DE3126958C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter, insbesondere
einen Sprungmagnetschutzschalter nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Kompakte Sprungmagnetschutzschalter sind beispielsweise in
den US-PS 38 06 848 und 41 17 285 beschrieben. Bei den in
diesen US-PS beschriebenen Vorrichtungen wird ein Kipphebel
mechanismus durch Anziehung eines Ankers an einen Elektro
magneten ausgelöst, wenn der die Spule des Elektromagneten
durchfließende Strom eine vorbestimmte Größe übersteigt.
Dabei ist ein bewegbarer Kontaktteil des Schutzschalters mit
einer Übermittenfeder (Kippfeder) so verbunden, daß der Kon
takt beim Auslösen mit einer eindeutigen Schnapp- oder Sprung
wirkung öffnet und dadurch eine Lichtbogenbildung am Kontakt
weitgehend verhindert wird. Die Übermittenfeder wirkt auch
als bewegbarer Kontaktteil, wenn der Schutzschalterkontakt
von Hand geöffnet oder geschlossen wird. Dieses mit Schnapp-
oder Sprungwirkung erfolgende Öffnen und Schließen des Schutz
schalterkontakts bei manueller Betätigung hat den Vorteil,
daß eine zögernde oder schleppende Betätigung des Kontakts,
die eine Beschädigung des Schutzschalters zur Folge
hätte, unmöglich ist.
Die in den obengenannten US-PS beschriebenen Hebelmechanismen
sind vom Kipphebel-, Schwinghebel- oder Gleichttakttyp. Wäh
rend diese Hebelmechanismen für bestimmte Betätigungen bzw.
Anwendungsfälle zweckmäßig sind, sind in anderen Anwendungs
fällen Druck/Zug- bzw. Gegentakt-Hebelmechanismen erforderlich. In noch an
deren Fällen wird ein Mechanismus benötigt, mit dem der
Schutzschalter von Hand in die Kontaktschließstellung ge
bracht werden kann, ein manuelles Öffnen des Schutzschalter
kontakts jedoch verhindert ist.
Schutzschalter der eingangs genannten Art
sind häufig in Schalttafeln o. dgl. einge
baut, in denen zahlreiche Schutzschalter in aus waagerechten
Reihen (Zeilen) und lotrechten Reihen (Spalten) bestehenden
Feldern angeordnet sind. Beispielsweise bauen die Hersteller
von elektronischen Rechnern oftmals je einen Schutzschalter
in jede einzelne Stromversorgungsleitung ein, um im Fall einer
elektrischen Störung in einem bestimmten Abschnitt des Rech
ners eine Auswirkung und Beeinträchtigung bei anderen Ab
schnitten zu vermeiden. Bei Großrechneranlagen sind häufig
50-100 oder mehr Schutzschalter vorhanden, die normaler
weise in einem Schrank in Feldern angeordnet sind.
Hierbei ist es wünschenswert, eine schnelle Sichtprüfung zu
gestatten, um festzustellen, welche(r) Schutzschalter von den
50-100 oder mehr Schutzschaltern in einem Schrank infolge
einer elektrischen Überlastung ausgelöst worden ist (sind).
Bei anderen Anlagen ist ein Schutzschalter er
forderlich, der nicht von Hand auslösbar ist. Beispielsweise
ist es auf dem Gebiet der medizinischen elektronischen Ge
räte wünschenswert, Schutzschalter in hochentwickelten
elektronischen Überwachungs- und/oder Lebenserhaltungsge
räten vorzusehen. Im Betrieb eines solchen Geräts kann ein
versehentliches manuelles Öffnen von Schutzschaltern offen
sichtlich äußerst schwere und sogar fatale Folgen haben. In
diesem Fall wird daher ein Schutzschalter benötigt, der nicht
versehentlich von Hand ausgelöst werden kann. Außerdem sollte
ein solcher Schutzschalter eine schnelle Sichtermittlung
einer Kontakt-Offenstellung erlauben.
Ein Schutzschalter der eingangs genannten Art ist aus der
US-PS 29 58 751 bekannt. Dieser bekannte Schutzschalter kann
durch langsames Betätigen Schaden nehmen, weil die Schaltge
schwindigkeit des bewegbaren Kontaktteiles abhängig von
der Bewegung der Einschalttaste ist. Er kann außerdem auch
noch durch Verdrehen der Einschalttaste Schaden nehmen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Schutzschalter
zu schaffen, der eine größere Schaltleistung und einen
Schutz gegen falsche Handhabung aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einem Schutzschalter nach dem Ober
begriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in
dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Patentansprüchen 2 bis 8.
