DE3427848C2 - Elektrischer Schalter mit einem Überstromauslöser - Google Patents

Abstract

Ein elektrischer Schalter, der einen Stromkreis unterbrechen kann, wenn ein einen Nennstrom überschreitender Überstrom durch den elektrischen Schalter fließt oder im Falle eines Kurzschlußstromes. Ein elektrischer Strompfad im elektrischen Schalter ist teilweise durch einen Arm aus magnetischem Material eingesetzt, wobei eine bewegliche Kontaktgeberplatte eines Schließers und ein an einem Ende des Haltearmes verschwenkbar gelagerter Anker sowie eine Zugfeder zwischen dem anderen Ende des Ankers und der beweglichen Kontaktgeberplatte zur Erzielung eines Kontaktdruckes vorgesehen sind. Der durch den elektrischen Pfad fließende Überstrom bewirkt, daß eine Magnetkraft in den Haltearm induziert wird, so daß der Anker gedreht wird, um die Richtung zu ändern, in welcher die Federkraft der Zugfeder auf die bewegliche Kontaktgeberplatte wirkt, wobei die letztere den Schließer öffnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Gattung. Ein derartiger Schalter ist aus der US-PS 36 63 903 bekannt. Neben dem durch den Überstromdetektor betätigten Überstromauslöser ist ein weiterer Überstromauslöser vorgesehen, der aus Joch und Anker besteht und eine Abhebebewegung der beweglichen Kontaktplatte einleitet, noch bevor das Schaltschloß unter der Wirkung des ersten Überstromauslösers die Kontaktöffnungsbewegung einleitet. Hierzu wirkt der Anker unmittelbar auf das den Kontakten abgewandte Ende der als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Kontaktplatte. Durch Verkippen der Kontaktplatte wird die Wirkungslinie der an der Kontaktplatte angreifenden Zugfedern so weit über den Drehpunkt der Kontaktplatte in Öffnungsrichtung verlagert, daß die zunächst die Kontaktkraft erzeugende Kraft der Zugfedern die Öffnungsbewegung der Kontaktplatte vollendet. Nachteilig ist der hierzu vorgesehene, komplizierte Verlauf des Strompfades, die erhebliche, von der das Joch und den Anker umfassenden Magnetanordnung aufzubringende Kraft, sowie der Umstand, daß es sich nicht um eine echte Sprunganordnung handelt, da sich in einem bestimmten

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bilen Gleichgewichtszustand befindet, weil die Wirkungslinie der Zugfedern durch den Drehpunkt der Kontaktplatte verläuft.

Aus der DD-PS 29 555 ist ein Schalter mit Überstromauslöser bekannt, bei dem ein U-förmiges Joch aus magnetischem Werkstoff, durch das eine Verbindungslitze zwischen der Kontaktplatte und eine der äußeren Anschlußklemmen hindurch verläuft, bei Überstrom auf das freie Ende der als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Kontaktplatte drückt und damit den Kontakt öffne*. Dem Vorteil eines einfachen Veriaufes des Strompfades und eines sehr geringen Aufwandes steht der Nachteil gegenüber, daß keine Sprungmechanik vorgesehen ist, so daß eine erhebliche Gefahr des Verschweißens der Kontakte besteht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter der einleitend angegebenen Art zu

ίο schaffen, bei dem die Kontaktplatte mit einer von dem Schaltschloß unabhängigen Sprungmechanik ausgerüstet ist, die eine nur geringe Auslösekraft erfordert, welche durch eine Magnetanordnung erzeugbar ist die keine komplizierte Führung des Strompfades benötigt

Diese Aufgabe ist bei einem Schalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 durch die in dessen Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst

Der Anspruch 2 ist auf eine bevorzugte Ausführungsform gerichtet

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Schalters nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht des Schalters mit geschlossenen Kontakten;
F i g. 2 eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Teile des Schalters nach F i g. 1;

F i g. 3 eine Seitenansicht entsprechend F i g. 1, jedoch mit durch Handbetätigung geöffneten Kontakten;

