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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Ausschalterkonstruktion und insbesondere eine Schutzvorrichtung für einen
Ausschalter, und sie bezieht sich auf einen Rastmechanismus
zur formschlüssigen Anzeige der Position eines einstellbaren
magnetischen Auslösers zur Änderung einer Auslösefederkraft
bei Aufrechterhaltung eines konstanten Luftspaltes zwischen
einem Magneten und einem Anker einer magnetischen
Meßvorrichtung.
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Auf dem Gebiet der Stromunterbrechertechnik sind kompakte
Ausschalter entwickelt worden, die
Überstromschutzvorrichtungen oder Auslöseeinheiten umfassen, die in Reaktion auf
abnormale Ströme wie beispielsweise Überströme,
Erdschlußströme und Kurzschlüsse reagieren, die in elektrischen
Verteilungssystemen auftreten. Derartige Auslöseeinheiten sind
in FR-A-2,246,969 offenbart. Obwohl diese Ausschalter einen
größeren Bereich zur Einstellung der Auslöseströme zwischen
maximalen und minimalen Luftspalten zwischen dem Magnet und
dem Anker der Auslöseeinheiten aufweisen, besteht ein Bedarf
für eine einstellbare Schaltvorrichtung, die formschlüssige
Einstellungen ermöglicht, bei denen eine vorgegebene Kraft
auf die Zugfeder eines Ankers erzeugt und aufrechterhalten
wird.
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Die Erfindung besteht in einer Ausschalterkonstruktion zum
Ansprechen auf abnormale Strombedingungen in einem
elektrischen Verteilungssystem, die einen Ausschaltermechanismus
mit trennbaren Kontakten und einem lösbaren Element umfaßt,
das in eine entarretierte Position aus einer arretierten
Position bewegt werden kann, um Öffnung der Kontakte zu
bewirken, einen Arretierhebel, der zwischen arretierter und
entarretierter Position des lösbaren Elementes beweglich ist
und in die arretierte Position vorgespannt ist, eine
Auslösestange,
die zur Entarretierung des Arretierhebels
beweglich ist und in die arretierte Position vorgespannt ist,
eine Auslöseeinheit, die eine stationäre magnetische
Konstruktion für jeden Leiter des Verteilungssystems umfaßt und eine
Spulen- und Kernbaugruppe und einen Anker enthält, eine
Hebeleinrichtung, die mit der stationären magnetischen
Konstruktion verbunden ist und die Auslösestange in die
entarretierte Position bewegt, wobei die Hebeleinrichtung den
Anker umfaßt und in Reaktion auf abnormale Ströme in
wenigstens einem der Leiter beweglich ist, wobei der Anker in
einem konstanten Abstand zu der Baugruppe angeordnet ist, eine
Spannungseinrichtung, die zusammen mit der Auslöseeinheit in
einem ersten Gehäuse enthalten ist und der Veränderung der
Spannung auf die Hebeleinrichtung dient, dadurch
gekennzeichnet, daß eine einstellbare Federeinrichtung wirksam mit
der Hebeleinrichtung verbunden ist, so daß die zur Anziehung
des Ankers an die Baugruppe erforderliche Kraft ohne
Veränderung des Abstandes zwischen dem Anker und der Spulen- und
Kernbaugruppe verstellt werden kann, wobei die
Spannungseinrichtung einen manuell zu betätigenden Nocken mit einem
Einstellknopf umfaßt, der sich durch eine Öffnung in dem ersten
Gehäuse erstreckt, sowie einen Nockenstößel, wobei der
Nockenstößel so angeordnet ist, daß er mit der
Federeinrichtung in Verbindung steht, um die Spannung auf die
Federeinrichtung in Reaktion auf die Drehung des Nockens zu
vergrößern und zu verringern, sowie eine Schalteinrichtung, die an
den Nocken angrenzt und mit ihm zur formschlüssigen Anzeige
der Position des Nockens in Kontakt ist, und die ein
einziehbares Element und beabstandete, das Element aufnehmende
Vertiefungen umfaßt, von denen eine im Gehäuse angeordnet
ist, wobei das Element in die Vertiefungen vorgespannt ist,
so daß eine verstellbare magnetische Auslösung durch
Veränderung der Federkraft auf den Anker bewirkt wird.
