DE2924236C2 - Elektrischer Schalter mit Leckstromanzeige - Google Patents

Description

Z Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (b) zwischen etwa 0,5 mm und 1,0 mm liegt

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leckstromdetektorelement (72) als mit einem gegen Korrosion schützenden Metall überzogenes stabförmiges Element ausgebildet ist

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Korrosion schützende Metall aus einer Gruppe ausgewählt ist, zu der Messing, Silber oder Silberlegierungen gehören.

5. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare stationärer Kontaktelemente (52,52' bzw. 54,54') für zwei unterschiedliche Schaltzustände vorhanden sind, daß dabei die Leckstrom-Anzeigeeinrichtung (66) mit einem ihrer Anschlüsse jeweils mit einem ersten Kontaktelement (52, 54) der beiden Kontaktpa?re verbunden ist und daß die beiden anderen Kontaktelemente (52', 54') in im wesentlichen gleich großen Abständen (d) vom Leckstrom-Detektorelement (72) weg angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft einen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein bekannter Schalter dieser Art und bei seinem Betrieb auftretende Probleme werden im folgenden anhand von F i g. 1 —5 näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine Frontansicht eines bekannten Schalters mit abgenommener Frontabdeckung,

F i g. 2 eine separate Vorderansicht einer zur Anbringung am Gehäuse des Schalters von F i g. 1 vorgesehenen Frontabdeckung,

F i g. 3 eine Perspektiv-Innenansicht der Frontabdekkungvon Fig.2,

Fi g. 4 eine Perspektivdarstellung eines in der Frontabdeckung von Fig. 2 und 3 enthaltenen Lampenhalters,

Fig.5 ein schematisches Schaltbild mit Einzelheiten des bekannten Schalters gemäß F i g. 1 bis 4.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte bekannte Schalterausfühmng dient in einer Werkzeugmaschinensteuerung als Endschalter. Ein in einem hohlen äußeren Gehäuse 20 mittels geeigneter Befestigungselemente wie Schrauben 28 befestigtes Schaltergehäuse 22 enthält zwei Paar aus dem Schaltergehäuse vorstehender und gewöhnlich durch leitfähige Schrauben gebildeter Kontaktelemente 24, 24' und 26, 26'. Es enthält außerdem einen in F i g. 1 nicht dargestellten Schaltereinsatz mit einer erforderlichen Anzahl von Festkontakten und mindestens einem beweglichen Kontaktelement das mit einem im Gehäuse 20 enthaltenen Betätigungsmechanismus zusammenwirkt bzw. mechanisch verbunden sowie operativ mit einem beweglichen Betätigungsorgan der zu steuernden Werkzeugmaschine gekoppelt ist

la Eine Zugang zu dem Schaltergehäuse 22 gewährende Frontöffnung 30 des äußeren Gehäuses 20 ist normalerweise mit der in Fig.2 und 3 separat dargestellten Frontabdeckung 32 verschlossen, die ein nach vorn offenes sowie mit einem Schutzgitter 36 aus Draht versehe-

nes Anzeigefenster 34 aufweist Die beispielsweise aus einer StahlguBiegierung hergestellte Frontabdeckung 32 ist mittels in Löcher 40 des Gehäuses 20 eingreifender Schrauben 38 lösbar an dem Gehäuse befestigt und enthält innen ferner einen auf geeignete Weise lösbar

befestigten und in F i g. 4 separat dargestellten Lampenhalter 42.

Dieser Lampennalter 42 enthält parallel zu dem Anzeigefenster 34 (F i g. 2) eine lösbar befestigte und durch einen Vorwiderstand 46 gegen Überstrom geschützte

elektrische Lampe, beispielsweise eine längliche Neonlampe 44, deren zwei nicht dargestellte Elektroden über elektrisch leitfähige vorgespannte Federn 48, 48' mit den Kontaktelementen 24, 24' des Schaltergehäuses 22 in Verbindung stehen. Zu diesem elektrischen Verbindungspfad gehören außer der Neonlampe 44 und ihrem Vorwiderstand 46 nicht dargestellte Vcrbindungsdrähte.