F i g. 4 eine Seitenansicht entsprechend F i g. 1, jedoch mit durch Überstromauslösung geöffneten Kontakten; und

F i g. 5 bis 8 Seitenansichten der im Rahmen der Erfindung funktionswesentlichen Teile des Schalters zur Erläuterung deren Funktion.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen elektrischen Schalter 10 mit einem Gehäuse aus einer Basis 11 und einem Deckel 12. Das Gehäuse enthält einen Schließer 13 in Wirkverbindung mit einem handbetätigten Glied 14 für den beweglichen Kontakt, einen Überstromdetektor 15 in Wirkverbindung mit einer Einrichtung 16, die bei

Überstrom das handbetätigte Glied 14 sowie den Schließer 13 in ihre Auslösestellung bringt, sowie eine Lichtbogenunterdrückungseinrichtung 17 in der Nähe des Schließers 13.

Der Schließer 13 umfaßt eine Platte 20 mit einem festen Abreißkontakt 21 auf ihrer Oberseite. Diese Platte 20 hat einen Vorsprung in Form einer festen Kontaktgeberplatte 22, die sich in Richtung auf die Mitte des Bodenteils der Basis 11 erstreckt. Die beiden Platten 20 und 22 sind an einem Joch 23 befestigt, das einen magnetischen Pfad bildet der den Lichtbogen gegen die Einrichtung 17 treibt. Die Kontaktgeberplatte 22 trägt oberseitig neben der Platte 20 einen festen Hauptkontakt 24. Das andere Ende der Platte 22 ist mit einer Anschlußplatte 25 verbunden, die sich entlang dem Bodenteil der Basis 11 in der entgegengesetzten Richtung wie die Kontaktgeberplatte 22 erstreckt, so daß sich zusammen mit der Kontaktgeberplatte 22 eine U-Form ergibt. Die Anschlußplatte 25 ist mit einer Anschlußklemme verbunden.

co Eine bewegliche Kontaktmatte 27 ist über einen Drehzapfen 29 schwenkbar an einem Haltearm 28 aus magnetischem Werkstoff gehalten, der als Joch mit etwa U-förmigem Querschnitt wirkt. Die Kontaktplatle 27 trägt unterseitig einen beweglichen Hauptkontakt 30 gegenüber dem festen Hauptkontakt 24 und oberseilig einen beweglichen Abreißkontaktgeber 32, der in Richtung auf die Lichtbogenunterdrückungseinrichtung 17 schräg nach oben vorspringt. Der Abreißkontaktgeber

32 trägt unterseitig einen beweglichen Abreißkontakt 31 gegenüber dem feststehenden Abreißkontakt 21. An der beweglichen Kontaktplatte 27 sind mit ihr durch Stifte verbundene Platten 34a und 346 mit sich nach vorne erstreckenden Vorsprüngen 33a und 336 befestigt Durch die Vorsprünge 33a und 336 erstreckt sich ein Stützstift 36, an dem Flanschplatten 35a und 356 befestigt sind. Der bewegliche Abreißkontaktgeber 32 verläuft bogenförmig und erstreckt sich unterhalb des Stützstiftes 35. Der Abreißkontaktgeber 32 liegt mit seiner oberen Oberfläche an einem eine Aufwärtsbewegung verhindernden Glied 38 an, das am Stützstift 36 schwenkbar gelagert und durch eine auf den Stützstift 36 angeordnete Feder 37 belastet ist