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Vorteilhafterweise ist die Hebeleinrichtung, die mit jeder
stationären magnetischen Konstruktion verbunden ist, so im
Eingriff, daß sie die Auslösestange in die entarretierte
Stellung bewegt, wobei die Hebeleinrichtung den Anker umfaßt
und in Reaktion auf abnormale Ströme in wenigstens einem der
Leiter beweglich ist. Eine Einstellschraube zur Bewegung des
Ankers in bezug auf die Spulen- und Kernbaugruppe zur
Einstellung eines Luftspaltes zwischen selbigen ist am ersten
Gehäuse angebracht; eine Spannungseinrichtung zur
Veränderung der Spannung auf die Hebeleinrichtung, die eine
verstellbare Federeinrichtung umfaßt, die wirksam mit der
Hebeleinrichtung verbunden ist, so daß die zur Anziehung des
Ankers an die Baugruppe erforderliche Kraft ohne Veränderung
des Abstandes zwischen dem Anker und der Spulen- und
Kernbaugruppe verstellt werden kann; wobei die
Spannungseinrichtung des weiteren einen manuell zu betätigenden Nocken und
einen Nockenstößel umfaßt, wobei der Nockenstößel wirksam
mit der Federeinrichtung verbunden ist und der Vergrößerung
und Verringerung der Spannung auf die Federeinrichtung in
Reaktion auf Drehung des Nockens dient; eine
Schalteinrichtung, die an den Nocken angrenzt und mit ihm in Kontakt ist,
zur formschlüssigen Anzeige der Position des Nockens; wobei
die Auslöseeinheit die Spannungseinrichtung enthält, die im
ersten Gehäuse enthalten ist; wobei der Nocken einen
Einstellknopf enthält, der sich durch ein Loch im ersten
Gehäuse erstreckt; wobei der Nocken einen Rand enthält; wobei die
Schalteinrichtung eine Kugel und beabstandete, die Kugel
aufnehmende Vertiefungen in dem Rand enthält und die Kugel
in die Vertiefung gedrückt wird, und ein zweites Gehäuse,
das den Ausschaltermechanismus und das erste Gehäuse
enthält, das lösbar in dem zweiten Gehäuse angebracht ist.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin,
daß sie eine verbesserte Einrichtung zur Veränderung der auf
den Anker wirkenden Federkraft unter Verwendung einer
Kugellagerung, das formschlüssiges Schalten ermöglicht, und einer
Einkerbung für jede Rastposition schafft.
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Die Erfindung wird im folgenden als Beispiel unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
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Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht eines mehrpoligen
Ausschalters ist;
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Fig. 2 eine vergrößerte vertikale Schnittansicht der
Auslöseeinheit ist;
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Fig. 3 ein vertikaler Schnitt entlang der Linie III-III in
Fig. 2 ist;
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Fig. 4 eine Draufsicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3
ist;
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Fig. 5 und 6 Teilschnittansichten anderer Ausführungen der
Erfindung sind.
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Fig. 1 zeigt einen Ausschalter 3, der ein isolierendes
Gehäuse 5 und einen Ausschaltermechanismus 7 umfaßt, der in
dem Gehäuse gelagert ist. Das Gehäuse 5 umfaßt ein
isolierendes Unterteil 9 und eine isolierende Abdeckung 11.
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Der Ausschaltermechanismus 7 umfaßt einen
Betätigungsmechanismus 13 und eine Arretier- und Auslösevorrichtung 15. Bis
auf die Arretier- und Auslösevorrichtung ist der Ausschalter
3 der Art, die in der Beschreibung des U.S. Patents Nr. 3,
797,007 beschrieben ist. Der Ausschalter 3 ist ein Dreipol-
Ausschalter, der drei Kammern umfaßt, die nebeneinander
angeordnet sind. Die mittlere Polkammer (Fig. 1) ist durch
isolierende Sperrwände, die mit dem Gehäuseunterteil 9 und
der Abdeckung 11 ausgeformt sind, von den beiden äußeren
Polkammern getrennt. Der Betätigungsmechanismus 13 ist in
der mittleren Polkammer angeordnet und ist ein einzelner
Betätigungsmechanismus zur Betätigung der Kontakte aller drei
Poleinheiten.
