Einrichtung auftretenden Ströme aus Wirtschaftlichkeitsgründen derselbe Schalter verwendet werden, so kann sich <Jie Kontakttrennung im Öffnungssinne nicht auf den für den ungestörten Betriebsfall ausreichenden kleineren Wert beschränken, da die größere Kontakttrennung für den Kurzschlußfall zur Verfügung stehen muß. Wegen des großen Öffnungsweges der Kontakte auch im Betriebsfall ist das Sprungwerk entsprechend zu bemessen, und entsprechend groß ist die zur Betätigung des Sprungwerkes erforderliche Arbeit, die vom Meßorgan aufzubringen ist.

In der Regel hängt die von dem Meßorgan abgegebene Arbeit vom Ausmaß der Änderung der überwachten physikalischen Größe ab. Je geringer daher die vom Meßorgan für die Betätigung des Sprungschaltwerkes aufzubringende Arbeit ibt, desto kleinere Änderungen der physikalischen Größe können erfaßt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Gerät so weiterzubilden, daß bei Verwendung nur eines Schalters für die Durchführung der Regel- oder Steueraufgabe und für die Abschaltung eines vorgegebenen Überstromes die für die Schalterbetätigung vom Meßorgan aufzubringende Arbeit ohne Verwendung einer Hilfsenergie reduziert und dadurch eine höhere Ansprechempfindlichkeit auf Änderungen der überwachten physikalischen Größe erreicht wird, bzw. daß bei einer vorgegebenen Ansprechempfindlichkeit bzw. Raumbedarf für das Meßorgan eine höhere Schaltleistung für die Regel- oder Steueraufgabe erzielt wird.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Regeloder Steuergerät der eingangs genannten Art, erfindungsgemäb dadurch gelöst, daß der erste Kontaktstückträger wenigstens in der Betriebsstellung des Schutzrelais gehäusefest gehalten ist. daß das Schutzrelais ohne Zwischenschaltung des Sprungwerkes die Relativbewegung der Kontaktstückträger herbeiführt, und daß ein vom Sprungwerk nicht bewegbarer Anschlag die reguläre Öffnungsbewegung des zweiten Kontaktstückträgers relativ zum Schaltergehäuse auf einen Wert begrenzt, bei aem die Kontakttrennung bei nicht ausgelöstem Schutzrelais kleiner als für Kurz Schlußabschaltung erforderlich ist, aber zur Abschaltung des im regulären Regel- oder Schaltbetrieb auftretenden Stromes ausreichend ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung läßt sich die Bewegung der Schaltstücke auf einen Wert begrenzen, der eben zur Abschaltung des betriebsmäßig auftretenden Stromes ausreicht. Dementsprechend gering ist die zu leitstende Arbeit, um das Sprungwerk zu einer Umschaltung des Schalters zu veranlassen.

Die für den größeren Bewegungshub bei der Kurzschluß» oder Uberstromabschaltung aufzubringende entsprechend größere Energie kann einfach dadurch bereitgestellt werden, daß die üblicherweise durch Eindrücken eines Druckknopfes gespannte Kraftspeicherfeder des Schutzrelais entsprechend dimensioniert wird.

In erfindungsgemäßer Weiterbildung ist der nicht vom Sprungwerk angetriebene erste Kontaktstückträger unbeweglich mit dem Schaltergehäuse verbunden, und ein von der Relais-Kraftspeicherfeder getriebenes Betätigunssglied ist mit dem vom Sprungwerk antreihbaren zweiten Kontaktstückträger unter Belassung eines die Schließung der Kontaktstücke durch das Sprungwerk bei nicht ausgelöstem Schutzrelais zulassenden Spiels gekoppelt, und der Anschlag ist federnd und durch die Relais-Kraftspeicherfeder verschieblich ausgebildet.

Vorteilhaft ist der Anschlag durch eine Feder gegen eine Schulter gedrückt, die seine die Öffnungsbewegung des zweiten Kontaktstückträgers bestimmende Lage definiert, und die Feder ist so ausgelegt, daß bei Auslösung des Schutzrelais von dessen Kraftspeicherfeder der Anschlag von seiner Schulter unter Vergrößerung der regulären öffnungsbewegung der Kontaktstücke abhebbar ist.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung kann der erste Kontaktstückträger mit einem für die Oberstromabschaltung ausreichenden Hub beweglich im Schaltergehäuse gelagert sein, . nit dem von der Relais-Kraftspeicherfeder getriebenen Betätigungsglied gekoppelt sein und bei in Betrtebsstellung befindlichem Schutzrelais von dem Betätigungsglied in einer vorgegebenen Lage gehalten und der Anschlag gehäus-;fest ausgebildet sein.

