DE3805562C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Haltemagnetauslöser für Nieder­ spannungs-Selbstschalter, insbesondere Fehlerstromschutzschal­ ter, bestehend aus einem hauptsächlich U-förmigen Eisenkern mit zwei von einer Basis aufragenden Polschenkeln, einem im Verhältnis zu den Polschenkeln beweglichen Anker, einem mit dem Eisenkern zusammenwirkenden Haltemagneten zum Erzeugen eines Halteflusses für den Anker, wenigstens einer auf einem Polschenkel angeordneten Wicklung zum Schwächen des Halte­ flusses sowie einem die vorgenannten Teile aufnehmenden zwei­ teiligen Gehäuse mit in einer horizontalen Querebene zu den Polschenkeln verlaufenden Trennfuge, die sich oberhalb des Gehäusebodens befindet.

Derartige Haltemagnetauslöser sind aus der DE-OS 29 11 810 und in ähnlicher Form beispielsweise aus der EP-A-01 54 619 und der DE-OS 36 40 971 bekannt. Bei den dortigen Auslösern ist der Anker mit Hilfe eines Lagerblechs aus unmagnetischem Material wie insbesonde­ re Messing auf der Stirnfläche des einen Polschenkels schwenk­ bar gelagert und liegt in der Bereitschaftsstellung unter der Wirkung des Halteflusses gegen die Abzugskraft einer oder meh­ rerer am Lagerblech abgespannter Auslösefedern an der Stirn­ fläche des zweiten Polschenkels an. Wird im Auslösefall der Haltefluß mit Hilfe der hierzu gegensinnig durchflossenen Wicklung geschwächt, verschwenkt der Auslöser unter der Wir­ kung der Auslösefeder in seine Offenstellung und betätigt über einen das Oberteil des Gehäuses verschieblich durch­ setzenden Stößel den Auslösemechanismus des Schalters.

Andere Auslösekonstruktionen, auf die sich die Erfindung eben­ so bezieht, arbeiten mit seitlich an den Polschenkeln anlie­ genden und demgemäß horizontal verschwenkenden Ankern. Auch kann der Anker linear nach oben oder seitwärts beweglich sein.

Allen diesen Auslöserkonstruktionen ist gemein, daß die mecha­ nisch beweglichen Teile im oberen Bereich des Gehäuses liegen, dessen Trennfuge sich bei den bekannten Auslösern aus Montage­ gründen mehr oder weniger nahe am Gehäuseboden und gemäß DE-OS 29 11 810 auf einem mittleren Niveau befindet. Der Zusammenbau der einzelnen Teile und deren Einbau in das Gehäu­ se erfolgen dabei unter Verwendung klassischer Verbindungs­ mittel wie Schrauben und Muttern, Nieten oder auch durch Schweißen oder Kleben, wobei auch mehrere dieser Mittel ne­ beneinander zur Anwendung gelangen können.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei der Fertigung solcher Halte­ magnetauslöser zwei wesentliche Nachteile zusammen oder auch einzeln auftreten, nämlich

• - Verschmutzung des Geräts bei der Herstellung, bei­ spielsweise durch Feilspäne beim Schleifen der Pol­ flächen oder durch andere Materialpartikel;
• - Anfälligkeit der Bauteile gegenüber Korrosion.

Darüber hinaus sind die bekannten Zusammenbau- und Einbauver­ fahren aufwendig und zeitraubend und bieten dennoch keine aus­ reichende Gewähr gegenüber ungewolltem Lösen während ihrer Be­ triebszeit.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Halte­ magnetauslöser zu schaffen, der ohne Beeinträchtigung seiner Funktion einfach zu montieren, vor dem Verschließen leicht zu reinigen und gegen Korrosion weitgehend geschützt ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Trenn­ fuge nahe den oberen Enden der Polschenkel verläuft und die im Gehäuseunterteil aufgenommenen Bauteile in eine elastomere Ver­ gußmasse eingebettet sind, welche das Gehäuseunterteil ausfüllt oder bildet.