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Jede Poleinheit umfaßt einen feststehenden Kontakt 21, der
fest an einem starren Hauptleiter 23 angebracht ist, der
wiederum mittels Schrauben 25 am Unterteil 9 befestigt ist.
In jeder Poleinheit ist ein beweglicher Kontakt 27,
beispielsweise durch Schweißen oder Hartlöten, an einem
Kontaktarm 29 befestigt, der an einem Drehbolzen 33 angebracht
ist. Der Arm 29 für alle drei der Poleinheiten wird an einem
Ende desselben von einem gemeinsamen isolierenden Zugstab 35
gehalten, mit dem er starr verbunden ist, wodurch sich die
Arme aller drei Poleinheiten zusammen bewegen. Jeder der
Kontaktarme 29 ist um den zugehörigen Drehbolzen 33
vorgespannt.
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Der Betätigungsmechanismus 13 betätigt die Schaltarme 29
zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen. Der
Mechanismus umfaßt einen drehbar gelagerten, geformten
Betätigungshebel 39, einen Gelenkhebel, der zwei Gelenkstangen 41
und 43 umfaßt, die außermittige Feder 45 und eine drehbar
gelagerte, lösbare Gabel oder Arm 49, der von der
Auslösevorrichtung 15 gesteuert wird. Eine isolierende Abschirmung
51, die eine Öffnung 53 in der Abdeckung 11 im wesentlichen
verschließt, ist am äußeren Ende des Betätigungshebels 39
angebracht und hat einen integralen Griffabschnitt 55, der
sich durch die Öffnung nach außen erstreckt und manuelle
Betätigung des Ausschalters ermöglicht. Die Gelenkstangen 41
und 43 sind drehbar durch einen Kniedrehbolzen 57 verbunden.
Die Gelenkstange 41 ist durch einen Bolzen 59 drehbar mit
dem lösbaren Arm 49 verbunden, und die Gelenkstange 43 ist
durch den Bolzen 33 drehbar mit dem Schaltarm 31 der
mittleren Poleinheit verbunden.
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Die außermittige Feder 45 befindet sich unter Spannung
zwischen dem Kniedrehbolzen 57 und dem äußeren Ende des
Betätigungshebels 39. Der Ausschalter wird durch Bewegung des
Griffabschnitts 55 im Uhrzeigersinn manuell in die offene
Position gebracht, wobei diese Bewegung die außermittige
Feder 45 betätigt, so daß die Gelenkstangen 41 und 43 in die
"Aus"-Position (Fig. 1) zusammengeklappt werden und
Öffnungsbewegung
des Kontaktarms 29 für alle der Poleinheiten
auf in der Technik bekannte Art ausgeführt wird.
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Der Ausschalter wird durch dem Uhrzeigersinn
entgegengesetzte Bewegung des Griffabschnitts 55 aus der "Aus"-Stellung in
die "An"-Position manuell geschlossen, wobei sich durch
diese Bewegung die Feder 55 außermittig bewegt und die
Gelenkstangen 41, 43 streckt, wodurch der Kontaktarm 29 für
alle der Poleinheiten in die geschlossene Position bewegt
wird, wie dies die mit gestrichelten Linien angedeutete
Stellung 29a zeigt.
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Die Auslösevorrichtung 15 bewirkt automatische Lösung der
lösbaren Gabel oder des lösbaren Arms 49 und Öffnung der
Ausschalterkontakte für alle der Poleinheiten in Reaktion
auf vorgegebene Überlastungszustände im Ausschalter über
eine oder alle Poleinheiten des Ausschalters auf weiter unten
beschriebene Art und Weise.
