-
Überlast-Schutzschalter weisen oft einen beweglichen
Kontakt auf, der auf einem ortfesten schwenkbaren, von
einem Betätigungsmechanismus gesteuerten Blatt
angeordnet ist. Bei manchen Ausführungen werden zwei
Gelenkstücke unmittelbar mit dem schwenkbaren Blatt zum
öffnen und Schließen der Kontakte des
Überlast-Schutzschalters verbunden, wie aus Fig. 1 ersichtlich.
-
Mit zunehmenden Strom im Überlast-Schutzschalter,
könnten Druckkräfte zwischen den Kontakten zum
Auseinanderplatzen der Kontakte führen. Dieses Problem wird
dadurch beseitigt, daß die Kontaktkraft auf irgendeine
Art und Weise erhöht wird. Eine in Fig. 2 gezeigte im
Stand der Technik angewendete Methode besteht darin,
eine flache Feder und/oder eine Schraubenfeder
zwischen dem beweglichen Blatt und dem Blattträger
anzuordnen. Der untere Kontakt übt am rechten Ende des
schwenkbaren Blattes eine nach oben gerichtete Kraft A
auf die beweglichen Kontakte aus. Die zwischen
Blattträger und beweglichem Blatt angeordnete, flache
Feder übt eine beachtliche nach unten gerichtete Kraft
B nahe der Mitte des beweglichen Blattes aus. Da der
Betätigungsmechanismus mit dem Blattträger verbunden
ist und die Stellung des beweglichen Blattes über die
flache Feder kontrolliert, dient die flache Feder als
Schwenkpunkt für das bewegliche Blatt. Nachdem die
Kräfte A und B am beweglichen Blatt angreifen, wird
die resultierende, nach oben gerichtete Kraft C, vom
Leitungsende auf das als Schwenkpunkt dienende Ende
des beweglichen Blatts ausgeübt. Immer, selbst dann,
wenn sich das bewegliche Blatt öffnet, wird wegen der
Federn, die versuchen das bewegliche Blatt und dessen
Blattträger auseinanderzudrücken, eine nach oben
gerichtete Kraft auf den Schwenkpunkt des beweglichen
Blattes ausgeübt. Diese nach oben gerichtete Kraft
nutzt sowohl den Lastanschlußpunkt, als auch das
Schwenkpunktende des Blattes ab, wie durch die
gestrichelten Linien in Fig. 3 angedeutet. Der
Verschleiß des Lastanschlußpunktes und des Blattes
steigert Widerstand und Leistungsverlust des
Überlast-Schutzschalters. Der Leistungsverlust eines
Überlast-Schutzschalters ist dann von besonderer
Bedeutung, wenn der Überlast-Schutzschalter in einer
Schalttafel oder in einem anderen Gehäuse mit
spezifischen Hitzeanstiegsbegrenzungen, montiert ist.
-
Die US-A-2,600,233 beschreibt einen
Überlast-Schutzschalter mit einem beweglichen Kontaktstab 22 und
einem Schlitz 20, in dem einem Gelenkzapfen 16
aufgenommen wird, und einer unterhalb des Schlitzes 20
angeordneten Erhebung 38, auf die eine Blattfeder
angreift und drückt. Der bewegliche Kontaktstab 22
beinhaltet ferner einen Kontakt 24 zur Anlage mit einem
ortfesten Kontakt 26.
-
Die GB-A-2,033,663, EP-A-0,145,990 und GB-A-2,166,906
beschreiben verschiedene Überlast-Schutzschalter mit
erstem und zweitem beweglichen Kontakthebel, wobei
beide beweglichen Kontakthebel mit
Federbelastungsmitteln verbunden sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Überlast-Schutzschalter mit einer Schwenkanordnung
eines beweglichen Blattes zu schaffen, die einen
niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist.
-
Dieser Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde,
eine Schwenkanordnung eines beweglichen Blattes mit
einem parallel geschalteten Stromverlauf zu schaffen.
-
Ein Überlast-Schutzschalter bestehend aus: einem
ersten Kontakt, der auf einem beweglichen ersten Blatt
angeordnet ist, wobei das erste, bewegliche Blatt eine
gekrümmte Fläche hat, die mit einer ortfesten, flachen
Lastanschlußkontaktfläche so zusammenwirkt, daß sich
neben einem Ende ein freibeweglicher Schwenkpunkt
bildet; einem zweiten Kontakt, der auf einem zweiten
Blatt angeordnet ist; einem mit dem ersten,
beweglichen Blatt verbundenen Betätigungsmechanismus, wobei
der Betätigungsmechanismus das erste bewegliche Blatt
zwischen einer offenen Stellung und einer
geschlossenen Stellung bewegt, wobei in der offenen Stellung der
erste Kontakt und der zweite Kontakt getrennt sind,
und in der geschlossenen Stellung, der erste Kontakt
und der zweite Kontakt aufeinandergreifen; dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Blatt beweglich ist und
ein elastisches Element auf das zweite, bewegliche
Blatt so wirkt, daß sich der zweite Kontakt zum ersten
Kontakt hin bewegt, wobei das elastische Element den
einzigen Kontaktdruck bewirkt, wenn sich der Überlast-
Schutzschalter in der geschlossenen Stellung befindet
und daß der freibewegliche Schwenkpunkt folglich eine
annähernde Null-Belastung erfährt, wenn sich der
Überlast-Schutzschalter in einer offenen Stellung
befindet.
