DE2719446C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bimetallschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er aus der AT-PS 2 21 629 bekannt ist.

Zum Schutz von elektrischen Geräten und Bauteilen (z. B. Motoren, Transformatoren, Solenoide) gegen Durchbrennen sind Überstrom­ sicherungen (z. B. Stromunterbrecher, Schmelzsicherungen), die bei Kurzschlüssen oder Isolationsdurchbrüchen den Stromkreis unter­ brechen, sowie Übertemperatursicherungen (Thermostatschalter, Schmelzsicherungen) bekannt, die infolge ungewöhnlicher Erwärmung, z. B. bei Überbelastung oder Festfressen von Elektromotoren, den Stromkreis unterbrechen.

Es kommt vor, daß Sicherungen mit Schaltkontakten nach wieder­ holtem Ansprechen schließlich versagen, weil z. B. die Schalt­ kontakte kleben oder miteinander verschweißen. Um dem zu be­ gegnen, hat man zur Sicherheit schon zwei Sicherungen in Reihe geschaltet, um das elektrische Gerät besser abzusichern.

Man hat auch schon einzelne Überstrom- und Übertemperatur­ sicherungen in Reihe geschaltet zum Schutz von Geräten benutzt.

Dies hat bisher den doppelten Raumbedarf erfordert, weshalb die Verwendung von zwei einzelnen in Reihe geschalteten Schalt­ sicherungen bei miniaturisierten Geräten und Bauteilen nicht infrage kam. Außerdem ist die Verwendung von zwei einzelnen Schaltsicherungen teuer.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einheitlichen Schutzschalter zu schaffen, der bei kleinen Abmessungen und ein­ fachem Aufbau zwei in Reihe geschaltete, unabhängig voneinander ansprechende Teilschalter enthält.

Für einen Schalter der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Maß­ nahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungs­ gedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Schutzschalter ist tatsächlich einfach im Aufbau und klein in den Abmessungen, praktisch nicht größer als ein einfacher Schutzschalter. Er kann daher für miniaturisierte Bauteile wie Kleinstmotoren, -transformatoren und -solenoide verwendet werden. Seine Ansprechcharakteristik läßt sich in weiten Grenzen dem Einsatzzweck anpassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.

Fig. 1 ist die Aufsicht auf einen Doppelschalter zum Schutz gegen Überstrom.

Fig. 2 ist die Schnittansicht A-A dieses Schalters.

Fig. 3 ist eine Abwandlung des in den Fig. 1 und 2 dar­ gestellten Schalters in perspektivischer Darstellung.

Fig. 4 ist die Aufsicht auf einen Doppelschalter zum Schutz gegen Übertemperatur.

Fig. 5 ist die Schnittansicht A-A des Schalters aus Fig. 4.

Fig. 6 ist eine Abwandlung des in den Fig. 4 und 5 darge­ stellten Schalters in perspektivischer Darstellung.

Fig. 7 ist die Aufsicht auf einen Doppelschalter zum Schutz gegen Überstrom und Übertemperatur.

Fig. 8 ist die Schnittansicht A-A des Schalters aus Fig. 7, und

Fig. 9 ist eine Abwandlung des in den Fig. 7 und 8 darge­ stellten Schalters in perspektivischer Darstellung.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schalter besitzt einen Träger, bestehend aus einem metallischen Steg 1, der zweimal stufenförmig abgeknickt ist, und zwei Isolierkörpern 2 und 2′, die an den Enden des Steges 1 befestigt sind. An den Isolierkörpern 2 und 2′ wiederum sind Anschlußbleche 3 bzw. 3′ für den elektrischen An­ schluß des Schalters befestigt.

An der Oberseite und der Unterseite des Stegs 1 sind je eine Kontaktfeder 4 bzw. 5 befestigt. Die Kontaktfedern liegen einander gegenüber und weisen in entgegengesetzte Richtung. An den freien Enden tragen die Kontaktfedern 4 und 5 Kontaktniete 4′ bzw. 5′, mit denen sie bei ge­ schlossenem Schalter an den Anschlußblechen 3′ bzw. 3 an­ liegen. Die Anordnung ist so gewählt, daß die beiden Kontakt­ federn in Reihe geschaltet sind, d. h. der Strom durchfließt die Teile des Schalters in der Reihenfolge: Anschlußblech 3′, Kontaktniet 4′, Kontaktfeder 4, Steg 1, Kontaktfeder 5, Kontaktniet 5′, Anschlußblech 3, oder umgekehrt.