Durch die Erfindung wird das Luftvolumen innerhalb des Ge­ häuses wesentlich verringert, und es werden korrosionsge­ fährdete Teile wie der größte Teil des Eisenkerns und der Wicklung sowie der Dauermagnet durch Einbettung in das Gieß­ harz gegen Korrosion geschützt. Gleichzeitig werden diese Teile durch die Vergußmasse auch nach längerer Betriebs­ zeit zuverlässig zusammengehalten und können nach dem Ein­ bauen und Vergießen innerhalb des Gehäuseunterteils durch bloßes Eintauchen in eine geeignete Reinigungsflüssigkeit und/oder Abblasen mit Druckluft zuverlässig gereinigt wer­ den.

Zugleich wird der Zusammenbau des Auslösers durch den Fort­ fall mechanischer Verbindungsmittel oder besonderer Schweiß­ bzw. Klebeverfahren wesentlich vereinfacht, was insbesondere auch dann von Vorteil ist, wenn in Verbindung mit einem Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung der Haltemagnet­ auslöser mit einem am Eisenkern angebrachten Halte- oder Lagerelement aus unmagnetischem Material wie insbesondere Messingblech zum Lagern des Ankers und/oder zur Abspannung einer Auslösefeder versehen ist, indem hierbei das Halte­ oder Lagerelement durch die Vergußmasse am Eisenkern festgelegt wird.

Die erfindungsgemäß vorgesehene elastomere Vergußmasse ist zweckmäßig eine solche, die sich durch die nachstehenden Eigenschaften auszeichnet:

• - geringe Viskosität beim Vergießen,
• - schnelles Aushärten,
• - Freiheit von korrodierenden Gasen,
• - keine oder allenfalls geringe Wärmeerzeugung beim Polymerisieren,
• - ausreichende Elastizität nach dem Polymerisieren zur Vermeidung mechanischer Beanspruchung der vergossenen Teile insbesondere bei Temperaturänderungen, weil sich bei Druck- und Zugspannungen die magnetischen Eigenschaften ändern würden;
• - Beibehaltung der Elastizität über den gesamten be­ trieblichen Temperaturbereich.

Als elastomere Vergußmasse besonders geeignet ist Polyurethan.

Bei der Lösung der Erfindungsaufgabe mit Hilfe eines mit Vergußmasse ausgefüllten Gehäuseunterteils ist es ferner zweck­ mäßig, wenn das Gehäuseunterteil aus einem Kunststoff be­ steht, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient in der Nähe desjenigen des Eisenkerns liegt.

Derartige in ein Gehäuseunterteil eingegossene Vergußmasse lassen sich in weiterer Ausbildung der Erfindung auch zu­ gleich als Dichtungsmaterial zur Abdichtung der Trennfuge zwischen den Gehäuseteilen verwenden, indem das Gehäuseun­ terteil am Öffnungsrand eine nach oben offene umlaufende Rinne zur Aufnahme von beim Füllen überlaufendern Vergußmasse als Dichtungselement aufhält.

Noch ein weiteres Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Anschlußdrähte der Wicklung bzw. Wicklungen durch eine von der Vergußmasse abgedichtete Öffnung am Gehäuseunterteil herausgeführt wird. Dadurch wird sowohl eine einwandfreie Abdichtung der Drahtausführung erhalten als auch - infolge der Kunstharzeinbettung - die scharfe mecha­ nische Abknickung der Drähte bei ihrem Anschluß mit der Folge eines Brechens vermieden.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines solchen Auslösers zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Eisenkern, der Dauermagnet, die elektrische Wicklung und ggf. das Halte- oder Lagerelement zunächst in ihrer Lage innerhalb des Gehäuseunterteils bzw. innerhalb einer Gießform fixiert und daraufhin das Gehäuseunterteil mit der Vergußmasse ausgegossen wird. Zum Fixieren wird dabei zweckmäßig ein schnellwirkender Kleber verwendet. Hierfür ist besonders ein Cyanoacrylat geeignet.

In Verbindung mit dem obigen Ausgestaltungsmerkmal einer umlaufenden Rinne am Öffnungsrand des Gehäuseunterteils ist ferner vorgesehen, daß die Vergußmasse beim Füllen so hoch in das Gehäuseunterteil eingefüllt wird, daß es dabei in die Rinne überläuft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, die einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten und hergestellten Haltemagnetauslöser zeigt.

