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Elektrischer Schalter mit thermischer tberstrom-
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abschaltvorrichtung.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit einer
ein beheizbares Bimetallelement aufweisenden thermischen überstromabschaltvorrichtung
und mit einem federbelasteten, bei Normalstrom durch das Bimetallelement gehaltenen
Kontaktträger für den sich bei thermisch ausgelöstem Schalter außerhalb des Bewegungsbereichs
des bewegbaren Kontakts befindlichen Gegenkontakt. Ein Schalter dieser Art ist beispielsweise
durch die DE-PS 15 63 579 bekannt geworden. Bei diesem vorbekannten Schalter besteht
ein
Teil des elektrischen Strompfads aus einer Litze. Diese ist ständigen Biegewechselbeanspruchungen
ausgesetzt und damit dem Verschleiß unterworfen. Selbst wenn sie nicht bricht, so
ist das Ablösen einzelner Litzendrähtchen nicht auszuschließen, die Anlaß zu einem
Kurzschluß im Schalter geben können.
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Die Aufgabe der Erfindung wird infolgedessen darin gesehen, einen
elektrischen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne ein flexibles
Leitungselement, wie beispielsweise eine Litze, in seinem Innern auskommt und der
darüber hinaus aus möglichst wenigen, einfach geformten Teilen besteht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein elektrischer Schalter gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen, welcher erfindungsgemäß entsprechend
dem kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs ausgebildet ist. Bei diesem Schalter
sind flexible Leiter, wie Litzen u. dgl., entbehrlich, und er besitzt darüber hinaus
relativ wenige, einfach gestaltete und somit preiswert herzustellende Einzelteile.
Trotzdem ist er absolut funktionssicher und sehr robust, so daß ein
unbeabsichtigtes
Auslösen der thermischen Oberstromabschaltvorrichtungen nicht zu befürchten ist.
Auf die Ausbildung des Schaltmechanismus kommt es im einzelnen garnicht an, vielmehr
reicht es aus, wenn der Kontaktarm stromdurchflossen und beispielsweise über sein
Schwenklager mit einer Anschlußklemme des Schalters elektrisch leitend verbunden
ist. Von dieser Klemme fließt der Strom über den mit dem bewegbaren Kontakt versehenen
Kontaktarm zum Gegenkontakt und von dort über den Kontaktträger zum Bimetallelement.
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Letzteres ist elektrisch leitend mit einer zweiten Schalterklemme
verbunden. Bei Oberstrom erwärmt sich das Bimetallelement, und damit wird die beschriebene
elektrische Stromführung durch diesen Schalter unterbrochen. Da der Kontaktträger
federbelastet ist, geht er bei ausgelenktem Bimetallelement aufgrund der von seiner
Belastungsfeder ausgeübten Kraft von der Betriebsstellung in eine Auslösestellung.
Infolgedessen wird auch der Gegenkontakt in eine andere Lage gebracht. In dieser
kann er vom bewegbaren Kontakt nicht mehr erreicht werden, so daß ein Betätigen
des Schalters das Schließen des Stromkreises nicht bewirken kann. Letzteres ist
erst möglich, wenn sich das Bimetallelement abgekühlt und wieder seine ursprüngliche
Gestalt angenommen hat. Nunmehr kann auch der Kontaktträger
wieder
in seine Ausgangs- oder Arbeitsstellung zurückgeführt werden, in der ihn dann das
Bimetallelement gegen den Widerstand der Belastungsfeder festhält. Auch der Gegenkontakt
nimmt dadurch wieder seine Arbeitsstellung ein, und nunmehr kann beim Betätigen
des Schalters der Stromkreis wieder geschlossen und geöffnet werden, in den dieser
Schalter eingebaut ist. Vorzugsweise wird dieser Schalter in Verbindung mit einem
elektrischen Handwerkzeug benutzt. Bei geschlossenem Schalter ist dieses Werkzeug
eingeschaltet, und dabei fließt vorzugsweise der Gesamtstrom für den Motor des Werkzeugs
durch das Bimetallelement und/oder eine Heizung desselben. ei blockiertem oder überlastetem
Motor bewirkt der erhöhte Stromfluß eine Erwärmung des Bimetallelements und damit
das Auslösen der Oberstromabschaltvorrichtung in der vorstehend geschilderten Weise.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Kontaktträger
als schwenkbar gelagerter Hebel ausgebildet ist, der bei Normalstrom mit einem Verrastansatz
eine Raste des Bimetallelements hintergreift. Die verrasteten Teile werden von der
Belastungsfeder des Kontaktträgers
fest aneinandergepreßt, so daß
ein guter elektrischer Kontakt an dieser Verbindungsstelle gewährleistet ist.
