DE3810043A1 - Verfahren und vorrichtung zum justieren eines bimetallausloesers - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum justieren eines bimetallausloesersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren eines Bi
metallauslösers eines elektrischen Schaltgerätes mit wenigstens
einem einseitig fest eingespannten Bimetallstreifens, einer
durch das freie Ende des Bimetallstreifens zu beaufschlagenden
Auslösewelle sowie einer Justierschraube.
Schaltgeräte dieser Art werden vor allem im Gebiet der Nieder
spannung eingesetzt und sind in vielfältigen Ausführungen be
kannt. Neben dreipoligen Auslösern etwa gemäß den US-A-31 62 739,
32 44 837 oder 38 15 064 gibt es auch einpolige Anordnungen für
Leitungsschutzschalter oder ähnliche kleine Leistungsschalter.
Beim Justieren der Bimetallauslöser ist es üblich, zunächst von
Hand eine Voreinstellung der Justierschraube vorzunehmen und
dann eine Probeauslösung durchzuführen. Diese erfordert das
Anschließen des Schaltgerätes oder zumindest desjenigen Teiles
des Schaltgerätes, der die Bimetallauslöser enthält, an einen
Prüfstromkreis. In Abhängigkeit von dem Ergebnis der Probeaus
lösung muß dann die Einstellung der Justierschraube korrigiert
und ein weiterer Versuch durchgeführt werden, nachdem zuvor der
bzw. die Bimetallstreifen auf die Umgebungstemperatur abgekühlt
worden sind. Je nach der gewünschten oder geforderten Genauig
keit der Justierung kann es daher erforderlich sein, mehrere
Versuche durchzuführen. Der Zeitaufwand für eine derartige
Justierung ist daher beträchtlich.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zum Justieren eines Bimetallauslösers anzugeben,
das nicht nur wesentlich rascher durchführbar ist, sondern auch
im wesentlichen unabhängig von der Größe der zunächst bestehen
den Abweichung in der gleichen Zeit durchführbar ist.
Gemäß der Erfindung sind hierzu folgende Schritte vorgesehen:
- a) Bereitstellung einer Hilfskraft und Beaufschlagung der Auslösewelle an der für das Zusammenwirken mit dem Bimetall streifen vorgesehenen Stelle mit der Hilfskraft bis zur Freigabe des durch die Auslösewelle zu verriegelnden Teiles sowie Messung des hierfür erforderlichen Weges und der Kraft und Speicherung dieser Größen in einer Recheneinheit;
- b) durch ein Schraubwerkzeug mit durch die Recheneinheit steuerbarer Winkeldrehung wird die Justierschraube bis zur Berührung mit dem Bimetallstreifen eingedreht und anschlies send gemäß einem Rechenwert zurückgedreht, der in Abhängig keit von den im Schritt a) ermittelten Meßwerten berechnet ist;
- c) der Bimetallstreifen wird einer stromabhängigen Beheizung unterworfen und die Zeit vom Beginn der Beheizung bis zur Berührung von Bimetallstreifen und Auslösewelle wird ge messen und in der Recheneinheit gespeichert;
- d) bei anhaltender weiterer Beheizung des Bimetallstreifens gemäß dem Schritt c) wird die Auslösezeit erfaßt in der Recheneinheit und gespeichert;
- e) mittels des Schraubwerkzeuges wird die Einstellung der Justierschraube um ein Maß korrigiert, welches aufgrund der gemäß den Schritten c) und d) ermittelten Meßwerte be rechnet ist.
Es ist lediglich erforderlich, daß zunächst eine gewisse Anzahl
von Auslösern den Verfahrensschritten unterzogen werden, damit
eine genügende Anzahl von Vergleichswerten vorliegt, aus
denen rechnerisch der jeweils geeignete Korrekturwert ermittelt
werden kann. Obwohl die gewählten Verfahrensschritte rasch
durchführbar sind, führen sie zu einer umfassenden Berücksich
tigung der wichtigsten Parameter, welche die Auslöseeigen
schaften eines Bimetallauslösers verändern können, nämlich ins
besondere des Widerstandes des Heizleiters für den Bimetall, der
Eigenschaften des Bimetalles selbst, dessen Einbaulage und Um
gebungstemperatur sowie der Auslösekraft und des Auslöseweges.