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Der Stromkreis durch jede Poleinheit erstreckt sich von
einem linken Anschluß 63 über den Leiter 23, die Kontakte 21,
27, den Kontaktarm 29, einen flexiblen Leiter 65, einen
Leiter 67, einen Auslöseleiter 69 zu einem rechten
Anschlußstecker 71. Schraube 73 befestigt ein Ende des
Auslöseleiters 69 am Leiter 67, und das andere Ende des Auslöseleiters
69 befindet sich zwischen einer Stützplatte 75 und dem
Anschluß 71, wo es durch Befestigungsschraube 77 des
Anschlusses 71 befestigt ist.
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Die Arretier- und Auslösevorrichtung 15 umfaßt ein geformtes
isolierendes Gehäuseunterteil 81 und eine geformte
isolierende Gehäuseabdeckung 79, die am Unterteil befestigt ist
und eine geformte isolierende Auslösestange 83 umschließt,
die allen drei der Poleinheiten gemeinsam ist. Das Unterteil
81 (Fig. 2 und 4) enthält ein Paar beabstandeter Trennwände
85 und 87, die vertikal und mit dem Unterteil aus einem
Stück bestehend angeordnet sind und das Innere des Gehäuses
in drei Kammern unterteilen, wobei jede Kaminer einen der
drei Pole enthält. Auf ähnliche Weise ist die Abdeckung 79
mit Trennwänden versehen, die Trennwänden 85 und 87
entsprechen und in sie eingreifende Flächen aufweisen, die den
eingreifenden Flächen der Umfangsflächen des Unterteils 81
und der Abdeckung 79 ähneln, wie dies durch eine Trennlinie
89 (Fig. 4) angedeutet ist.
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Die Trennwände 85 und 87 dienen als Lagerungen für die
Auslösestange 83. Dementsprechend wird, wenn das
Gehäuseunterteil 81 und die Abdeckung 79 zusammengesetzt sind, die
Auslösestange 83 in Position gehalten, wodurch sich die
Auslösestange frei drehen kann. Jeder Abschnitt der
Auslösestange 83, der sich in den Raumkammern des Gehäuses befindet,
umfaßt einen oberen und einen unteren Abschnitt 83a und 83b,
die oberhalb und unterhalb der Drehachse der Auslösestange
liegen. Jeder obere Abschnitt 83a wirkt mit einer Schraube
99 an einem Bimetallelement 101 (Fig. 4) zusammen, um den
Abstand zwischen den oberen Enden des Bimetallelements und
des Auslösestangenabschnitts 83 in Reaktion auf den Grad der
Biegung des oberen Endes des Elements 101 auf das Element 83
zu einzustellen, wodurch die Auslösestange 83 durch das
Bimetallelement im Uhrzeigersinn gedreht wird und dadurch den
Ausschalter in die offene Stellung auslöst. Der untere
Endabschnitt der Auslösestange 83 wird auf die weiter unten
beschriebene Art durch einen Anker 105 gedreht.
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Der Auslöseleiter 69 (Fig. 2) enthält einen umgekehrt
U-förmigen Zwischenabschnitt 69a, der eine einzelne Schleife
eines stationären Magneten bildet, der einen magnetischen Kern
103 und einen Anker 105 umfaßt. Die aus dem U-förmigen
Zwischenabschnitt 69a, dem Kern 103 und dem unteren Abschnitt
des Bimetallelements 101 bestehende Baugruppe wird mit
geeigneten Mitteln, wie beispielsweise Schrauben 107 an der
Gehäuseunterseite 81 in Position befestigt. Der untere
Endabschnitt des Bimetallelements 101 befindet sich in
Oberflächenkontakt mit dem Leiter 69, wodurch beim Auftreten eines
niedrigen, anhaltenden Überstroms unterhalb eines
vorgegebenen Wertes, der beispielsweise das Fünffache des normalen
Nennstroms beträgt, das Bimetallelement 101 erwärmt wird und
sich nach rechts durch einen Luftspalt biegt, der von der
Einstellung der Einstellschraube 99 abhängt. Damit wird die
Auslösestange 83 betätigt und löst den Ausschalter aus.
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Der Anker 105 ist drehbar in einer Öffnung 109 an einem
Haltearm 111 angebracht und wird durch Spiralfedern 113 (Fig.