Die Kontaktfedern 4 und 5 bestehen bei diesem Schalter aus Bimetallen unterschiedlicher Eigenschaften. Deshalb ist die Ansprechgeschwindigkeit der beiden Kontaktfedern bei gleichem (zu hohem) durch sie hindurchfließendem Strom verschieden, z. B. ist die Ansprechzeit T ₁ der Kontaktfeder 4 kleiner als die Ansprechzeit T ₂ der Kontaktfeder 5.

Da die beiden Kontaktfedern in Reihe geschaltet sind, genügt zum Unterbrechen eines Stromkreises bereits das Abheben einer der beiden Kontaktfedern vom Gegenkontakt (Anschlußbleche 3, 3′).

Im Normalfall wird bei zu hoher Strombelastung die Kontaktfeder mit der kürzeren Ansprechzeit T ₁, also z. B. die Kontaktfeder 4 abheben und den Stromkreis unterbrechen. In Fällen jedoch, in denen der Kontaktniet 4′ am Anschlußblech 3′ klebt oder damit verschweißt, kann die Kontaktfeder 4 nicht abheben und es kommt die langsamere Kontaktfeder 5 zum Zuge, um den Stromkreis zu unterbrechen. Es handelt sich also um einen zweifstufigen Schalter, der die doppelte Sicherheit wie ein einstufiger, herkömmlicher Schutzschalter bietet.

Vorzugsweise ist ein solcher Schutzschalter mit einem Haltemechanis­ mus versehen, der wenigstens eine der Kontaktfedern hindert, nach einem erfolgten Abheben den Kontakt wieder zu schließen. Fig. 3 zeigt einen Schutzschalter wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, der zusätzlich mit einem solchen Haltemechanismus für die Kontakt­ feder 5 ausgerüstet ist. Der Haltemechanismus besteht aus einem Haltearm 6, der aus einem Metallblech mit federnden Eigenschaften gemacht ist und mit seinem einen Ende am Isolierkörper 2′ be­ festigt ist; er könnte aber auch am Steg 1 befestigt sein. Mit seinem Vorderende liegt der Haltearm 6 bei geschlossenem Schalter seitlich an der Kontaktfeder 5 federnd an. Wenn die Kontaktfeder 5 vom Anschlußblech 3 abhebt und den Stromkreis unterbricht, schiebt sich das Vorderende des Haltearms 6 unter der Federwirkung zwischen die Kontaktfeder 5 und den Steg 1 und verhindert, daß der Kontakt wieder geschlossen wird, wenn sich die Bimetallkontaktfeder wieder abkühlt.

Ein Gerät, das mit einem solchen Schutzschalter ausgerüstet ist, kann daher nur wieder in Betrieb genommen werden, wenn der Halte­ arm 6 eigens zurückgestellt wird. Dadurch wird Gelegenheit ge­ geben, das Gerät zunächst nach der Ursache des Ansprechens des Schutzschalters zu untersuchen. Ist der Defekt - falls vorhanden - gefunden und beseitigt, wird der Haltearm 6 von Hand zurückgestellt und der Schutzschalter ist wieder voll betriebsbereit.

In den Fig. 4 und 5 ist ein Schalter zum Schutz vor Über­ temperatur dargestellt. Der Schalter ist ähnlich aufgebaut wie der in Fig. 1 und 2 dargestellte Schalter, enthält jedoch zu­ sätzlich einen gesonderten Bimetallstreifen 17 und 18 unter den Kontaktfedern 14 und 15. Der Strom fließt durch den Schalter vom Anschlußblech 13′ durch den Kontaktniet 14′, die Kontaktfeder 14, den Steg 11 - der zusammen mit den zwei Isolierkörpern 12 und 12′ den Träger des Schalters bildet - die Kontaktfeder 15, den Kontaktniet 15′ zum Anschlußblech 13 (oder umgekehrt).