Der Haltearm 28 ist zwischen zwei Seitenrahmen 40a und 406 verschwenkbar gelagert Diese haben Vorsprünge 41a und 416 (vgl. Fig.2), welche in entsprechende Löcher 39 in den beiden Seitenflächen des Haltearmes 28 eingreifen. Die Seitenrahmen 40a und 406 sind an ihren unteren Enden durch Schrauben an der Bodenfläche der Basis 11 befestigt und stehen parallel aufrecht innerhalb des Gehäuses. Zwei parallel verlaufende Anker 42 (von weichen nur einer sichtbar ist) aus magnetischem Material sind mit den Seitenwänden des Haltearmes 28 verschwenkbar verbunden. Sie haben hierzu an ihrem einen Ende eine Ausnehmung für den Drehzapfen 29, der über die Seitenwände des Haltearmes 28 vorsteht. Die anderen Enden der Anker 42 sind unterhalb des Hinterendes des Haltearmes 28 durch eine Querstange 42a aus magnetischem Material mitdnander verbunden. Ein Verriegelungsstift 43 greift an den gleichen Enden der Anker 42 an. Der Verriegelungsstift 43 trägt an seinen beiden überstehenden Enden zwei Flanschplatten 44 (wovon nur eine sichtbar ist). Zwei Doppel-Zugfedern 45a und 456 sind zwischen den Flanschplatten 44 und den Flanschplatten 35a bzw. 356 an den Enden des Stützstiftes 36 der beweglichen Kontaktplatte 27 vorgesehen. Ein hohler Verriegelungsvorsprung 46 befindet sich auf der hinteren, oberen Fläche des Haltearmes 28 und hat Nasen 47a und 476 mit nach oben offenen Einkerbungen, die einen Haltestift 48 aufnehmen, an dessen Enden zwei Zugfedern 49 (wovon nur eine sichtbar ist) angreifen, die an den vorspringenden Enden des Verriegelungsstiftes 43 befestigt sind. Der Anker 42 ist durch die Zugfedern 45a, 45ö bzw. 49 in unterschiedliche Richtungen vorgespannt. Wenn sich eine den Stützstift 36 mit dem Verriegelungsstift 43 verbindende Linie in Kontaktschließungs- und Kontaktöffnungsrichtung über den Drehzapfen 29 der beweglichen Kontaktplatte 27 hinaus verschiebt, wobei der Stift bzw. Zapfen als toter Punkt der Federkraft der Federn 45a bzw. 456 wirkt und die Anker 42 die Schwingbewegung der beweglichen Hauptkontaktplatte 27 umkehren. Wenn mehrere Schalter parallel angeordnet sind, wird eine Verriegelungsstange 50 (vgl. Fig. I) durch die entsprechenden Verriegelungsvorsprünge 46 hindurch eingesetzt, so daß ein von einem der Schalter erfaßter Überstrom alle Kontakte auch der anderen Schalter gleichzeitig öffnen läßt.

Der Hakearm 28 ist durch ?in? V?rbind^|jn"sste-^n|'? 51 mit unteren Verbindungsgliedern 52 (in Fig. 1 gestrichelt gezeichnet) gekoppelt; diese sind durch einen Verbindungsstift 54 mit zwei oberen Verbindungsgliedern 53 verbunden, die mit dem mittleren Bereich eines Auslösearmes 55 schwenkbar verbunden sind, der sich im wesentlichen horizontal und parallel zwischen den Seitenrahmen 40a und 406 erstreckt. Der Auslösearm 55 ist um eine Hülse 56 verschwenkbar, die quer an einem Ende des Armes 55 befestigt ist und mit zwei Löchern 57a und 576 in den entsprechenden Seitenrahmen 40a, 406 fluchtet Durch die Hülse 56 und die Löcher 57a, 576 erstreckt sich eine Welle 58. Zwei Rückholfedern 59 sind zwischen den vorspringenden Enden des Verbindungsstiftes 54 und dem mittleren Bereich einer U-förmigen Handhebelhalterung 60 angebracht, die an einem Handhebel 62 befestigt ist, der sich durch einen Schlitz 61 im Deckel 12 nach außen erstreckt Diese Handhebelhalterung 60 ist in den nach unten vorspringenden Enden ihrer Schenkel 63a und 636 mit Einkerbungen versehen, die in Einspränge 64a und 646 der Seitenrahmen 40a und 406 eingreifen. Wenn der Handhebel 62 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt und in eine Stellung gebracht wird, in der das freie Ende des Auslösearmes 55 festgehalten wird, befinden sich die unteren und oberen Verbindungsglieder 52 und 53 in einer gestreckten Lage, in welcher der Haltearm 28 um die Vorsprünge 41a und 416 herum abwärts geschwenkt ist, so daß die beweglichen Kontakte 30 und 31 der beweglichen Kontaktplatte 27 und des beweglichen Abreißkontaktgebers 32 die feststehenden Haupt- und Abreißkontakte 24 bzw. 21 kontaktieren. Entsprechend werden, wenn der Handhebel 62 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, die Kontakte getrennt.