In dem schematischen Schaltbild von F i g. 5 ist eine im Schaltergehäuse 22 enthaltene Schaltbaugruppe 50

schematisch durch ein unterbrochenes Kästchen dargestellt Es enthält beispielsweise zwei Paare stationärer Kontaktelemente 52, 52' und 54, 54' sowie eine zwischen beiden Kontaktpaaren bewegbare Kontaktbrükke 56, die (hier nicht dargestellt) mit einem beweglichen

Betätigungsorgan der zu steuernden Werkzeugmaschine zusammenwirkt bzw. mechanisch verbunden ist. Die mit ihrem Vorwiderstand 46 in Serie geschaltete Neonlampe 44 überbrückt die Kontaktelemente 24 und 24', die im Betrieb der Werkzeugmaschine an eine nicht

so dargestellte Stromquelle mit konstanter Spannung angeschlossen sind. Ferner ist die Neonlampe 44 mit ihrem Vorwiderstand 46 über ihr erstes und zweites Paar stationärer Kontaktelemente 52, 52' bzw. 54, 54' mit je einem ÄC-Glied 58 bzw. 60 verbunden.

Wenn im Betrieb die Kontaktbrücke 56 gemäß F i g. 5 die Kontakteiemente 54, 54' überbrückt, dann sind die anderen beiden Kontaktelemente 52, 52' voneinander und von dem zweiten Paar 54 und 54' elektrisch isoliert, und die Neonlampe 44 wird jetzt über den Vorwiderstand 46 und das RC-Glied 58 mit Spannung versorgt, so daß ihr Licht im Anzeigefenster 34 sichtbar wird und anzeigt, daß der Schalter ordnungsgemäß arbeitet. Wenn sich aber aus eingangs genannten Gründen an einigen oder sämtlichen Kontaktelementen 52 ....

54 ... feine Kohlenstoffpartikel angesammelt haben und leitfähige Brücken zwischen beliebigen Kontaktelementen bzw. -Paaren bilden, dann sind die Elektroden der Neonlampe 44 überbrückt, so daß die Neonlampe

durch Versorgung mit Unterspannung nicht ordnungsgemäß leuchten kann. Eine derartige Störung läßt sich nur unter großem Aufwand beheben, insbesondere wenn mehrere gleichartige Schalter gleichzeitig in Betrieb sind.

Das Auftreten von Leckströmen bei elektrischen Schaltern ist ein seit langer Zeit vorhandenes Problem. Es sind schon elektrische Schalter bekannt, die mit einer Lecks troman.7«?ige versehen sind. Bei einer Lösung gemäß der DE-AN 44 464 handelt es sich um eine Überwachung auf Leckströme, die als Lichtbögen auftreten. Es sind Detektoren vorgesehen, die lichtempfindliche Organe, beispielsweise Fotozellen aufweisen. Abgesehen davon, daß nur in Sonderfällen das Auftreten von Leckströmen mit einer Lichtbogenbildung verbunden ist, erfordert die Verwendung derartiger Detektoren besondere Maßnahmen, die verhindern, die in jedem Fall auftretenden Schaltlichtbogen nicht fälschlicherweise dem Auftreten eines Leckstroms gleichgesetzt werden.

Aus der Zeitschrift ETZ-b, Band 29, 1977, Heft 4, S. 125—128 ist es zum Zwecke der Erdschluß-und Isolationsüberwachung bei ungeerdet betriebenen Niederspannungsnetzen bekannt, leckstrombedingte Unsymmetrien der Leitungspotentiale gegenüber Erdpotentialen festzustellen und zu messen, wozu beispielsweise in Form einer Brückenschaltung ein dauernd geschlossener Meßkreis gebildet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so auszubilden, daß er in der Lage ist, auftretende Leckströme der anhand der Fig. 1—5 beschriebenen Art automatisch festzustellen und anzuzeigen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Hauptanspruch wiedergegeben. Sie besteht darin, einen Anschluß einer Leckstrom-Anzeigeeinrichtung mit einem Leckstrom-Detektorelement zu verbinden, das dicht an einem Schaltkontakt angeordnet ist, an dem sich elektrisch leitfähige Partikel anlagern können. Wird durch solche Partikel eine leitfähige Brücke zwischen dem Kontakt und dem Leckstrom-Detektorelement gebildet, zeigt die Leckstrom-Anzeigeeinrichtung ein Leck an. Vorteilhafterweise ist die Leckstrom-Anzeigeeinrichtung eine Glimmlampe.