Die Kontaktfedern 14 und 15 bestehen im vorliegenden Fall nicht aus Bimetall, stattdessen befindet sich jeweils zwischen den Kontaktfedern 14 und 15 und dem Steg 11 ein in Richtung auf den Steg 11 konvex gebogener Bimetallstreifen 17 bzw. 18. Ferner besitzen die Bimetallstreifen unterschiedliche Öffnungstemperaturen, z. B. der Bimetallstreifen 17 die Öffnungstemperatur t ₁ und der Bimetallstreifen 18 die höhere Öffnungstemperatur t ₂.

Wenn die Umgebungstemperatur auf die Temperatur t ₁ ansteigt, kehrt der Bimetallstreifen 17 seine Krümmung um, drückt gegen die halbkugelförmige Einbuchtung 14′′ der Kontaktfeder 14 und hebt dadurch die Kontaktfeder 14 vom Gegenkontakt (Anschlußblech 13′) ab. Da die beiden Kontaktfedern 14 und 15 in Reihe geschaltet sind, ist der Stromkreis, in dem der Schalter liegt, damit unter­ brochen.

Sollte jedoch der Kontaktniet 14′ an seinem Gegenkontakt kleben oder mit diesem verschweißen und sich einer Öffnung widersetzen, dann spricht bei weiterem Temperaturanstieg bei der Temperatur t ₂ der Bimetallstreifen 18 an, kehrt seine Krümmung um, drückt gegen die halbkugelförmige Einbuchtung 15′′ in der Kontaktfeder 15 und hebt diese von ihrem Gegenkontakt (Anschlußblech 13) ab, wodurch der Schalter geöffnet wird und den Stromkreis unterbricht. Der Schutzschalter bietet mithin die doppelte Sicherheit wie ein einfacher Schutzschalter mit nur einem Bimetallauslöser.

Der in Fig. 6 dargestellte Schalter hat den gleichen Aufbau wie der in den Fig. 4 und 5 dargestellte Schalter, enthält jedoch darüber hinaus noch einen Haltearm 16, der verhindert, daß die Kontaktfeder 15 selbsttätig wieder schließt, nachdem sie infolge Überschreitens der vorgesehenen Grenztemperatur t ₂ abgehoben hat. Aufbau und Wirkungsweise des Haltearms 16 sind die gleichen wie beim Haltearm 6 in Fig. 3.

Bei dem in Fig. 7 und 8 dargestellten Schalter handelt es sich um eine Kombination eines Übertemperaturschutzschalters und eines Überstromschutzschalters, deren Aufbau jeweils dem Aufbau der zuvor beschriebenen Schaltertypen entspricht. Die obere Schalterhälfte ist der Übertemperaturschalter, bestehend aus dem Anschlußblech 23′, der Kontaktfeder 24 mit Kontaktniet 24′ und Einbuchtung 24′′, dem Steg 21, der außen mit den beiden Isolierkörpern 22′ und 22 verbunden ist, und dem gebogenen Bi­ metallstreifen 27 zwischen dem Steg 1 und der Kontaktfeder 24. Der Steg 21 und die beiden Isolierkörper 22 und 22′ gehören beiden Schalterhälften gleichermaßen an. Die untere Schalter­ hälfte ist der Überstromschalter, bestehend aus dem Anschluß­ blech 23, der Kontaktfeder 25 mit Kontaktniet 25′ und dem Steg 21. Die beiden Kontaktfedern 24 und 25 sind in Reihe geschaltet und können unabhängig voneinander ansprechen und den Stromkreis unter­ brechen. Die Kontaktfeder 24 wird bei Erreichen einer bestimmten Temperatur durch den darunter liegenden Bimetallstreifen 27 ange­ hoben. Die Kontaktfeder 25 besteht selbst aus Bimetall und spricht auf das Überschreiten einer vorgegebenen Stromstärke an, wenn diese infolge ohmscher Erwärmung die Kontaktfeder auf eine kritische Temperatur aufheizt.