2) entgegen dem Uhrzeigersinn vorgespannt. Der Anker hat
einen Vorsprung 115 und ist im Uhrzeigersinn gegen die Feder
beweglich, wodurch er die Auslösestange 83 im Uhrzeigersinn
dreht. Wenn ein Überstrom über einem Wert, wie
beispielsweise das Fünffache des normalen Nennstroms, oder ein
Kurzschlußstrom auftritt, wird die stationäre magnetische
Konstruktion erregt und der Anker 105 wird auf den Kern 103 zu
angezogen, wodurch der Arm 49 gelöst und die Kontakte 21 und
27 geöffnet werden.
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Eine Einstellschraube 119 ist an der Gehäuseabdeckung 79
vorhanden und dient der Einstellung des Zwischenraums
zwischen dem Anker 105 und dem Kern 103, wodurch bei maximalem
Abstand des Ankers vom Kern eine größere Stromüberlastung
erforderlich ist, um den Anker an den Kern anzuziehen. Wenn
umgekehrt der Abstand verringert wird, ist ein geringerer
Überlastungsstrom erforderlich, um die Auslösestange 83 zu
betätigen. Da jedoch die Auslöseeinheit 15 einen
Einstellknopf 117 umfaßt, ist die Einstellschraube 119 nach der
Endmontage auf einen vorgegebenen Luftspalt 121 eingestellt.
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Erfindungsgemäß ist der Einstellknopf 117 zur Veränderung
der Betriebsdaten des Ausschalters 15 durch Veränderung der
Kraft auf die Feder 113 vorhanden. Der Einstellknopf 117 ist
ein Teil einer Federspannbaugruppe, zu der auch ein Nocken
123 und ein Nockenstößel 125 gehören. Der Einstellknopf 117
enthält eine kreisförmige Fläche 127, einen radialen Rand
129 sowie eine Welle 131, auf der der Nocken 123 angebracht
ist. Der Einstellknopf 117 ist in einer runden Öffnung 133
des Gehäuses angebracht. Der Einstellknopf 117 wird durch
eine Halteeinrichtung 135, die Teil des Haltearms 111 ist,
in Position gehalten.
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Der Nockenstößel 125 ist ein Hebel, wie beispielsweise ein
Winkelhebel, dessen einer Abschnitt mit der Oberfläche des
Nockens 123 in Kontakt ist, und dessen anderer Endabschnitt
mit dem oberen Ende der Spiralfeder 113 verbunden ist. Das
untere Ende der Feder ist mit dem Anker 105 verbunden. Der
Nockenstößel ist drehbar in einer Öffnung 137 des Haltearms
111 angebracht. Auf diese Weise hält die Spannung der Feder
113 den Nockenstößel 125 an der Nockenfläche 123.
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Zu dem Einstellknopf 117 gehört eine Schalteinrichtung, die
eine Kugellagerung 139 und beabstandete Vertiefungen 141 um
die Unterseite des radialen Randes 129 enthält, die der
Aufnahme der Kugellagerung an vorgeschriebenen Positionen des
Schaltknopfes 117 dient. Eine Blattfeder 143 hält die
Kugellagerung in einer Öffnung der Halteeinrichtung 135 in
Position. Die Kugellagerung 139 ermöglicht formschlüssiges
Schalten oder Anzeigen der Stellung des Knopfes, die durch
die beabstandeten Positionen der Vertiefungen 141 um den
Rand 129 herum bestimmt wird. Ein Vorteil der Kugellagerung
139 besteht darin, daß es die Drehreibung durch Rollen auf
der Oberfläche des Randes 129 verringert, was die Drehung
des Knopfes erleichtert. Wenn die Kugellagerung 139 in einer
Vertiefung 141 sitzt, ist es weniger wahrscheinlich, daß in
dem Ausschalter auftretende Schwingungen die Einstellung des
Knopfes ändern und somit die dadurch bestimmten
Betriebsdaten verändern.