Dabei sind der erste Kontaktstückträger und der zweite Kontaktstückträger jeweils schieberartig ausgebildet und in zueinander parallelen Führungen im Schaltergehäuse beweglich gelagert.

Diese erfindungsgemäße andere Ausbildungsweise hat den Vorteil, daß jegliche Rückwirkung auf den zweiten Kontaktstückträger, das Sprungschaltwerk und das Meßorgan, ausgehend vom Schutzrelais ausgeschlossen ist. Die reguläre Schaltbewegung des zweiten Kontaktstückträgers ist vollkommen unabhängig und unbeeinflußt von der vom Schutzrelais ausgelösten Schaltbewegung des ersten Kontaktstückträgers in Überstrom- oder Kurzschlußfall.

Außerdem fällt die bewegliche Ausführung des Anschlages weg, da dieser gehäusefest ausgebildet werden kann. Eine zusätzliche Abstimmung zwischen Sprungwerk und der den Anschlag gegen eine Schulter drückenden Feder ist nicht notwendig.

In einer dritten, nicht anhand eines Ausführungsbrispiels in einer Zeichnung dargestellten, erfindungsgemäßen Ausbildung, kann das Betätigungsglied des Schutzrelais bzw. der erste Kontaktstückträger mit dem zweiten Kontaktstückträger über ein Getriebe verbunden sein, das den zweiten Kontaktstückträger gegenläufig zum ersten antreibt und ein derartiges Spiel enthält, das bei in Betriebsstellung befindlichem Schutzrelais rl-c vom Meßorgan über da;, Sprungwerk bewirkte reguläre öffn..nys- und Schließstellung des zweiten Kontakt-Stückträgers nicht behindert ist.

Durch diese enindungsgemäße dritte Ajsbildungsweise. die eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform darstellt, wird vorteilhafterweise der absolute Verschiebungswee des ersten Kontaktstückträgers dadurch kleiner gehalten, da der /weite Kontaktstückträger zwangsläufig im Überstrom· oder Kurzschlußfall ebenfalls in die Öffnungsstellung bewegt wird

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch das Regel- und Steuergerät mit Uberstromschv^.einrichtung mit gehäusefestem ersten Kontaktstück;r?ser gemäß einer ersten Ausfüh-

rungsCorm,

F i g. 2 einen Schnitt durch das Regel- und Steuergerät mit Überstromschutzeinrichtung mit beweglichem ersten Kontäktstücklräger gemäß einer zweiten Ausführungsfofm.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten zwei Ausführungsbeispiele bestehen beide im wesentlichen aus den im folgenden näher zu beschreibenden Schutzrelais 1, Schaltergehäuse 2 Und MeDorgan 3, Alle drei Teilanordnungen sind zu einer einzigen Baugruppe zusammengefaßt.

Innerhalb des Schutzrelais 1 befinden sich drei mit Heizelementen versehene Bimetallauslöser 4 eines thermischen Überstromauslösers. die elektrisch über die Anschlüsse 5 in den Verbraucherkreis eingeschaltet sind und sich bei Überlastung erwärmen und durchbiegen. Die sich durchbiegenden Bimetallauslöser 4 bewegen einen A'uslösc'chicber 5, der auf den von einer Rückholfeder 7 in seiner Ausgangsstellung gehaltene Auslösehebel 8 einwirkt.

Ebenfalls kann bei elektromagnetischer Überstromauslösung ein Elektromagnet 9 auf einen am Auslösehebel 8 angeordneten Anker 10 einwirken. Schließlich kann auch unabhängig von den thermischen und elektromagnetischen Überstromauslösern mittels eines von einer Feder 11 gehaltenen Ausschaltdruckknopfes 12 auf den Auslösehebel 8 eingewirkt werden.

Durch die Einwirkung auf den Auslösehebel 8 gibt eine an diesem angebfachte Rastnase 13 einen Sperrhebel 14 frei, der um eine ortsfeste Achse 15 bis zu einem Anschlag 16 drehbar gelagert ist.