Die Auslöseeinrichtung 16 umfaßt eine Haltewelle 66, die an den Seitenrahmen 40a bzw. 406 in Öffnungen 65a bzw. 656 festgelegt ist und sich durch Löcher 68a bzw. 686 in einem auf Überstrom ansprechenden Hebel 67 erstreckt. Die Seitenrahmen 40a bzw. 406 tragen ferner in Löchern 69a und 696 bzw. 70 (wobei von den letzteren in F i g. 2 nur ein Loch sichtbar ist) obere und untere Haltewellen 71 bzw. 72. Die Welle 71 ist zwischen den Wellen 58 und 66 und die Welle 72 ist unterhalb der Welle 66 angeordnet. Eingriffsglieder 73 bzw. 74 mit etwa U-förmigem Querschnitt sind auf diesen Wellen 71 bzw. 72 verschwenkbar gelagert, die sich hierzu durch Löcher 75 und 76 in den beiden Schenkelteilen der Eingriffglieder erstrecken, wobei das Glied 73 auf der oberen Welle 71 auf der Seite, die dem Seitenrahmen 406 näher liegt, und das Glied 74 auf der unteren Welle 72 näher dem anderen Seitenrahmen 40a liegt. Ein vorspringender Arm 77 des Eingriffgliedes 73 wirkt mit einem Eingriffteil 78 eines Hebels 67 zusammen, der oberhalb des Gliedes 73 angeordnet ist. Das Eingriffglied 74 steht mit einem vorspringenden Arm 79 mit der Innenkante des Eingriffteils 78 des Hebels 67 in Eingriff.

Ein Einklinkglied 80 ist auf der Welle 71 zwischen den Eingriffgliedern 73 und 74 befestigt. Das Vorderteil 81 des Einklinkgliedes 80 steht mit der Oberseite des freien Endes des Auslösearmes 55 in Eingriff. Eine Diagonalkante 82 eines Seitenschenkels des Einklinkgliedes 80 steht mit einer Diagonalkante 83 des Eingriffgliedes 74 auf der Seite des Seitenrahmens 40a in Eingriff und ein vorspringender Armbereich 84 des anderen Seitenschenkels des Einklinkgliedes 80 steht mit der unteren Fläche des Eingriffteils 78 des Hebels 67 in Eingriff. Auf die den Hebel 67 tragende Haltewelle 66 ist eine Schraubenfeder 85 aufgeschoben, deren eines Ende an der oberen Kante eine«; Fndes des Hehels 67 und deren anderes Ende an der unteren Haltewelle 72 anliegt, so daß der Hebel 67 nach unten belastet ist. Eine weitere Schraubenfeder 86 ist auf die Haltewelle 71, die das Einkünkglied 80 und das Eingriffglied 73 trägt, aufgeschoben. Das eine Ende der Schraubenfeder 86 liegt an der Innenfläche des Einklinkgliedes 80 an, der mittlere Bereich liegt an einem Zungenteil 87 des Eingriffgliedes 74 an und das andere Ende stützt sich gegen die Halte-

welle 72 über eine Nase 88 des Eingriffgliedes 74 ab, so daß die Federkraft über die Unterseite des Armes 79 des Eingriffgliedes 74 auf das Eingriffteil 78 des Hebels 67 sowie über den vorspringenden Armbereich 84 des Einklinkgliedes 80 auf die Unterseite des Eingriffteils 78 wirkt.