Die Erfindung sieht in einer Ausführungsform einen Schutz
schalter vor, der nicht von Hand in die Kontakt-Offenstellung
auslösbar ist. In anderer Ausführungsform ermöglicht die Er
findung einen durch Druck/Zug ("Gegentakt") betätigbaren
Schutzschalter. Durch Sichtprüfung kann auf einfache Weise
ein jeweils ausgelöster Schutzschalter ohne die Notwendigkeit
für zusätzliche elektrische Stromkreis mit Glühlampenan
zeigern, die durchbrennen können, aufgefunden und ggf. ge
öffnet werden.
In spezieller Ausführungsform schließt die Oberseite der
Einschalttaste in ihrer Kontakt-Schließ
stellung bündig mit der Oberseite der Einschalttaste-Bohrung
ab. In anderer Ausführungsform ist die Einstelltaste an ihrem
Ende mit einem Knopf versehen, der ein manuelles Öffnen er
möglicht und der in einer beliebigen von mehreren an sich
möglichen Stellungen ausgerichtet werden kann, so daß eine
zweckmäßige Lage von in die Stirnfläche des Knopfes einge
prägten Beschriftungen oder Zeichen unabhängig von der
Orientierung des Schutzschalters in seiner Einbauanordnung
aufrechterhalten werden kann.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines
Sprungmagnetschutzschalter-Gehäuses zur Veranschauli
chung des Schutzschalters
gemäß der Erfindung in der Kontakt-Offen
stellung,
Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung des Schutzschalters
in der Kontakt-Schließstellung,
Fig. 3A und 3B eine Seitenansicht bzw. eine Stirnseitenan
sicht eines zweiten Lenkerglieds,
Fig. 4A und 4B eine Seitenansicht bzw. eine Stirnseitenan
sicht eines ersten Lenkerglieds,
Fig. 5A und 5B eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenan
sicht bzw. eine Stirnseitenansicht einer speziellen
Ausführungsform einer Einschalttaste und
Fig. 6A und 6B eine Schnittansicht bzw. eine Stirnseitenan
sicht einer der Einschalttaste gemäß Fig. 5A und 5B
verwendeten Kappe.
Der Schutzschalter gemäß der Erfindung wurde
speziell ausgehend von einem Sprungmagnetschutzschalter
der in der bereits genannten US-PS 41 17 285 beschriebenen Art
entwickelt.
Fig. 1 veranschaulicht einen Schnapp- oder Sprungmagnetschutz
schalter
in seiner Kontakt-Offenstellung.
Der eigentliche Schutzschaltermechanismus ist in einem iso
lierenden Gehäuse 10, im allgemeinen aus Kunststoff o. dgl.
bestehend, untergebracht. Die Oberseite 12 des Gehäuses 10
weist einen Ansatz 14 und einen mit Gewinde versehenen An
guß 16, die beide von einer Einschalttaste-Bohrung 18
zur Führung einer länglichen Einschalttaste 20
durchsetzt werden.
Vom unteren Ende der Einschalttaste
20 stehen zwei im wesentlichen parallele Flansch
teile 22 a, 22 b nach außen ab, wobei die Einschalttaste 20
von einer Bohrung 24 durchsetzt wird. Vorzugsweise ist die
Bohrung 24 in dem die Flanschteile 22 a, 22 b aufweisenden Ab
schnitt der Einschalttaste 20 so angeordnet, daß ihre Mittel
linie die Längsachse der Einschalttaste 20 schneidet.
Ein erstes Einschalttaste-Lenkerglied 26 (im Patentanspruch 3 "zweites Lenkerglied" genannt) ist am einen Ende mit der
Endschalttaste 20 mittels eines Schwenkzapfens 28 verbunden,
der die Bohrung 24 und eine entsprechende Bohrung 30 im
Lenkerglied 26 durchsetzt. Das andere Ende dieses Lenker
glieds 26 weist eine Bohrung 31 auf, die von einem Schwenk
zapfen 33 durchsetzt wird, welcher das Lenkerglied 26
schwenkbar mit dem einen Arm eines noch zu beschreibenden
zweiten Lenkerglieds 32 (im Patentanspruch 3 "erstes Lenkerglied" genannt) verbindet.