Daraus ergeben sich u. a. folgende Vorteile:

a) Auftretende Leckströme lassen sich durch eine einfache visuelle Überp-üfung des betroffenen Schalters erkennen.

b) Da auftretende Leckströme durch visuelle Überprüfung festgestellt und genau geortet werden können, erübrigt sich jede Inspektion und Fehlersuche bei anderen mit dem betreffenden Schalter zusammenwirkenden elektrischen und/oder mechanischen Einrichtungen.

c) Die Ausfallzeiten für Inspektion, Fehlersuche und Wartung an der gesamten Anlage in bezug auf Schalterstörungen lassen sich in erheblichem Umfang reduzieren.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die F i g. 6— 12 einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 6 eine Frontansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Schalters bei abgenommener Frontabdeckung,

Fig.7 eine Vorderansicht der Frontabdeckung zu dem in F i g. 6 dargestellten Schalter,

F i g. 8 eine Perspektiv-Innenansicht der Frontabdekkung von F i g. 7,

F i g. 9 eine schematische Vorderansicht eines in der Frontabdeckung von F i g. 7,8 enthaltenen Lampenhalters,

F i g. 10 einen Querschnitt durch das Schalter-Ausführungsbeispiel in vereinfachter Darstellung ohne Gehäuseteile,

F i g. 11 ein schematisches Schaltbild des einen Leck-Stromdetektor enthaltenden Ausführungsbeispiels von F i g. 6 bis 10, und

F i g. 12 ein F i g. 11 ähnliches Schaltbild mit einer Ersatzschaltung zwischen stationären Kontakten des Schalters von F i g. 6 bis 11 bestehender Kurzschlußpfade.

Gemäß F i g. 7 enthält die Frontabdeckung 32 außer einem ersten Anzeigefenster 34 ein zusätzliches oder zweites Anzeigefenster 62 mit einem Draht-Schutzgitter 64. Dementsprechend enthält der in Fig.9 und 10 dargestellte Lampenhalter 42 außer rter bereits in dem bekannten Schalter gemäß F i g. 1 tfs 5 vorhandenen Neonlampe 44 dazu parallelliegend sowie darüber angeordnet eine zweite Neonlampe 66 als Leckstromindikator. Gemäß Fig. 10 befindet sich der Vorwiderstand 46 der ersten Neonlampe 44 unterhalb derselben im Lampenhalter 42, der in seiner Frontwand für jede der beiden Neonlampen 44 und 66 je einen in Querrichtung länglichen Schlitz 68 bzw. 70 aufweist Bei in die Froniabdeckung 32 eingebautem und vor den Kontaktelementen 24..., 26... des Schaltergehäuses 22 liegendem Lampenhalter 42 liegen diese Schlitze 68 und 70 jeweils im Bereich ihres zugehörigen Anzeigefensters 34 bzw. 62. Die als elektrische Verbindung zwischen der Neonlampe 44 und den Kontaktelementen 24, 24' dienenden Kontaktfedern 48 und 48' Hegen gemäß Fig. 10 unter Vorspannung zwischen Schaltergehäuse 22 und Lampenhalter 4Z