Bei mehrpoligen Auslösern empfiehlt es sich, das angegebene
Verfahren in der Weise durchzuführen, daß die Bimetallstreifen
bzw. deren Heizleiter in Reihe geschaltet und die stromab
hängige Beheizung mit einem Strom entsprechend einem Vielfachen
des Nennstromes, vorzugweise 300%, durchgeführt wird. Hierdurch
wird vermieden, daß die Streuungen von Auslösekraft und Aus
löseweg nicht überkompensiert werden, wie dies bei einer ein
phasigen probeweisen Auslösung und Justierung möglich ist.
Zur Durchführung der vorstehend erwähnten Verfahrensschritte
c) und d) ist es erforderlich, die Laufzeit der Bimetall
streifen vom Beginn der Beheizung bis zur Berührung mit der
zugehörigen Justierschraube zu ermitteln. Jedoch darf die an
schließende gemeinsame Bewegung des Bimetallstreifens und der
Auslösewelle nicht behindert werden. Im Rahmen der Erfindung
kann hierzu eine Vorrichtung vorgesehen sein, die einen mit
gefederten Kontaktstiften versehenen Schieber aufweist, der an
die Justierschrauben ansetzbar und nach der Schließung eines
durch die Bimetallstreifen, die Justierschrauben und die Kon
taktstifte gebildeten Signalstromkreises durch eine rasch
wirkende Antriebsvorrichtung fortbewegbar ist. Die Vorrichtung
gestattet es somit, die Bestimmung der Laufzeit und die an
schliessende Auslösung in einem Zuge ohne Behinderung durch
zuführen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Prinzipdarstellungen
näher erläutert.
Dabei zeigt die Fig. 1 einen Schnitt durch einen schematisch
dargestellten Bimetallauslöser bei der Messung der Auslöse
kraft und des Auslöseweges.
Die Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung,
jedoch mit angesetztem Schraubwerkzeug zur Einstellung einer
Justierschraube.
Die Fig. 3 zeigt in einer anderen Ansicht einen Schnitt durch
einen Bimetallauslöser mit einer Vorrichtung zur Messung der
Laufzeit der Bimetalle bis zur Berührung der zugeordneten
Justierschraube.
Bei der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß der
zu justierende Bimetallauslöser ein eigenes Gehäuse besitzt,
als selbständige Einheit hergestellt und justiert und dann
in ein Schaltgerät, beispielsweise einen kompakten Nieder
spannungs-Leistungsschalter mit Isolierstoffgehäuse eingebaut
wird. Eine solche Auslösereinheit kann außerdem einen elektro
magnetischen Auslöser enthalten, auf den sich jedoch die Er
findung nicht bezieht. Die Fig. 1 zeigt stark vereinfacht eine
Auslösereinheit 1, wie sie etwa in der bereits erwähnten
US-A-38 15 064 oder der US-A-32 44 837 beschrieben ist. Ein
isolierendes Gehäuse 2 enthält eine um ein Drehlager 3 schwenk
bare Auslösewelle 4, die einen Verklinkungsarm 5 aufweist.
Dieser ragt durch eine Öffnung 6 des Gehäuses 2 hindurch und
erfaßt dort hakenartig ein zu verklinkendes Teil 7, das Be
standteil des nicht dargestellten Schaltmechanismus eines
Leistungsschalters ist. Die erwähnten Patentdokumente enthalten
Einzelheiten des Zusammenwirkens zwischen einer Auslösewelle
und einem Schaltmechanismus, so daß an dieser Stelle von einer
eingehenden Beschreibung abgesehen werden kann.
Zu der Auslösereinheit 1 gehört ferner ein Teil der Strombahn
des Leistungsschalters in Gestalt einer Stromschiene 8. Diese
besitzt auf den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 2 An
schlußstellen 10 bzw. 11. Dabei bildet die Anschlußstelle 11,
die sich auf der dem Verklinkungsarm 5 gegenüberliegenden Seite
des Gehäuses 2 befindet, zugleich die äußere Anschlußstelle des
Leistungsschalters. Die gegenüberliegende, d.h. innere An
schlußstelle 10 steht dagegen in geeigneter Weise, beispiels
weise mittels eines biegsamen Strombandes, mit einem beweg
baren Kontakthebel in Verbindung. Beide Anschlußstellen 10 und
11 dienen bei dem Justiervorgang zur Halterung in einer ge
eigneten Vorrichtung. Hierzu sind Klemmbacken 9 vorgesehen,
durch die zugleich ein Prüfstrom zu- und abgeführt werden kann.
Die Stromschiene 8 ist innerhalb des Gehäuses 2 bei 12 in Ge
stalt eines umgekehrten U gebogen und bildet hierdurch zugleich
eine Befestigungsstelle für einen Bimetallstreifen 13 sowie
einen Heizleiter, durch den der Bimetallstreifen 13 stromab
hängig indirekt beheizt und zur Durchbiegung gebracht wird.