In der Zeichnung ist mit 10 ein Gehäuse bezeichnet, das aus einem Unterteil 11 und einem Oberteil 12 besteht, zwischen denen eine Trennfuge 13 gebildet ist.

Ein U-förmig ausgebildeter Eisenkern 14 aus vorzugsweise Nik­ keleisen sitzt mit seiner Basis 15 auf Vorsprüngen 16 am Ge­ häuseboden auf und erstreckt sich mit zwei Polschenkeln 17, 18 nach aufwärts über die Ebene der Trennfuge hinaus.

Der Polschenkel 17 trägt eine Spule 19 mit einer Erregerwick­ lung, deren Anschlußdrähte 20 durch eine Öffnung 21 im Boden des Gehäuseunterteils 11 hindurchgeführt sind.

Die Stirnflächen der beiden Polschenkel 17, 18 erstrecken sich in derselben horizontalen Ebene und sind plangeschliffen. An der Außenseite des Polschenkels 18 liegt der sich nach unten erstreckende Ansatz 22 eines mehrfach abgekanteten Lager- und Halteblechs 23 aus Messing an, das in der Mitte eine Aussparung für einen Anker 24 enthält und diesen mit beiderseits der Aus­ sparung angeordneten schrägen Zungen 25 auf der Stirnfläche des Polschenkels 18 lagert. Der Anker 24 trägt an seiner Ober­ seite einen Hebelarm 26, an dem eine gegen einen Ansatz 27 am Lager- und Halteblech 23 abgespannte Zugfeder 28 angreift.

Der Polschenkel 18 ist (in nicht gezeigter Weise) geteilt und nimmt zwischen seinen beiden Teilen als Haltemagnet einen Dauermagneten 29 auf, der mit seinem unteren Polende auf einer mittigen Verlängerung 30 der Basis 15 des Eisenkerns 14 aufruht und mit seinem oberen Polende in einem solchen Abstand vor dem Anker endet, daß sich der vom Dauermagneten 29 erzeugte magnetische Fluß bei gegen den anderen Polschenkel 17 angeklapptem Anker 24 in der Be­ reitschaftsstellung des Auslösers in Gestalt eines Halteflusses schließt, der den Anker mit einer Kraft anzieht, die größer als die von der Auslösefeder 28 ausgeübte Auslösekraft ist. Wird hingegen die Erregerwicklung der Spule 19 mit einem Strom er­ regt, der den Haltefluß schwächt, überwiegt der Kraft der Auslösefeder 28, und der Anker 24 wird von der Auslösefeder un­ ter Betätigung eines im Gehäuseoberteil 12 verschieblich ge­ lagerten Stößels 31 in die dargestellte Offenstellung ge­ klappt, in welcher der Stößel 31 den (nicht gezeigten) Aus­ lösemechanismus des Schalters seinerseits betätigt.

Wie aus der Zeichnung weiterhin ersichtlich ist, ist das ge­ samte Gehäuseunterteil mit den darin enthaltenen Bauteilen bis zu einer Niveaulinie 32 an der Oberkante des Gehäuseun­ terteils 11 mit einer Vergußmasse wie vorzugsweise Polyurethan ausgegossen, das sämtliche im Gehäuseunterteil enthaltenen Bauteile unter Verdrängung der zuvor darin enthaltenen Luft einschließt und zugleich die Öffnung 21 für die Durchführung der Anschlußdrähte 20 verschließt.

Vor dem Einfüllen der Vergußmasse wird der Eisenkern 14 mit der Spule 19 im Gehäuseunterteil in Stellung gebracht, und das Lager- und Halteblech 23 wird durch einen schnellwirken­ den Kleber wie vorzugsweise ein Cyanoacrylat am Polschenkel 18 befestigt, um die Teile beim Vergießen in Stellung zuein­ ander zu halten.

Am Öffnungsrand des Gehäuseunterteils 11 befindet sich eine nach oben offene umlaufende Rinne 33, in welche beim Vergießen des Gehäuseunterteils Vergußmasse hineinläuft und dadurch eine umlaufende Dichtung bildet, auf welche sich der Öffnungsrand des Gehäuseoberteils beim Verschließen des Gehäuses aufsetzt.