Neben dem Innenende der Bohrung 18 ragt von der Oberseite
des Gehäuses 10 ein im wesentlichen flacher Leitflansch 34
nach unten. Gemäß den Fig. 1 und 2 befinden sich die Flansch
teile 22 a und 22 b auf beiden Seiten des Leitflansches 34, so
daß sie eine Drehung der Einschalttaste 20 verhindern. Hier
durch wird u. a. verhindert, daß unzulässige Torsionskräfte
auf die Lenkerglieder 26 und 32 und über diese auf den
Sperrmechanismus des Schutzschalters übertragen werden. Der
Sperrmechanismus und der Sprungkontaktmechanismus sind in
den eingangs genannten US-PS 38 06 848 und 41 17 285 näher erläutert.
Das zweite Lenkerglied 32 ist in den Fig. 3A und 3B näher
dargestellt. Es weist eine erste durchgehende Bohrung 36
zur schwenkbaren Verbindung des Lenkerglieds 32 mit einem
Schutzschalter-Hauptrahmen 38 mittels eines Schwenkzapfens
40 auf, welcher sich durch die Bohrung 36 zu den gegenüber
liegenden Seitenteilen des Rahmens 38 erstreckt. Eine zweite
Schwenkzapfen-Bohrung 42 befindet sich am Endabschnitt eines
Arms 32 a des Lenkerglieds 32, während eine dritte Schwenk
zapfen-Bohrung 44 am Endteil eines zweiten Arms 32 b des
Lenkerglieds 32 vorgesehen ist. Vorzugsweise ist das Lenker
glied 32 so gegabelt, daß jeder Arm 32 a und 32 b gemäß Fig. 3B
aus zwei parallelen Armteilen 32 a bzw. 32 b besteht.
Ein Kurvenglied 58 als Teil des
Sperrmechanismus befindet sich zwischen den parallenen Armen
32 b und ist mit dem Lenkerglied 32 mittels eines
Schwenkzapfen 56 verschwenkbar verbunden, welcher miteinander
fluchtende Bohrungen 44 im Kurvenglied 58 durchsetzt. Auf
ähnliche Weise liegt das erste Lenkerglied 26 zwischen den
parallelen Armteilen 32 a, und es ist an diesen mittels eines
Schwenkzapfens 33 angelenkt, welcher die Bohrung 31 im Len
kerglied 26 sowie entsprechende Bohrungen 44 in den parallelen
Armteilen 32 b durchsetzt.
Die Arme 32 a und 32 b des Lenkerglieds 32 liegen in einer
günstigen und betrieblich vorteilhaften Beziehung zueinan
der. Gemäß Fig. 3A bilden eine erste Gerade S, welche die
Mittelpunkte der Bohrungen 36 und 42 verbindet, sowie eine
zweite, die Mittelpunkte der Bohrungen 35 und 44 verbindende
Gerade T zwischen sich einen Winkel R, der im allgemeinen
45-90° und bevorzugt 50-55° beträgt. In bevorzugter Aus
führungsform beträgt der Winkel R etwa 52°.
Weiterhin muß die Länge des Arms 32 b und speziell der Abstand
zwischen den Zentren der Bohrungen 36 und 44
so groß sein, daß der Sperrmechanismus und der bewegbare
Kontaktträger gegen die Kraft einer Über
mittenfeder so weit nach unten bewegbar sind, daß der be
wegbare Kontaktträger und das bewegbare Kontaktblatt über die
Mittenebene der Übermittenfeder hinaus verlagerbar sind. Bei dieser Be
wegung wird die Kontaktöffnungskraft zu einer Schließkraft,
wobei der bewegbar Kontaktteil in Schließlage gegen den fest
stehenden Kontaktteil schnappt oder springt.
Die Be
wegungsstrecke der Einschalttaste 20 muß so groß sein, daß sich
das Lenkerglied 32 in seine Sperrstellung
verdrehen kann. Dies erfolgt dann, wenn sich das Lenkerglied 32
- (a) aus der Stellung gemäß Fig. 1,
- (b) über die Stellung, in welcher ein durch einen Schwenkzapfen 56 gebildeter Drehpunkt (zwischen Sperrmechanismus und Lenkerglied 32) sowie andere Sperrmechanismus-Drehpunkte entsprechend Schwenkzapfen 60 und 82 auf einer geraden Linie aufeinander ausgerichtet sind, und
- (c) im Bogen in die Stellung gemäß Fig. 2 bewegt, wobei die Resultierende der Drehkräfte in Richtung des Pfeils F wirkt. In dieser Stellung legt sich der Schwenk zapfen 56 unter Verhinderung einer Weiterdrehung des Lenkerglieds 32 an den Rahmen 38 an.