-
Die obengenannten weiteren Aufgaben, Merkmale und
Vorteile dieser Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden, genaueren Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels, und werden in den beigefügten Zeichnungen und
Ansprüchen erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Teils der
Kontaktanordnung und des Mechanismus eines
Überlast-Schutzschalters.
-
Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Teils der
Kontaktanordnung und des Betätigungsmechanismus eines
Überlast-Schutzschalters im Stand der Technik.
-
Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Schwenkanordnung
eines beweglichen Blattes aus Fig. 2.
-
Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines
Überlast-Schutzschalters, der ein Blatt mit
freibeweglichem Schwenkpunkt in der geschlossenen Stellung
aufweist.
-
Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines
Überlast-Schutzschalters, der ein Blatt mit
freibeweglichem Schwenkpunkt in der manuell geöffneten Stellung
aufweist.
-
Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines
Überlast-Schutzschalters, der ein Blatt mit einem
freibeweglichen Schwenkpunkt in der auslösenden
Stellung aufweist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführung
-
Bezüglich der Zeichnungen und insbesondere der Fig.
4 und 5, wird auf den Überlast-Schutzschalter
allgemein mit Bezugszeichen 10 hingewiesen.
-
Der Stromverlauf durch den Überlast-Schutzschalter
führt über den Lastanschluß 12, das elastische
Verbindungsglied 14 seitens des Lastanschlusses, das obere
Blatt 16, den beweglichen Hauptkontakt 18 und den
beweglichen Lichtbogenkontakt, beziehungsweise die
unteren Haupt- und Lichtbogenkontakte 22 und 24, das
untere Blatt 26, das elastische Verbindungsglied 28
seitens der Netzseite und den Netzanschluß 30. Die
Kontakte werden durch Bewegung des oberen Blattes 16
über den Betätigungsmechanismus, der allgemein mit 34
bezeichnet wird, geöffnet und geschlossen.
-
In der geschlossenen Stellung des Überlast-
Schutzschalters, bilden, wie aus Fig. 4 ersichtlich, das
obere Gestängeglied 36 und das untere Gestängeglied 38
eine annähernd gerade Linie, um das obere Blatt 16
sowie den oberen Blattträger 40 nach unten zu zwingen.
Die beweglichen Hauptkontakte 18 und der bewegliche
Lichtbogenkontakt greifen dann auf die unteren
Hauptkontakte 22 und den unteren Lichtbogenkontakt 24,
wobei die Kontaktfedern 44 niedergedrückt werden, um die
notwendige Kontaktstärke herzustellen.
-
Die Kontaktfeder 44 ist der einzige Bestandteil, der
eine Kontaktkraft bewirkt. In der geschlossenen
Stellung des Überlast-Schutzschalters üben die unteren
Haupt- und Lichtbogenkontakte 22 bzw. 24 auf die
rechte Seite des oberen Blattes 16 eine nach oben
gerichtete Kraft über die beweglichen Haupt- und
Lichtbogenkontakte aus, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Das
untere Gestängeglied 38 übt in der Nähe der Mitte des
oberen Blattes 16 eine nach unten gerichtete Kraft
über den Blattträger 40 aus. Der obere Blattträger 40
ist mit dem oberen Blatt 16 fest verbunden.
-
Das obere Blatt 16 hat eine fast rechteckige Form und
weist an seinem Ende angeordnete bewegliche Kontakte
18 und einen Lichtbogenkontakt auf und hat an seinem
anderen Ende einen angeordneten, abgerundeten
Schwenkpunkt.
-
Der Schwenkpunkt 46 ruht auf einer Fläche 48 des
Lastanschlusses 12. Der Schwenkpunkt 46 des oberen
Blattes 16 ist freibeweglich und dreht sich nicht um
einen ortfesten Punkt.
-
Befindet sich der Überlast-Schutzschalter in der
geschlossenen Stellung, wie aus Fig. 4 ersichtlich,
resultiert die vom unteren Gestängeglied 38
ausgeübten, nach unten gerichtete Kraft und die von den
unteren Haupt- und Lichtbogenkontakten ausgeübte, nach
oben gerichtete Kraft in einer nach unten gerichteten
Kraft, die vom Schwenkpunkt 46 auf die Fläche 48
ausgeübt wird. Da die vom unteren Gestängeglied ausgeübte
Kraft ungefähr in der Mitte des oberen Blattes
angreift, ist die nach oben gerichtete Kraft am
Kontaktende des oberen Blattes 16 ungefähr gleich der nach
unten gerichteten, vom Schwenkpunkt 46 ausgeübten
Kraft.