Das Gehäuseoberteil ist mit stiftförmigen Ansätzen 34 versehen, die durch Bohrungen im Öffnungsrand des Gehäuseunterteils hin­ durchgreifen und anschließend vernietet werden. Falls das Ge­ häuse, wie es zweckmäßig ist, aus einem thermoplastischen Kunst­ stoff besteht, kann das Vernieten der Ansätze 34 durch kurzes Anschmelzen erfolgen.

Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet das Gehäuseunterteil 11 eine bleibende Aufnahme für die eingefüllte und darin ausgehärtete Vergußmasse und tritt mit seiner Oberkante unmittelbar in Eingriff mit der Unterkante des Gehäuseoberteils 12. Wie ohne weiteres ein­ leuchtet, ist es jedoch auch möglich, anstelle des mit der Vergußmasse ausgefüllten Gehäuseunterteils einen entsprechend bemessenen Kunstharzblock zu verwenden, der in einer im Ver­ gleich zum Gehäuseunterteil etwas größeren Gießform herge­ stellt wird, die nach dem Aushärten der Vergußmasse zur er­ neuten Verwendung als Gießform wieder entfernt wird.

Claims (9)

1. Haltemagnetauslöser für Niederspannungs-Selbstschalter, insbesondere Fehlerstromschutzschalter, bestehend aus einem hauptsächlich U-förmigen Eisenkern mit zwei von einer Basis aufragenden Polschenkeln, einem im Verhältnis zu den Polschenkeln beweglichen Anker, einem mit dem Eisenkern zusammenwirkenden Haltemagneten zum Erzeugen eines Halteflusses für den Anker, wenigstens einer auf einem Polschenkel angeordneten Wicklung zum Schwächen des Halteflusses sowie einem die vorgenannten Teile auf­ nehmenden zweiteiligen Gehäuse mit in einer horizontalen Querebene zu den Polschenkeln verlaufenden Trennfuge, die sich oberhalb des Gehäusebodens befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge (13) nahe den oberen Enden der Polschenkel (17, 18) verläuft und die im Ge­ häuseunterteil (11) aufgenommenen Bauteile (14, 19, 23, 29) in eine elastomere Vergußmasse eingebettet sind, welche das Gehäuseunterteil (11) ausfüllt oder bildet.

2. Haltemagnetauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse Polyurethan ist.

3. Haltemagnetauslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem am Eisenkern angebrachten Halte- oder Lagerelement aus unmagnetischem Material, wie insbesondere Messingblech, zum Lagern des Ankers und/oder zum Abspannen einer Auslösefeder, dadurch gekennzeichnet, daß das Halte- oder Lagerelement (23) durch die Vergußmasse am Eisenkern (14) festgelegt ist.

4. Haltemagnetauslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit gesondertem Gehäuseunterteil, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuseunterteil (11) aus einem Kunststoff besteht, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient in der Nähe desjenigen des Eisenkerns liegt.

5. Haltemagnetauslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit gesondertem Gehäuseunterteil, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuseunterteil (11) am Öffnungsrand eine nach oben offene umlaufende Rinne (33) zur Aufnahme von beim Füllen überlaufender Vergußmasse als Dichtungselement enthält.

6. Haltemagnetauslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit gesondertem Gehäuseunterteil, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlußdrähte (20) der Wicklung (19) bzw. Wickklungen durch eine von der Vergußmasse abgedichtete Öffnung (21) im Gehäuseunterteil (11) herausgeführt sind.

7. Verfahren zum Herstellen eines Auslösers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (14), der Dauermagnet (29), die elektrische Wicklung (19) und gegebenenfalls das Halte- oder Lagerelement zunächst in ihrer Lage innerhalb des Gehäuseunterteils (11) bzw. in­ nerhalb einer Gießform fixiert und daraufhin das Gehäuse­ unterteil (11) bzw. die Gießform mit der Vergußmasse ausgegossen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fixieren ein schnellwirkender Kleber verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8 zum Herstellen eines Haltemagnetauslösers nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse beim Füllen so hoch in das Gehäuseunterteil (11) eingefüllt wird, daß sie dabei in die Rinne (33) überläuft.