Der Sperrhebel 14 ist über zwei Schubstangen 17 und der Zwischenschaltung eines an sich bekannten Kniegelenkmechanismus 18, der in einer Führungsausnehmung 19 des unter der Wirkung einer Druckfeder 20 stehenden Einschaltdruckknopfes 21 verschiebbar gelagert ist mit dem ersten Arm 22 eines als Winkelhebel ausgebildeten und um die ortsfeste Achse 23 drehbar gelagerten Betätigungsglieds 24 verbunden.

Auf den zweiten Arm 22 des Betätigungsgliedes 24 wirkt eine Kraftspeicherfeder 25 ein.

Beim Auslösevorgang betätigt das von der Kraftspeicherfeder 25 angetriebene Betätigungsglied 24 die im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen in den F ι g. 1 und 2 dargestellte und mit einem Meßorgan 3 kombinierte Schaltbrückenanordnung, die im Gehäuse 2 angeordnet ist.

Das in der F i g. 1 dargestellte Schaltergehäuse 2 enthält eine dreifache Schaltbriickenanordnung, die im wesentlichen aus -irei Leiterbahnen 27 besteht, in deren Zuge jeweils zwei Kontaktstückpaare, bestehend aus einem ersten, ein Bestandteil des Schaltergehäuses bildenden, isolierenden Kontaktstückträger 28 angeordneten ersten Kontaktstücken 29 und auf einem zweiten Kontaktstückträger 30 angeordneten zweiten Kontaktstücken 31, angeordnet sind und mittels der Kontaktfahnen 32 mit dem Verbraucherkreis verbunden sind. Der erste Kontaktstückträger 28 ist in dieser Ausführungsform gemäß F i g. 1 daher unbeweglich.

Der zweite Kontaktstückträger 30 ist im Schaltergehäuse 2 verschieblich gelagert, so daß die an ihm befestigten zweiten Kontaktstücke 31 gegenüber den ^ gehäusefesten ersten Kontaktstücken 29 eine Relativbewegung ausführen können.

Die Relativbewegung zwischen den Kontaktstücken 29 und 31 wird bei Oberstrom durch das Schutzrelais 1 infolge Auslösung des Betätigungsgliedes 24 und im regulären Regel- und Steuerbetrieb von einer vom Schutzrelais unabhängigen und dieses nicht beeinflussenden Von einem Meßorgan 3 angetriebenen Schalt' mechanik bewirkt.

Bevor jedoch die Wirkungsweise der jeweiligen Schaltungen beschrieben wird, soll im folgenden zunächst die von dem Meßorgan 3 angetriebene, den regulären Betrieb schaltende Mechanik erläutert werden.

Das Meßorgan 3, in der Fig. 1 dargestellt als

ίο Druckdose, kann ebenfalls ein Schwimmer oder anderes Meßorgan sein, überträgt seine durch die Änderung des zu überwachenden Mediums hervorgerufene Bewegung über ein Abtriebsglied 34 auf den an der ortsfesten Achse 35 gelagerten Hebel 36. Am freien Ende 37 des Hebels 36 ist eine Omegafeder 38 mit ihrem ersten Ende 39 beweglich gelagert und das zweite Ende 40 der Omega-Feder 38 ist wiederum beweglich mit dem freien Ende 41 eines um eine am Schaltergehäuse 2 feste Achse 42 drehbaren Schalthebels 43 verbunden. Dieser Schalthebel 43 ist mit dem zweiten Kontaktstückträger 30 über eine Schlitzlochverbindung 44 gelenkig verbunden.

Der um die Achse 42 drehbare Schalthebel 43 wird von der Omega-Feder 38 so angetrieben, daß er entweder an dem oberen festen Anschlag 45 oder an dem unteren beweglichen Anschlag 46 zur Anlage kommt.

Der bewegliche Anschlag 46 ist so im Schaltergehäuse 2 gelagert, daß er von einer in einer Bohrung 49 befindlichen Druckfeder 47 gegen eine gehäusefeste Schulter 48 gedrückt wird.