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Ändere Ausführungen der Erfindung sind in Fig. 5 und 6
dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile
kennzeichnen. In Fig. 5 ist eine Blattfeder 145 im Zusammenhang
mit der Halteeinrichtung 135 vorhanden. Die Feder 145 umfaßt
einen Vorsprung 147, der eine abgerundete Oberseite
aufweist,
die auf die Vertiefungen 141 am Rand 129 ausgerichtet
ist und formschlüssiges Schalten des Einstellknopfes 117
ermöglicht.
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In Fig. 6 enthält die Abdeckung 79 eine Bohrung 148 in der
Abdeckung 79, die eine Kugellagerung 149 enthält, eine
Spiralfeder 150 und eine Sicherungsschraube 151. Die
Kugellagerung 149 ist mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung
beabstandeten Vertiefungen 152 fluchtend, wodurch das Schalten
des Einstellknopfes 117 mit einer formschlüssigen Anzeige
auf ähnliche Weise wie in Fig. 5 und 6 aufrechterhalten
wird.
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Der Mechanismus, durch den der lösbare Arm 49 gelöst wird,
ist in Fig. 1 und 2 dargestellt. Der Mechanismus enthält die
Auslösestange 83, einen Auslösehebel 153 und einen
Arretierhebel 155. Ein U-förmiger Befestigungsrahmen 157 ist am
Unterteil 81 mit voneinander beabstandeten aufrechtstehenden
Seiten 157a und 157b (Fig. 2, 4) angebracht und bildet eine
Befestigungsaufnahme für die Hebel. Der Auslösehebel 153
enthält einen U-förmigen Hebel 159, dessen unteres Ende an
einem Drehbolzen 161 angebracht ist, der sich von der Seite
157a des Rahmens aus erstreckt. Der U-förmige untere
Abschnitt des Hebels 159 hält den Hebel an die Rahmenseite
175a angrenzend aufrecht. Das obere Ende des Auslöserhebels
153 enthält einen Rand 163, der in eine Kerbe 165 an der
Auslösestange 83 eingreift. Ein Abschnitt der Auslösestange
erstreckt sich, wie in Fig. 2 dargestellt, durch eine
Öffnung 167 in dem isolierenden Unterteil 81.
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Der Arretierhebel 155 enthält nach unten gebogene Abschnitte
155a und 155b (Fig. 3), die an einem Drehbolzen 169
angebracht sind, und deren entgegengesetzte Enden in den Seiten
157a und 157b des Rahmens 157 angebracht sind. Eine Feder
171 ist am Bolzen 169 angebracht und mit Endabschnitten mit
den Hebeln 153 und 159 im Eingriff, so daß sie die Hebel in
die arretierten Stellungen vorspannt. Wenn sich der lösbare
Arm 49 in der arretierten Stellung (Fig. 1) befindet, ist
der Arm, der an einem Drehbolzen 173 drehbar gelagert ist,
in der arretierten Stellung unterhalb des Hebels 155
gesichert und übt eine Drehkraft auf selbigen aus. Der
Arretierhebel 51 wird aufgrund des Anliegens des unteren Endes des
Hebels an einem Bolzen 175, der in dem U-förmigen Abschnitt
159 des Auslösehebels 153 angebracht ist, an der Drehung
gehindert. Aufgrund der auf den Arretierhebel 155 wirkenden
Drehkraft wird der Auslösehebel 153 im Uhrzeigersinn
vorgespannt und kann sich aufgrund des Eingriffs des Randes 163
in der Kerbe 165 der Auslösestange 83 nicht bewegen. Wenn
die Auslösestange im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der
Rand 163 aus der arretierten Position in der Kerbe 165
gedrückt und der Auslösehebel 153 dreht sich im Uhrzeigersinn
und löst so den Kontakt des Bolzens 175 mit dem unteren Ende
des arretierten Hebels 155. Dadurch kann sich der
Arretierhebel 155 frei um Bolzen 169 drehen und so den lösbaren Arm
49 aus der arretierten Stellung lösen.
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Dementsprechend schafft die erfindungsgemäße Vorrichtung
einen neuen und neuartigen Schaltmechanismus für eine
Auslösekonstruktion für einen Ausschalter, die eine Einrichtung zur
Veränderung des elektrischen Strombereiches des magnetischen
Kreises umfaßt.