Das Auslösen des Sperrmechanismus erfolgt auf die in der
US-PS 38 06 848 be
schriebene Weise. Wenn der Schutzschalter ausgelöst
wird, bewegt sich der Sperrmechanismus so, daß das Lenker
glied 32 entgegengesetzt zum Pfeil F (gemäß den Fig. 1 und 2
entgegen dem Uhrzeigersinn) verdreht wird. Diese Drehung des
Lenkerglieds 32 entgegen dem Uhrzeigersinn wird durch das
Lenkerglied 26 in eine Längsbewegung der
Einschalttaste 20 umgesetzt, so daß sich letztere unter der
Vorbelastungskraft einer Feder 52 in die Kontakt-
Offenstellung bewegt. Vorzugsweise ist die Feder 52 um den
Schwenkzapfen 40 herumgewickelt und mit einem Schenkel ver
sehen, der sich am Schwenkzapfen 56 abstützt.
In spezieller Ausführungsform besitzt die Einschalttaste 20
eine solche Länge, daß ihre Oberseite in der "Rückstell"-
bzw. Kontakt-Schließstellung (Fig. 2) bündig mit der Ober
seite des Angusses 16 abschließt. Durch diese Ausbildung wird
ein versehentliches manuelles Öffnen des Schutzschalters
in den Fällen verhindert, in denen dies, etwa im Fall
von medizinischen elektronischen Geräten, verhängnisvolle
Folgen haben könnte.
Bei der in den Fig. 5A, 5B und 6A, 6B dargestellten abgewan
delten Ausführungsform weist die Einschalttaste 20
einen Fortsatz 21 verkleinerten Durchmessers auf, der an sei
nem Ende mit rechtwinklig zueinander verlaufenden Einschnit
ten versehen ist. Eine Kappe 62 weist eine
axiale Hülse 64 auf, die auf den dünneren Fortsatz 21 der
Einschalttaste 20 aufschiebbar ist, wobei ein Steg 66 in den
einen oder anderen der einander kreuzenden Schlitze en
führbar ist. Auf diese Weise kann die als Drucktaste
dienende Kappe 62 in einer beliebigen von vier verschiedenen
Lagen ausgerichtet werden, abhängig davon, wie der Schutz
schalter (waagerecht oder lotrecht) in eine entsprechende
Schalttafel eingebaut ist. Demzufolge kann in vorteilhafter
Weise eine normalerweise in die Oberseite der Kappe 62 ein
geprägt Beschriftung (z. B. die Nennstromangabe für den
Schutzschalter) zur Erleichterung des Ablesens zweckmäßig
ausgerichtet werden.
Bei der Ausführungsform mit der Einschalttaste gemäß Fig. 5
und 6 kann der Schutzschalter mit einer sog. Druck/Zug-Be
tätigung von Hand geöffnet und
geschlossen werden.
Wie sich aus vorstehender Beschreibung ergibt, wird mit der
Erfindung somit ein
Schutzschalter mit Schnapp- oder Sprungschal
terfunktion (Drucktasten-Schutzschalter) geschaffen. In einer Ausführungsform hat
der erfindungsgemäße Schutzschalter als Druck
tasten-Sprungmagnetschutzschalter die Fähigkeit, ein
versehentliches manuelles Öffnen zu verhindern. Eine zweite
Ausführungsform der Erfindung zeigt einen durch Druck/Zug
ein/ausschaltbaren Magnetsprungschutzschalter (Gegentakt
schalter).
Der er
findungsgemäße Schutzschalter kann somit sowohl als Gegen
taktschalter mit Überstromfunktion als auch als Druck
tasten-Schutzschalter mit Schutz gegen manuelle Auslösung
eingesetzt werden.