Sofern die dargestellte Anordnung für einen mehrpoligen
Leistungsschalter vorgesehen ist, befinden sich in dem Gehäuse
2 zwei oder mehrere Bimetallstreifen, die jeweils an einer
Stromschiene angebracht sind und die Auslösewelle 4 in Ab
hängigkeit von dem jeweiligen durch den Leiter fließenden
Strom beaufschlagen.
Zur Vorbereitung der Justierung der Auslösereinheit 1 wird
diese zunächst in die vorgesehene relative Stellung zur einem
Schaltmechanismus gebracht und dieser so mit der Auslösewelle
4 verklinkt, wie dies die Fig. 1 zeigt. Nun wird durch eine
Öffnung 14 des Gehäuses 2 ein Stößel 15 derart eingeführt, daß
er an derselben Stelle mit der Auslösewelle 4 zusammenwirkt,
wie dies auch für den Bimetallstreifen 13 vorgesehen ist. Der
Stößel 15 steht mit einem Weggeber S und einem Kraftgeber F in
Verbindung, deren Arbeitsweise durch eine Recheneinheit R über
wacht wird. Die Recheneinheit erfaßt dabei den Weg, den das
Hilfswerkzeug ausgehend von der in der Fig. 1 dargestellten
Stellung bis zu derjenigen Stellung der Auslösewelle 4 zurück
legt, bei der durch den Verklinkungsarm 5 das zu verklinkende
Teil 7 freigegeben wird. Ferner wird die Kraft erfaßt, die für
diesen Vorgang benötigt wird.
Anschließend wird entsprechend der Darstellung in der Fig. 2
durch eine weitere Öffnung 16 des Gehäuses 2 mittels eines
Schrauber 17 eingeführt, um eine Justierschraube 20 voreinzu
stellen, die in eine hierfür vorgesehene Öffnung der Auslöse
welle 4 eingeschraubt ist. Die Arbeitsweise des Schraubers
unterliegt ebenfalls der Steuerung durch die Recheneinheit R,
und zwar in der Weise, daß die Justierschraube 20 nach der
Berührung mit dem Bimetallstreifen 13 um ein bestimmtes Maß
zurückgedreht wird, welches erfahrungsgemäß erforderlich ist,
um bei einer bestimmten Strombelastung die Auslösung zu
bewirken. Das in der Fig. 2 eingetragene Maß x berücksichtigt
somit den anhand der Fig. 1 erläuterten Bedarf an Weg und
Kraft bis zur Auslösung sowie die entsprechenden Eigenschaften
des Bimetallstreifens 13.
Für den nächsten Schritt des Justierverfahrens wird eine in
der Fig. 3 vereinfacht gezeigte Hilfsvorrichtung benutzt. In
dieser Figur ist die Auslösereinheit 1 geschnitten in der
Draufsicht gezeigt, so daß die drei nebeneinander angeordneten
Bimetallstreifen 13 und die gemeinsame Auslösewelle 4 mit den
Justierschrauben 20 sichtbar ist. Die erwähnte Hilfsvorrichtung
25 besteht im wesentlichen aus einem Kontaktschieber 26 mit
gefederten Kontaktstiften 27 sowie einer Antriebsvorrichtung
30. In der in der Fig. 3 gezeigten Stellung ist der Schieber
26 mittels der Antriebsvorrichtung 30 derart an die Auslöser
einheit 1 heranbewegt worden, daß die Kontaktstifte 27 die
Justierschrauben 20 berühren. Wird nun mittels einer Prüfstrom
quelle P ein Strom I über die in Reihe geschalteten Strom
schienen 8 geleitet, so werden die Bimetallstreifen 13 erhitzt,
die sich dementsprechend in Richtung der Justierschrauben 20
durchbiegen. Dieser Vorgang wird vorzugsweise mit einem Strom
entsprechend 300% des Nennstromes durchgeführt. Der zugleich
mit dem Einschalten des Prüfstromes I in Lauf gesetzte Zeit
messer erfaßt nun für jeden der Bimetallstreifen 13 die Zeit
t 1, t 2 bzw. t 3, die bis zur Berührung des Bimetallstreifens mit
der zugehörigen Justierschraube 20 vergeht und liefert diese
Werte zur Speicherung an die Recheneinheit R. Ein Signalgeber
28 erfaßt die Berührung durch Hilfsstromkreise, die jeweils
einen der Bimetallstreifen, die zugehörige Justierschraube und
den ihr zugeordneten Kontaktstift 27 umfassen. Sobald alle
Hilfsstromkreise geschlossen sind, steuert der Signalgeber 28
die Antriebsvorrichtung 30 des Kontaktschiebers 26 und bewegt
diesen von der Auslösereinheit 1 weg, so daß nun die Auslöse
welle 4 - ungehindert durch die Kontaktstifte 27 - bewegbar
ist.