Innerhalb des Haltearmes 28 verläuft eine Litze 89, deren eines Ende mit der beweglichen Kontaktplatte 27 verbunden ist, so daß der Haltearm 28 einen Teil eines magnetischen Pfades bildet, der auf eine später zu beschreibende Art und Weise wirkt, wenn ein Überstrom durch die Litze 89 fließt. Das andere, aus dem Haltearm 28 herausführende Ende der Litze 89 ist mit einem Anschlußblock 91 verbunden, der wiederum mit einer Anschlußklemme 90 verbunden ist. Eine Detektorspule 92 des Detektors 15 ist um den Anschlußblock 91 herum gewickelt. Der Detektor 15 als solcher stellt kein Merkmal der Erfindung dar. Der Detektor 15 richtet den in der Spule 92 induzierten Strom gleich und bestimmt, ob dieser Strom einen vorbestimmten Wert überschritten hat In diesem Fall übt der Detektor eine Auslösekraft auf ein mit dem Eingriffglied 73 verbundenes (nicht gezeigtes) Betätigungsverbindungsglied aus. Die Auslösekraft wird durch das Betätigungsverbindungsglied auf den vorspringenden Armteil 77 des mit dem Eingriffteil 78 des Hebels 67 in Eingriff stehenden Eingriffgliedes 73 ausgeübt und damit der Hebel 67 nach unten gedrückt, wodurch das Eingriffglied 74 von dem Eingriffteil 78 frei wird und die Diagonalkante 83 des Eingriffgliedes 74 von der Diagonalkante 82 des Einklinkgliedes 80 abhebt Als Ergebnis dreht sich das Einklinkglied 80 mit dem vorspringenden Armteil 84 und dem Zungenteil 81 im Uhrzeigersinn und wird von dem freien Ende des Auslösearmes 55 frei, so daß dieser unter der Wirkung der Rückholfeder 59 in die Auslösestellung geht. Der Hebel 67 hat einen aus dem Gehäuse herausführenden Arm 93, der die Auslösung auch von Hand gestattet

Die Lichtunterdrückungseinrichtung 17 weist die üblichen Entionisierungsgitter über der feststehenden Kontaktplatte 20 auf, um einen zwischen dem feststehenden Abreißkontakt 21 und dem beweglichen Abreißkontakt 31 entstandenen Lichtbogen zu teilen, zu kühlen und zu löschen.

Der Deckel 12 des Gehäuses ist an seiner Innenfläche mit einem Vorsprung 94 als Anschlag für die Öffnungsbewegung des Schließers 13 versehen.

Der Schalter arbeitet wie folgt: Wenn der Handhebel 62 des handbetätigten Gliedes 14 für den beweglichen Kontakt in die in F i g. 1 gezeigte Stellung gebracht wird, werden die oberen und unteren Verbindungsglieder 53 und 52 in ihre gestreckte Lage versetzt wodurch sich der Haltearm 28 senkt Infolgedessen senken sich die bewegliche Kontaktpiatte 27 und der mit dieser aus einem Stück bestehende bewegliche Kontaktgeber 32, so daß der bewegliche Hauptkontakt 30 und der bewegliche Abreißkontakt 31 des feststehenden Hauptkontakt 24 bzw. den feststehenden Abreißkontakt 21 kontaktieren. Die Federkräfte der Zugfedern 45a bzw. 45b wirken zwischen dem beweglichen und dem feststehenden Hauptkontakt 30 bzw. 24 und zwischen dem beweglichen und dem feststehenden Abreißkontakt 31 bzw. 21. Die beweglichen und feststehenden Abreißkontakte 31 und 21 eilen in Folge der durch die Feder 37 erzeugten, zusätzlichen Kontaktkraft beim Schließen den Hauptkontakten 30 und 24 vor, beim öffnen nach. Wenn der Handgriff 62 aus der Stellung gem. F i g. 1 im Uhrzeigersinn in eine Stellung gem. F i g. 3 geschwenkt wird, werden die oberen und unteren Verbindungsglieder 53 und 52 in eine abgewinkelte Lage gebracht, wodurch der Haltearm 28 nach oben verschwenkt und der Schließer 13 öffnet.