In der Fig. 1 ist die Schaltbrückenanordnung in der AUS-Stellung der regulären Regel- oder Steuerschaltung dargestellt. Der beispielsweise zu schaltende Motor eines Pumpenaggregales ist ausgeschaltet. Wenn nunmehr der Druck des zu regulierenden Mediums sinkt, bewegt das am Meßorgan 3 befestigte Abtriebsglied 34 den Hebet 36 nach unten. Die Omega-Feder 38 wird ebenfalls mit ihrem freien Ende 39 von dem Hebel 36 mitgenommen. Sobald sich das freie Ende 39 der Omega-Feder 38 ein wenig unterhalb einer Linie durch die Achse 42 und das Ende 40 der Omega-Feder 38 befindet, wird das freie Ende 40 der Omega-Feder 38 nach oben springen und den Schalthebel 43 unter Mitnahme des zweiten Kontaktstückträgers 30 nach oben gegen den festen Anschlag 45 mitnehmen.

Dadurch wird der Motor des Pumpenaggregates eingeschaltet.

Umgekehrt wird bei Erreichen des maximalen Drucks die Omega-Feder 38 in ihre in der Fig. 1 darge"rellte Lage zurückspringen und den Schalthebel 43 gegen den beweglichen Anschlag 46 zur Anlage bringen. Die

. Druckfeder 47 ist so kräftig ausgebildet, daß der bewegliche Anschlag 46 die Schaltenergie der Ömega-Feder 38 aufnehmen kann, ohne sich aus der in der F i g. 1 dargestellten Lage herauszubewegen. Selbst ein kurzzeitiges Nachgeben dieses gefederten Anschlages 46 würde die Abschaltung des regulären Betriebsstromes lediglich begünstigen.

Im Kurzschlußfalle wird vom Schutzrelais 1 das Betätigungsglied 24 ausgelöst, und der zweite Arm 26 bewegt den zweiten Kontaktstückträger 30 schlagartig nach unten unter Überwindung der in Ausschaltzustand auf den Schalthebel 43 wirkenden Federkraft des

<κ beweglichen Anschlages 46.

Die in Fig.2 dargestellte zweite Ausführungsform der Erfindung besteht ebenfalls aus einer Kombination vom Schutzrelais 1, Schaltergehäuse 2' und Meßorgan 3.

Die Anordnung des Meßorgans 3 und die Übertragung der Meßgröße auf den zweiten Kontaktstückträger 30 des Schaltergebäuses 2' unter Zwischenschaltung eines Sprungwerkes mit Omega-Feder 38 ist identisch mit der in der Fig. 1 geschilderten Anordnung. Lediglich der Anschlag 46' ist nicht mehr beweglich, sondern gehänsefest ausgeführt, da durch die spezielle Anordnung des ersten Kontaktstückträgers 28' ein Nachgeben des Anschlages 46' nicht erforderlich ist.

Wesentlicher Unterschied zur ersten Ausführungsform ist die bewegliche Ausbildung des ersten Kontaktstückträgers 28', Die ersten Kontaktstücke 29' sind nicht mehr fest mit dem Schaltergehäuse 2' Und den k.ontaktfahncn 32 verbunden, sondern befinden sich auf dem verschiebbar gelagerten ersten Kontaklstücktfäger 28' und sind mit den Kontaktfahnen 32 durch Litzen

50' beweglich verbunden.

Der erste Kontaktstückträger 28' steht nach oben aus dem Schaltergehäuse 2' heraus und ist über eine Hebelvorrichtung 5Γ mit dem zweiten Arm 26 des Betätigungsgliedes 24 des Schutzrelais i gekoppelt.

Der reguläre Regel- oder Schaltbetrieb erfolgt, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, durch Verschieben des zweiten Kontaktstückträgers 30. Im Kurzschlußfalle wird jedoch nach Auslösen von der

ίο Kraftspeicherfeder 25 getriebenen Betätigungsgliedes 24 der beweglich ausgebildete erste Kontaktstückträger 28' so verschoben, daß die ersten Kohtaktstückc 29' von

" den zweiten kontaktstücken 31' für eine Kurzschluß-Abschaltüng ausreichend weit getrennt werden, glcich-

gültig, ob die Schaltbrücke in Offen- oder Schließstellung war.