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Gleichzeitig wird dabei auch der Kontaktträger sicher gehalten, wodurch
eine stets gleichbleibende Stellung des Gegenkontakts und damit ein konstanter Kontaktdruck
auch zwischen bewegbarem Kontakt und Gegenkontakt sichergestellt ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Kontaktträger
als doppelarmiger Hebel ausgebildet ist, an dessen einem Hebelarm sich der Gegenkontakt
und an dessen anderem Hebelarm sich der Verrastansatz befindet.
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Dabei sieht eine andere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß sich
der Kontaktträger im wesentlichen ungefähr senkrecht zum Bimetallelement erstreckt,
sein einer Hebelarm etwa rechtwinklig umgebogen ist und im Bereich seines freien
Endes den Gegenkontakt trägt, der bei Normalstrom, einen Kontaktarm des Schalters
untergreifend, am bewegbaren Kontakt anliegt. Diese Ausführung ist besonders platzsparend,
vor allen Dingen, wenn es sich um einen drückerbetätigten Schalter handelt.
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Eine weitere Variante der Erfindung ist gekennzeichnet
durch
ein etwa in Längsrichtung des Bimetallelements verschiebbares Schalterbetätigungsorgan,
das an seinem dem Kontakttriger zugekehrten inneren Ende einen Rücksteller für den
thermisch ausgelösten Kontakt träger besitzt, der mit einem Rückstellansatz des
Kontaktträgers zusammenwirkt. In der Ausgangsstellung des BetStigungsorgans liegt
der Rücksteller vorzugsweise am Rfickstellansatz an, wodurch der Kontaktträger in
der für das Verrasten mit dem Bimetallelement erforderlichen Lage gehalten wird.
Beim Eindrücken des Schaiterbetätigungsorgans entfernt sich der Rücksteller vom
Rückstellansatz, jedoch kann letzterer dieser Bewegung nicht folgen, weil er am
Kontaktträger befestigt ist, der vom Bimetallelement in seiner Ausgangslage gehalten
wird, solange kein Oberstrom fließt. Wenn jedoch ein unzulässiger Strom die Auslenkung
des Bimetallelements bewirkt, folgt der Rückstellansatz dem in seiner eingedrückten
Stellung befindlichen RAcksteller, jedoch ist es nicht erforderlich, daß er daran
zur Anlage kommt. Beim Zurückgehen des Schalterbetätigungsorgans nimmt dann der
Rücksteller den Rückstellansatz mit, der an ihm anliegt oder sich zumindest in dessen
Rückstell-Bewegungsbereich befindet.
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Damit kehrt dann auch der Kontaktträger in seine Arbeitsstellung
zurück.
Mit dem Bimetallelement kann er aber nur dann verrasten, wenn dieses abgekühlt ist
und wieder seine ursprüngliche Form angenommen hat. Ist letzteres nicht der Fall,
so verschwenkt die Belastungsfeder des Kontaktträgers den Gegenkontakt, sobald man
das Betätigungsorgan wieder eindrückt. Der bewegbare Kontakt kann den Gegenkontakt
infolgedessen nicht erreichen, und dadurch kann der Stromkreis im Schalter an dieser
Stelle nicht geschlossen werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Rfickstellansatz
des Kontaktträgers hakenartig ausgebildet und zwischen dem umgebogenen Teil des
einen Hebel arms des Kontaktträgers und dem Kontaktträger-Drehlager am Kontaktträger
angebracht, insbesondere angeformt ist, und er einen seitlich abstehenden Rückstellansatz
des Schalterbetätigungselements übergreift. Der Rücksteller und der Rückstellansatz
befinden sich in einer zur Verschwenkebene des Kontaktträgers seitlich versetzten
Lage, damit der Kontaktträger und der Rücksteller nicht direkt, sondern nur indirekt
über den Rückstellansatz zusammenwirken können.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen
Schalters ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Es stellen dar: Figur 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen
Schalter in der Ausgangsstellung, Figur 2 eine analoge Darstellung in der Schaltstellung,
und Figur 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung nach der thermischen Überstromauslösung.
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Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Taster mit einem
gegen die Kraft einer Rückholfeder 1 im Sinne des Pfeils 2 eindrückbaren Betätigungsorgan
3. Das innere Ende des letzteren trägt ein Schwenkglied 4, das mittels einer Druckfeder
5 gegen einen ersten Höker 6 eines Kontaktarmes 7 gedrückt wird. Letzterer besitzt
zwei sich senkrecht zur Bildebene nach entgegengesetzten Richtungen erstreckende
Lagerzapfen 8, die zwischen jeweils zwei Lagerlaschen 9, 10 greifen. Das Lager 11
ist über den Steg 12
elektrisch leitend mit einer Anschlußklemme
13 verbunden.