Wenn andererseits ein Überstrom oder Kurzschlußstrom zwischen den Anschlußklemmen 26 und 90 fließt, entsteht ein starkes Magnetfeld, wodurch der Anker 42 über die Querstange 42a und den Verriegelungsstift 43 an den Haltearm 28 angezogen werden. Infolgedessen schwenken die Anker 42 um die Drehzapfen 29 entgegen dem Uhrzeigersinn, so daß eine den Stützstift 36 mit dem Verriegelungsstift 43 verbindende und durch die Mitte der Zugfedern 45a und 45b verlaufende Linie höher als der den Drehpunkt der beweglichen Kontaktplatte 27 bildende Drehzapfen 29 zu liegen kommt und sich daher die Kontaktkraft zwischen den Abreiß- und den Hauptkontakten rasch verringert. Dies ist in den F i g. 5 und 6 veranschaulicht, die auch zeigen, daß die Zugfedern 49 die Schwenkbewegung der Anker 42 unterstützen und damit die Öffnungsbewegung des Schüeßers 13 beschleunigen.

Da der Überstrom gleichzeitig durch den mit der Litze 89 verbundenen Anschlußblock 91 fließt, wird der Überstrom auch durch die Detektorspule 92 des Detektors 15 erfaßt, so daß der letztere die Auslösekraft erzeugt, welche den Hebel 67 nach unten schiebt. Infolgedessen wird das Einklinkglied 80 vom oberen Ende des Auslösearmes 55 getrennt, der daraufhin unter der Wirkung der Rückholfedern 59 gegen den Uhrzeigersinn dreht wodurch der Schalter in seine Auslösestellung gem. F i g. 4 kommt. In der Auslösestellung werden die bewegliche Kontaktplatte 27 und der bewegliche Abreißkontaktgeber 32 unter der Wirkung der Rückholfeder 59 durch den Haltearm 28 gem. F i g. 7 weiter aufwärts bewegt so daß die Kontaktplatte 27 an den Anschlag 94 anschlägt und infolgedessen um ihre Drehzapfen 29 schwenkt Anschließend liegt die den Stützstift 36 mit dem Verriegelungsstift 43 verbindende Linie tiefer als der Drehzapfen 29, vgl. F i g. 8, so daß die Anker 42 unter der Wirkung der Zugfedern 45a und 45b in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter mit einem Überstromaus-· löser, bestehend au_s einem von Hand betätigbaren und durch einen Überstromdetektor auslösbaren Schaltschloß in Wirkverbindung mit einem an einem Ende schwenkbar gelagerten Haltearm (28), an dem eine Kontaktplatte (27) kippbar gelagert ist an deren freien Ende Zugfedern (45a, 456,) längs einer Wirkungslinie angreifen, die, bezogen auf die Lagerung der Kontaktplatte (27) an dem Haltearm (28), in Schließstellung der Kontakte auf der Schließseite, nach der Überstromauslösung jedoch auf der Öffnungsseite liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltearm (28) aus magnetischem Werkstoff ein U-förmiges Profil hat, durch das eine Verbindungslitze (89) zwischen der Kontaktplatte (27) und einer der äußeren Anschlußklemmen (90) hindurch verläuft und an dessen beiden Seitenflächen je ein Anker (42) nach Art eines einarmigen Hebels in der Nähe der Lagerstelle der Kontaktplatte (27) gelagert ist, und daß die von der Kontaktplatte (27) wegweisenden, freien Enden beider Anker (42) durch einen Verriegelungsstift (43) verbunden sind, an dessen Ende einerseits die anderen Enden der Zugfedern (45a, 45b) festgelegt sind und andererseits in Kontaktöffnungsrichtung vorgespannte, zweite Zugfedern (49) angreifen.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsstift (43) aus magnetischem Material besteht.