-
Wird der Überlast-Schutzschalter manuell entweder
geöffnet oder ausgelöst, wie aus den Fig. 5 bzw. 6
ersichtlich, bewirkt der Betätigungsmechanismus 34 das
Zusammenklappen des oberen Gestängeglieds 36 und des
unteren Gestängeglieds 38. Der Gestängedrehzapfen 50
bewegt sich, wie aus den Fig. 5 bzw. 6 ersichtlich,
nach links und veranlaßt das untere Gestängeglied 38
den oberen Blattträger 40, sowie das obere Blatt 16
nach oben zu bewegen. Die anderen Bestandteile des
Betätigungsmechanismus weisen in der aus lösenden
Position andere Stellungen als bei manuell betätigter Öffnung
auf. Es genügt für den vorliegenden Zweck zu
erkennen, daß in beiden Stellungen das obere
Gestängeglied 36 und das untere Gestängeglied 38
zusammenklappen, und damit eine Trennung der Kontakte
bewirken.
-
In der auslösenden oder geöffneten Stellung, wird die
daraus entstehende Kraft auf den Schwenkpunkt 46
stark, d. h. annähernd auf Null reduziert, sobald sich
die Kontakte trennen. In diesen Stellungen halten das
obere Gestängeglied 36 und das untere Gestängeglied 38
das obere Blatt 16 geöffnet, so daß die einzige nach
unten auf den Schwenkpunkt 46 des beweglichen Blattes
gerichtete Kraft, ein Teil ihres eigenen Gewichts und
irgendeine nach unten gerichtete Vorspannung der
elastischen Verbindungsglieder 14 ist. Sobald sich die
beweglichen Kontakte von den unteren Hauptkontakten 22
und dem Lichtbogenkontakt 24 trennen, übt die
Kontaktfeder 44 keine Kraft mehr auf das obere Blatt 16 aus.
Auf das obere Blatt greift keine nach unten gerichtete
Kraft an, wie es gattungsgemäß bei der zwischen oberem
Blatt und oberem Blattträger angeordneten flachen Feder
der Fall war. Größtenteils wird beim Öffnungszyklus
wenig Kraft auf den Schwenkpunkt 46 des oberen Blattes
16 angewendet, wobei der Verschleiß am Schwenkpunkt
erheblich reduziert wird.
-
Die Lastanschlußfläche 48 und der Schwenkpunkt 46
sorgen für einen Stromverlauf parallel zum des
netzseitigen, elastischen Verbindungsglied 14. In der
gezeigten Ausführung, fließt etwa die Hälfte des Stroms
durch jeden der beiden Stromwege, wobei
Leistungsverlust und Hitzeanstieg vermindert werden. Bei dem hier
aufgeführten und beschriebenen
Überlast-Schutzschalter, wurde durch die Anwendung der beiden parallelen
Stromwege der gesamte Hitzeverlust des
Überlast-Schutzschalters um ungefähr 10 Prozent
reduziert.
-
Der Schwenkpunkt 46 und die Lastanschlußfläche 48
sorgen zwischen dem Lastanschluß 12 und dem oberen Blatt
16 für einen Stromverlauf über einer Druckpassung. Die
Druckverbindung zwischen diesen beiden, stromleitenden
Elementen muß so reibungslos wie möglich sein. Jeder
Verschleiß beim Schwenkpunkt 46 oder bei der
Lastanschlußfläche 48 verursacht eine Beschädigung dieses
Gelenkes und hat einen erhöhten Widerstand in diesem
Stromverlauf zur Folge.
-
Die Abmessungen der Teile beim Lastanschluß und oberen
Blatt sind bei der Anwendung eines ortfesten
Schwenkpunktes kritisch, nicht aber bei der Auslegung mit dem
freibeweglichen Schwenkpunkt.
-
Das obere Blatt 16 besteht aus Kupfer oder einem
anderen Material mit einem niedrigen elektrischen Widerstand.
Da diese Stoffe oft auch verhältnismäßig weich
sind, hat der Schwenkpunkt 46 des oberen Blattes 16
einen niedrigen Verschleiß. Es ist daher wichtig, die
nach oben gerichtete, auf den Schwenkpunkt angelegte
Kraft so schnell und so viel wie möglich zu
reduzieren. Durch Entfernen der gattungsgemäßen, zwischen dem
oberen Blattträger 40 und dem oberen Blatt 16
angeordneten Feder, wird die nach unten gerichtete Kraft, die
ursprünglich permanent von der Blattfeder auf das
obere Blatt angriff, entfernt sobald die Kontakte
auseinandergehen.
-
Der Verschleiß beim Schwenkpunkt 46 wird erheblich
vermindert. Der Wattverlust durch den Überlast-
Schutzschalter wird während dem Lebensdauer des
Überlast-Schutzschalters in etwa konstant bleiben. Die
Auslegung mit einem freibeweglichen Schwenkpunkt ist
eine einfache und preiswerte Lösung für ein immer
wieder auftretendes Problem.