Die Schalterausführung enthält ferner einen länglichen elektrisch leitfähigen Leckstromdetektor 72, der mit seinem innenseitigen Ende in das Schaltergehäuse 22 'üneinragt und dort im wesentlichen gleiche Abstände d von den stationären Kontakielementen 52', 54' einhält, siehe Fig. 10. Diese Abstände tfshd vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1,0 mm groß, können aber auch je nach den vorhandenen Größenverhältnissen der Kontaktelemente und dgl. variieren. Der durch eine Schweißstelle 76 oder auf andere Weise an einem Innenwandabschnitt des Schaltergehäuses 22 befestigte Leckstromdetektor 72 ist nach vorn auf die Rückwand des Lampenhalters 42 gerichtet und beim vorliegenden Ausführungsbeispieä mittels einer elektrisch leitenden vorgespannten Schraubenfeder 78 elektrisch an die zweit«: Neonlampe 66 angeschlossen. Diese Schraubenfeder 7H ist zwischen der Rückseite des Lampenhalters 42 und einem mittleren Flansch 74 des Leclistromdtnektors 72, der vorzugsweise als mit einem elektrisch leitenden korrosionsfesten Überzug wie Messing, Silber od. dgl. beschichteter Stab ausgebildet ist, eingespannt.

Solange sich die Schalterausführung im ordnungsgemäßen Zustand befindet und ihre stationären Kontaktelemente 52,52', 54,54' einschließlich der Kontaktbrükke 56 nicht durch Kohlenstoffpartikel überbrückt, also elektrisch voneinander isoliert sind, bleibt die zweite Neonlampe 66 ausgeschaltet Gemäß F i g. 11 brennt dann nur die erste Nionlair.pe 44, wobei die bewegliche Kontaktbrücke 56 die stationären Kontakte 54, 54' überbrückt. Sie könnte aber auch am ersten Kontaktpaar 52, 52' anliegen, wobei die Neonlampe 44 nicht

brennen würde.

Haben sich jedoch zwischen den stationären Kontaktelementen 52', 54' und von diesen zum Leckstromdetektor 72 feine Kohlenstoffpartikel abgelagert, dann bilden sie die in F ig. 12 mit Q, Q bezeichneten Leckstrompfade, über die jetzt auch auf dem Wege über den Leckstromdetektor 72 die zweite Neonlampe 66 mit Spannung versorgt wird. Das Bedienungspersonal der Werkzeugmaschine erkennt nunmehr eine Lichtentwicklung hinter dem zweiten Anzeigefenster 62 der Frontabdeckung 32 und weiß, daß in dem betreffenden Schalter Leckströme auftreten.

Die sich daraus ergebenden Vorteile des Schalters sind bereits in der Beschreibungseinleitung dargelegt worden.

Das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung kann abgewandelt werden. Beispielsweise läßt sich die Schalterhaiigninne ^si(li so modifizieren, daß jedem vorhandenen Paar stationärer Kontaktelemente eine eigene Kontaktbrücke zugcordnet ist. Ferner können die beiden Paare stationärer Kontaktelemente durch eine Schaltereinheit ersetzt werden, welche entweder nur einen oder mehr als zwei Sätze von parallel angeordneten Kontaktelememipaaren besitzt. Ferner können die den Schaltzustand anzeigende Lampe 44 und/oder die Leckstrom-Anzeigelampe 66 durch eine andere Gasentladungslampe oder eine Glühlampe ersetzt werden. Ferner eignet sich die Schalterausführung nicht nur als Endschalter, wie hier beschrieben, sondern für jede beliebige elektromechanisehe Schalteinrichtung. Falls erwünscht, kann mit der optischen Leckstromanzeige auch eine akustische Warneinrichtung gekoppelt sein, beispielsweise in Form eines Summers.

35

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

55

60

Claims (1)

1. Patentansprüche:
   1. Schalter mit

   — einer Kontaktbrücke (56) und

   — zumindest einem Satz stationärer Kontaktelemente (52,52*), die über eine Einschaltzustand-Anzeigeeinrichtung (44) überbrückt sind, gekennzeichnet durch

   — eine Leckstrom-Anzeigeeinrichtung (66), deren einer Anschluß direkt mit einem ersten der beiden Kontaktelemente (52) und dessen anderer Anschluß mit einem Leckstrom-Detektorelement (72) verbunden ist, das so nahe an dem zweiten (52*) der beiden Kontaktelemente angebracht ist, daß innerhalb des Schalters abgeschiedene elektrisch leitfähige Teilchen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Leckitrom-Detektorelement (72) und dem zweiten Kontaktelemeni (52") herstellen können.