Durch einen weiteren, der Verklinkungsstelle an dem Auslösearm
5 zugeordneten Signalgeber 31 wird nun die Zeit ermittelt, die
bei weiterfließendem Prüfstrom I bis zur Auslösung vergeht. Aus
den hierdurch gewonnenen Meßwerten für die Laufzeiten der Bi
metallstreifen 13 bis zur Berührung mit den Justierschrauben
20 und der gesamten Auslösezeit ermittelt die Recheneinheit R
einen Korrekturwert für die Einstellung der einzelnen Justier
schrauben 20. Dieser Korrekturwert ist in eine Winkeldrehung
der Justierschrauben 20 umrechenbar und dient dann in einer der
Fig. 2 entsprechenden Anordnung zur Steuerung des Schraubers
17 durch die Recheneinheit R.
Die beschriebenen Vorgänge stellen eine Aufeinanderfolge von
selbstätig ablaufenden und von Hand vorzunehmenden Schritten
dar und sind in einem Zeitraum von etwa drei bis vier Minuten
durchführbar. Nur bei einem kleinen Prozentsatz von Auslöser
einheiten ist damit zu rechnen, daß keine zutreffende Jus
tierung erzielt wird. Diese Auslösereinheiten müssen dann einer
Nacharbeit unterzogen werden, da anzunehmen ist, daß sie Teile
enthalten, die außerhalb der normalen Toleranz liegen und sich
daher nicht in der üblichen Weise justieren lassen.
Claims (3)
1. Verfahren zum Justieren eines Bimetallauslösers (1) eines
elektrischen Schaltgerätes mit wenigstens einem einseitig fest
eingespannten Bimetallstreifen (13), einer durch das freie Ende
des Bimetallstreifens (13) zu beaufschlagenden Auslösewelle (4)
sowie mit einer Justierschraube (20),
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) Bereitstellung einer Hilfskraft (F) und Beaufschlagung der Auslösewelle (4) an der für das Zusammenwirken mit dem Bimetallstreifen (13) vorgesehenen Stelle mit der Hilfskraft (F) bis zur Freigabe des durch die Auslösewelle (4) zu ver riegelnden Teiles (7) sowie Messung des hierfür erforder lichen Weges (S) und der Kraft (F) und Speicherung dieser Größen in einer Recheneinheit (R);
- b) durch ein Schraubwerkzeug (17) mit durch die Recheneinheit (R) steuerbarer Winkeldrehung wird die Justierschraube (20) bis zur Berührung mit dem Bimetallstreifen (13) eingedreht und anschließend gemäß einem Rechenwert zurückgedreht, der in Abhängigkeit von den im Schritt a) ermittelten Meßwerten berechnet ist;
- c) der Bimetallstreifen (13) wird einer stromabhängigen Be heizung unterworfen und die Zeit vom Beginn der Beheizung bis zur Berührung von Bimetallstreifen (13) und Auslösewelle (4) gemessen und in der Recheneinheit (R) gespeichert;
- d) bei anhaltender weiterer Beheizung des Bimetallstreifens (13) gemäß dem Schritt c) wird die Auslösezeit erfaßt und in der Recheneinheit (R) gespeichert;
- e) mittels des Schraubwerkzeuges wird die Einstellung der Justierschraube (20) um ein Maß korrigiert, welches aufgrund der gemäß den Schritten c) und d) ermittelten Meßwerte be rechnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß bei mehrpoligen Auslösern (1)
die Bimetallstreifen (13) bzw. deren Heizleiter in Reihe ge
schaltet und die stromabhängige Beheizung mit einem Strom (I)
entsprechend einem Vielfachen des Nennstromes, vorzugsweise
300%, durchgeführt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1
bei einem Auslöser, dessen Auslösewelle mit den Justierschrauben
versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit gefederten Kontaktstiften (27) versehener Schieber
(26) vorgesehen ist, der an die Justierschrauben (20) ansetzbar
und nach der Schließung eines durch die Bimetallstreifen (13),
die Justierschrauben (20) und die Kontaktstifte (27) gebildeten
Signalstromkreises (28) durch eine rasch wirkende Antriebsvor
richtung (30) fortbewegbar ist.
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