Hterau 2 Blatt Zeichnungen

•09 642/418

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Regel- oder Steuergerät mit Überstromschutzeinrichtung, enthaltend einen Schalter mit mindestens einer Leiterbahn, in deren Zuge mindestens ein Paar Kontaktstücke angeordnet ist, bestehend aus einem auf einem ersten Kontaktstückträger angeordneten ersten Kontaktstück und einem auf einem zweiten Kontaktstückträger angeordneten zweiten Kontaktstück, das durch Relativbewegung der Kontaktstückträger aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung und umgekehrt überführbar ist, ein unter Spannen einer Kraftspeicherfeder in Betriebsstellung bringbares Schutzrelais, das bei Überstrom oder Kurzschluß auslöst und mit der freigegebenen Federarbeit eine zu einer für die Abschaltung von Überstrom erforderlichen Kontakttrennung führenden Relativbewegung der Kontaktstückträger bewirkt und ein die Änderung einer physikalischen Größe ohne Hilfsenergie in eine mechanische Bewegung umsetzendes Meßorgan, das über ein Sprungwerk mic dem zweiten Kontaktstückträger in Antriebsverbindung steht und dessen Bewegung relativ zum ersten Kontaktstückträger bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontaktstückträger (28; 28') wenigstens in der Betriebsstelk ng des Schulzrelais (1) gehäusefest gehalten ist, daß das Schulzrelais ohne Zwischenschaltung des Sprungwerkes (38) die Relativbewegung der Kontaktstückträger herbeiführt und daß ein vom Sprungwerk (38) nicht bewegbarer Anschlag (46; 46') die reguläre Öffnungsbewegung des zr.'eiten ^v.ontaktstückträgers (30) relativ zum Schaltergehäuse (2) auf einen Wert begrenzt, bei dem die Kontakf'snnung bei nicht ausgelöstem Schutzrelais kleiner als für Kurzschlußabschaltung erforderlich ist, aber zur Abschaltung des im regulären Regel- oder Schaltbetrieb auftretenden Stromes ausreichend ist.

2. Regel- oder Steuergerät mit Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht vom Sprungwerk (38) angetriebene erste Kontaktstückträger (28) unbeweglich mi; dem Schaltergehäuse (2) verbunden ist, daß ein von der Relais Kraftspeicherfeder (25) getriebenes Betätigungsglied (24) mit vom Sprungwerk (38) antreibbaren zweiten Kontaktstückträger (30) unter Belassung eines die Schließung der Kontaktstücke (29; 31) durch das Sprungwerk (38) bei nicht ausgelöstem Schutzrelais zulassenden Spiels (33) gekoppelt ist und daß der Anschlag (46) federnd und durch die Relais-Kraftspeicherfeder (25) «erschieblich ausgebildet ist

i. Regel- und Steuergerät mit Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (46) durch eine Feder (47) gegen eine Schulter (48) gedruckt ist. die seine die Offniingsbewegung des zweiten Kontaktstückträ gers (30) bestimmende Lage definiert, und daß die Feder so ausgelegt ist. daß bei Auslösung des Schutzrelais (1) von dessen Kraftspeicherfeder (25) der Anschlag Von seiner Schulter unter Vergrößerung der regulären Öffnungsbewegung der Kontakt' stücke (29; 31) abhebbar ist.

4.Regel- und Steuergerät mit Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontaktstückträger ^28') mit einem für die Übersiromabschaltung ausreichenden

Hub beweglich im Schaltergehäuse (2') gelagert ist, mit dem von der Relais-Kraftspeicherfeder (25) getriebenen Betätigungsglied (24) gekoppelt ist und bei in Betriebsstellung befindlichem Schutzrelais (1) von dem Betätigungsglied in einer vorgegebenen Lage gehalten ist und daß der Anschlag (46') gehäusefest ausgebildet ist

5. Regel- und Steuergerät mit Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontaktstückträger (28'} und der zweite Kontaktstückträger (30) jeweils schieberartig ausgebildet ist und in zueinander parallelen Führungen im Schaltergehäuse (2') beweglich gelagert sind.

6. Regel- und Steuergerät mit Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (24) des Schutzrelais (1) bzw. der erste Kontaktstückträger (28') mit dem zweiten Kontaktstückträger (30) über ein Getriebe verbunden ist, das den zweiten Kontaktstückträger gegenläufig zum ersten antreibt und ein derartiges Spiel enthält, das bei in Beiriebssteliung befindlichem Schutzrelais die vom Meßorgan (3) über das Sprungwerk (38) bewirkte reguläre Offnungs- und Schließbewegung des zweiten Kontaktstückträgers nicht behindert ist.