Claims (9)
1. Schutzschalter, insbesondere Sprungmagnetschutzschalter,
mit:
- - einem elektrisch isolierenden Gehäuse (10),
- - einem im Gehäuse (10) angeordneten Überstromfühler,
- - einem feststehenden und einem bewegbaren Kontaktteil im Gehäuse (10),
- - einem Sperrmechanismus,
- - einer Einrichtung zum Auslösen des Sperrmechanismus in Abhängigkeit von einem festgestellten Überstrom und zu seiner Bewegung zwischen Kontakt-Offen- und Schließ stellungen,
- - einer im Gehäuse (10) ausgebildeten Einschalttaste- Bohrung (18),
- - einer die Bohrung (18) durchsetzenden, länglichen Einschalttaste (20),
- - Mitteln (22 a, 22 b, 34) zur Ermöglichung einer Axialbe wegung der Einschalttaste (20) zwischen einer ersten bzw. Kontakt-Offenstellung und einer zweiten bzw. Kontakt-Schließstellung bei gleichzeitiger Verhinderung einer Drehung der Einschalttaste (20),
- - einer die Einschalttaste (20) mit dem Sperrmechanismus verbindenden Lenkereinheit (26, 32), die eine im we sentlichen lineare Bewegung der Einschalttaste (20) in eine Drehbewegung der Lenkereinheit (26, 32) umzu wandeln vermag, um den Sperrmechanismus in die Kontakt- Schließstellung zu drängen, wobei die Lenkereinheit die Einschalttaste (20) bei deren manuell erfolgender Bewe gung aus der ersten in die zweite Stellung in letzterer zu halten vermag und ein Auslösen des Sperrmechanismus sowie ein Öffnen des Kontakts unabhängig von der Bewegung der Einschalttaste (20) zuläßt, und
- - weiteren Mitteln (52), welche die Einschalttaste (20) bei Auslösung des Sperrmechanismus durch den Überstrom fühler normalerweise in die erste bzw. Kontakt-Offen stellung vorbelasten,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine der Übermittenfeder aufweisende, mit dem beweg baren Kontaktteil gekoppelte Einrichtung den Kontakt mit einer Schnappwirkung öffnet und schließt, daß
- - von der Innenoberseite des Gehäuses (10) neben der Ein schalttaste-Bohrung (18) ein flacher Leitflansch (34) nach unten ragt und daß
- - von der Einschalttaste (20) zwei im wesentlichen parallele Flanschteile (22 a, 22 b) nach außen abstehen, die mit dem Leitflansch (34) zusammenwirken.
2. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einschalttaste (20) einen am einen Ende zur schwenkbaren
Anbringung der Lenkereinheit (26, 32) geschlitzten, läng
lichen Stab (23) sowie die zwei von diesem auf gegenüberlie
genden Seiten abstehenden und den Leitflansch (34) umfassen
den, im wesentlichen parallelen Flanschteile (22 a, 22 b)
aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen den Flanschteilen
(22 a, 22 b) etwas breiter ist als die Dicke des Leitflansches
(34), um eine ungehinderte Längsverschiebung des Stabs (23)
und der Flanschteile (22 a, 22 b) längs des Leitflansches (34)
zu erlauben, und wobei sich einer der Flanschteile (22 a,
22 b) an den Leitflansch (34) anlegt, wenn auf den Stab
eine Dreh- oder Torsionskraft einwirkt.
3. Schutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lenkereinheit (26, 32) ein mittels eines
ersten Schwenkpunkts (56) mit dem Sperrmechanismus und mit
tels eines zweiten Schwenkpunktes (40) mit einem Rahmen
(38) des zweiten Lenkerglied (26) umfaßt, das am einen
Ende mit einem dritten, zwischen erstem und zweitem Schwenk
punkt (56, 40) liegenden Schwenkpunkt (33) verbunden ist.
4. Schutzschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der durch eine erste, durch die Zentren von erstem
und zweitem Schwenkpunkt (56, 40) verlaufende Gerade
einerseits und eine zweite, durch die Zentren von zweitem
und drittem Schwenkpunkt (40, 33) andererseits verlaufen
de Gerade eingeschlossene Winkel weniger als 90° beträgt.
5. Schutzschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der genannte Winkel größer ist als 45°.
6. Schutzschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der genannte Winkel kleiner ist als 55°.
7. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einschalttaste (20) an ihrem
Außenendteil einen mit Flansch (62) versehenen Fortsatz
(64) zur Ermöglichung eines Erfassens der Einschalttaste
(20) von Hand, um sie manuell in die Kontakt-Offenstellung
zu bringen, aufweist.
8. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberseite der Einschalttaste (20)
in der Kontakt-Schließstellung bündig mit der Oberkante
der Bohrung (18) abschließt und in der Kontakt-Offen
stellung aus dieser Bohrung (18) herausragt.
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Legal Events
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Representative=s name: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZ |
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