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Der Kontaktarm 7 trägt an seinem freien Ende den bewegbaren Kontakt
14, der mit einem Gegenkontakt 15 zusammenwirkte Zwischen dem bewegbaren Kontakt
14 und dem ersten Hörer 6 befindet sich noch ein zweiter Höker 16.
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Wenn man das Betätigungsorgan 3 im Sinne des Pfeils 2 verschiebt,
so drückt der Ansatz 17 gegen die in seinem Bewegungsbereich liegende, in Fig. 1
rechte Flanke des zweiten Hökers 16> wodurch der Kontaktarm 7 in Richtung des
Pfeils 18 verschwenkt wird. Am Ende dieser Verschwenkbewegung trifft der bewegbare
Kontakt 14 am Gegenkontakt 15 auf, und damit ist der Stromkreis geschlossen" in
welchem sich dieser Schalter befindet. Der Kontaktdruck wird dadurch aufrechterhalten,
daß die Platte 19 auf dem zweiten Höker 16 federnd aufgepreßt ist. Wenn man nunmehr
das Betätigungsorgan 3 freigibt, so wird es durch die Rückholfeder 1 in die aus
Fig0 1 ersichtliche Ausgangslage zurückgeführte Dabei drückt dann sein Ansatz 20
gegen das rechtwinklig umgebogene, nach oben stehende Ende 21 des als zweiarmiger
Hebel ausgebildeten Kontaktarms 7 und bewirkt dadurch seine Rückdrehung entgegen
dem Pfeil 18 und die
Trennung der Kontakte 14, 15. Hinsichtlich
weiterer Details wird auf die DE-PS 21 29 823 verwiesen, die einen Schaltmechanismus
ähnlicher Bauart zeigt.
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Der vorstehend beschriebene Schalter ist mit einer thermischen Oberstromabschaltvorrichtung
ausgestattet, deren wesentlichster Bestandteil ein Bimetallelement 22 ist. An seinem
freien Ende trägt es eine Raste 23, die bei Normalstrom mit einem Verrastglied 24
verrastet ist. Letzteres ist durch das zweimal gegenläufig umgebogene eine Ende
eines Kontaktträgers 26 gebildet.
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Der Kontaktträger ist als doppelarmiger Hebel ausgebildet und um die
Achse 25 schwenkbar. Am einen Hebelarm 27 des Kontaktträgers 26 ist der Gegenkontakt
15 befestigt, während der andere Hebelarm 28, wie bereits erläutert, den Verrastansatz
24 trägt bzw. als solcher gestaltet ist.
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Außerdem ist dieser andere Hebelarm 28 mittels einer Schraubendruckfeder
29 in Verrastrichtung federbelastet.
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Der Kontaktträger 26 erstreckt sich, wie die Zeichnung zeigt, im wesentlichen
ungefähr senkrecht zur Längsachse des Bimetallelements 22. Sein einer Hebelarm 27
ist jedoch
vorzugsweise rechtwinklig gegen den Kontaktarm 7 hin
umgebogen und am freien Ende des umgebogenen Teilstücks befindet sich der Gegenkontakt
15. Der Kontaktarm 7 erstreckt sich etwa parallel zum Bimetallelement 22, wobei
letzteres beim gezeichneten Ausführungsbeispiel oberhalb und der Kontaktarm im wesentlichen
unterhalb des inneren Endes des Schalterbetätigungsorgans 3 gelegen ist. Die freien
Enden des Bimetallelements und des Kontaktarms erstrecken sich insbesondere bei
geschlossenen Schalterkontakten in gleicher Richtung.
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An seinem dem Kontaktträger 26 zugekehrten inneren Ende trägt das
Schalterbetätigungsorgan 3 einen Rücksteller 30, der mit einem Rückstellansatz 31
des Kontaktträgers 26 zusammenwirkt. Der Rücksteller 30 besteht aus einem zapfenförmigen
Ansatz am inneren Ende des Betätigungsorgans 3, der sich in der Zeichnung senkrecht
aus der Bildebene heraus erstreckt. Seine Länge ist jedoch so bemessen, daß der
Kontaktträger 26 ohne Behinderung daran vorbeigeschwenkt werden kann, wie beispielsweise
Fig. 2 der Zeichnung deutlich zeigt. Der Rücksteliansatz 31 liegt in der Bewegungsebene
des Rückstellers 30, also tiefer als der Kontaktträger 26. Er besitzt beim Ausführungsbeispiel
eine winkel-oder
hakenartige Gestalt, und-er ist vorzugsweise
einstückig mit dem Kontaktträger 26 hergestellt. Er befindet sich etwa zwischen
dem umgebogenen Teil des einen Hebelarms 27 des Kontaktträgers 26 und der Drehachse
25 des letzteren.