Der in Fig. 9 dargestellte Schutzschalter hat einen Aufbau wie der in den Fig. 7 und 8 dargestellte Schalter, besitzt jedoch darüber hinaus noch einen Haltearm 26, der verhindert, daß die Kontaktfeder 25 selbsttätig wieder schließt, nachdem sie infolge Überschreitens der vorgegebenen Strombelastung abgehoben hat. Aufbau und Wirkungsweise des Haltearms 26 sind die gleichen wie beim Haltearm 6 in Fig. 3. Hier wie bei den Beispielen in Fig. 3 und Fig. 6 kann natürlich die zweite Kontaktfeder ebenfalls mit einem Haltearm ausgerüstet werden.

Der zuletzt beschriebene Schutzschalter bietet optimale Sicherheit bei kleinen Abmessungen (nicht größer als ein herkömmlicher Schutzschalter mit einfacher Schutzfunktion), einfachem Aufbau und deshalb billiger Herstellung. Er eignet sich besonders für kleine elektronische Geräte und Geräteteile.

Claims (9)

1. Bimetallschutzschalter mit zwei elektrisch in Reihe miteinander verbundenen Kontaktarmen, welche mit ihrem einen Ende an einem Träger befestigt sind und an ihrem freien Ende jeweils ein Kontaktstück tragen, welches mit je einem an einer von den Kontaktarmen elektrisch isolierten Stelle am Träger angebrachten Gegenkontaktstück kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kontaktarm (4, 14, 24) und sein Gegenkontaktstück (3, 13, 23) auf der einen Seite des Trägers (1, 2, 2′; 11, 12, 12′; 21, 22, 22′) und der andere Kontaktarm (5, 15, 25) und sein Gegenkontaktstück (3′, 13′, 23′) auf der gegenüberliegenden Seite desselben Trägers ange­ ordnet sind.

2. Überstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktarme (4, 5) aus Bimetall sind.

3. Überstromschutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktarme (4, 5) bei vorgegebener Strombelastung nach unterschiedlichen Zeiten öffnen.

4. Übertemperaturschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungstemperaturen der Kontakt­ arme (4, 5; 14, 15; 24, 25) unterschiedlich sind.

5. Übertemperaturschutzschalter nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen des Schalters zwischen dem Träger (11, 12, 12′; 21, 22, 22′) und dem Kontakt­ arm (14, 15; 24) ein Bimetallelement (17, 18; 27) vorgesehen ist.

6. Bimetallschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Kontaktarm (24) bei Überschreiten einer vorgegebenen Umgebungstemperatur und ein Kontaktarm (25) bei Überschreiten einer vorgegebenen Strombelastung abhebt.

7. Bimetallschutzschalter nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der eine Kontaktarm (25) aus Bimetall ist und zwischen dem anderen Kontaktarm (24) und dem Träger (21, 22, 22′) ein gesondertes Bimetallelement (27) zum Abheben des angrenzenden Kontaktarms (24) vorgesehen ist.

8. Bimetallschutzschalter nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1, 2, 2′; 11, 12, 12′; 21, 22, 22′) aus einem stufenförmig ausgebildeten metallischen Steg (1, 11, 21) besteht, an dessen einem Ende auf der Oberseite und an dessen anderem Ende auf der Unter­ seite jeweils in der Kehle ein Isolierkörper (2, 2′; 12, 12′; 22, 22′) befestigt ist, während an den den Isolierkörpern (2, 2′; 12, 12′; 22, 22′) gegenüberliegenden Seiten an den Enden des Stegs (1, 11, 21) die Kontaktarme (4, 5; 14, 15; 24, 25) einander entgegengerichtet befestigt sind und mit ihren Kontaktstücken (4′, 5′; 14′, 15′; 24′, 25′) an Anschlußblechen (3, 3′; 13, 13′; 23, 23′) anliegen, welche vom Steg (1, 11, 21) isoliert an den Isolier­ körpern (2, 2′; 12, 12′; 22, 22′) befestigt sind.

9. Bimetallschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens für einen der Kontaktarme (5, 15, 25) ein am Träger (1, 2, 2′; 11, 12, 12′; 21, 22, 22′) befestigter federnder Haltearm (6, 16, 26) vorgesehen ist, der den abgehobenen Kontaktarm (5, 15, 25) in seiner abgehobenen Stellung hält.