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Das Bimetallelement besitzt eine vom Schalterstrom durchfließbare
Heizwicklung 41, die etwa am freien Ende des Bimetallelements einerseits und an
dessen Einspannstelle 32 andererseits mit dem Bimetallelement elektrisch leitend
verbunden ist. An der Einspannstelle 32 des Bimetallelements liegt die Spitze einer
Stellschraube 33 an, die im Gehäuse verschraubbar ist und mit deren Hilfe das Bimetallelement
justiert werden kann. Außerdem ist die Einspannstelle durch einen hülsenartigen
Ansatz eines bügelförmigen elektrischen Leiters 34 gebildet, dessen äußeres Ende
35 T-förmig gestaltet ist. Der T-Quersteg bildet zusammen mit einer winkelförmig
gebogenen Blattfeder 36 eine schraublose Anschlußklemme 37.
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Der dem T-Quersteg zugeordnete Winkelschenkel kann bogenförmig nach
innen geführt sein.
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Drückt man das Betätigungsorgan 3 im Sinne des Pfeils 2
nach
innen, so nähert sich der bewegbare Kontakt 14 in der eingangs geschilderten Art
dem Gegenkontakt 15.
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Fig. 1 zeigt die Ausgangslage und Fig. 2 die Endstellung, die man
relativ schlagartig erreicht, so daß eine schleichende Kontaktgabe vermieden wird.
Der Strom kann dann beispielsweise von der Anschlußklemme 13 über den Kontaktarm
7 das Kontaktpaar 14, 15, den Kontaktträger 26, die als weiteres Kontaktpaar zu
wertende Verbindungsstelle zwischen der Raste 23 und dem Verrastansatz 24, das Bimetallelement
22 und die Heizwicklung zur zweiten Anschlußklemme 37 fließen. Wenn er einen unzulässig
hohen Wert annimmt, so wird das Bimetallelement durch die Heizwicklung so stark
erwärmt, daß es sich in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise krümmt-. Dabei entfernt
sich dann die Raste 24 vom Verrastansatz 23, so daß der elektrische Kontakt an dieser
Stelle unterbrochen wird. Gleichzeitig drückt dann die Feder 29 den Hebelarm 28
im Sinne des Pfeils 58 ins Schalterinnere.
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Diese Drehbewegung ist beendet, wenn der Hebelarm 27 im Bereich seiner
Biegestelle an einem Cehäuseanschlag 39 auftrifft. Der Gegenkontakt 15 ist dabei
so weit vom bewegbaren Kontakt 14 entfernt, daß eine Kontaktgabe an dieser Stelle
in keiner Schiebestellung des Betätigung-sorgans 3 möglich ist. Bei der thermischen
Auslösung wird
der Kontaktarm 7 von der Druckfeder 5 mit Hilfe
des Schwenkglieds 4 im Gegenuhrzeigersinn noch etwas verschwenkt, bis er an einem
gehäusefesten Anschlag 40 auftrifft.
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Wenn sich das Bimetallelement abgekühlt hat, kehrt es wieder in seine
aus Fig. 1 ersichtliche Ausgangslage zurück.
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und nunmehr ist es möglich, durch Verschieben der Taste entgegen dem
Pfeil 2 den Verrastansatz 24 mit der Raste 23 des Bimetallelements wieder zu verrasten,
Damit ist der Schalter wieder betriebsbereit. Läßt man die Taste bei gebogenem Bimetallelement
los, so kann man zwar den Kontaktträger 26 mit Hilfe des Rückstellers 30 und des
Rückstellansatzes 31 in seine Betriebsstellung zurückführen, jedoch wäre der Strompfad
durch den Schalter selbst dann noch unterbrochen, wenn die Kontakte 14 und 15 einander
berührten würden.
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Letzteres wird jedoch dadurch verhindert, daß der Ansatz 20 das Ende
21 des Kontaktarms 7 erreicht bevor der Rücksteller 30 am Rückstellansat 31 auftrifft,
so daß der bewegbare Kontakt 14 weggeschwenkt ist, bevor ihn der Gegenkontakt 15
erreichen kann. Vorzugsweise ist die Rückholfeder 1 stärker als die Feder 29, so
daß bei geöffneten Kontakten 14 und 15 die Verrastung 23, 24 automatisch stattfinden
kann.
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Das Ausführungsbeispiel ist ein einpoliger Schalter mit Arbeitskontakten,
jedoch ist leicht einzusehen, daß man diesen Schalter auch als zwei- oder mehrpoligen
Schalter ausbilden kann, indem man mehrere Schaltwerke parallel zur Bildebene nebeneinander
anordnet.
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