DE4423277B4

DE4423277B4 - Leistungsschalter mit gemeinsamem Auslösemechanismus

Info

Publication number: DE4423277B4
Application number: DE4423277A
Authority: DE
Inventors: Edward Boksburg Leet; Manuel Fernando Germiston Vidal Ribeiro; Carlos Alberto Boksburg Ferreira
Original assignee: Circuit Breakers Ind Ltd
Current assignee: Circuit Breakers Ind Ltd
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2014-07-06
Also published as: GB2279811B; ZA944881B; JP3411099B2; DE4423277A1; JPH0757609A; US5557082A; GB2279811A; GB9413438D0

Abstract

Leistungsschaltermechanismus, bestehend aus:
einem Magnetrahmen (46);
einer Spule (36), die von einem Laststrom durchflossen wird und im Rahmen einen magnetischen Fluss entsprechend dem Laststrom induziert;
einem Anker (48) mit dazugehörigen Kontakten (42, 44), der drehbar am Rahmen oder neben dem Rahmen (46) befestigt ist und sich unter Einwirkung des Magnetfeldes zwischen einer ersten Betriebsstellung, bei der die Kontakte geschlossen sind, und einer zweiten ausgelösten Stellung, bei der die Kontakte (42, 44) geöffnet sind, bewegt, und
einem Auslösehebel, der im Wesentlichen die Form eines U-förmigen Elements hat und aus einer Basis (10; 110; 210; 310) und einem ersten und einem zweiten parallel zueinander angeordneten Schenkel (12, 14 besteht, wobei der Auslösehebel sich am Rahmen (46) befindet und am oder in der Nähe des Rahmens über entsprechende Drehpunkte in der Mitte jedes Schenkels montiert wird und eine Drehbewegung ausführt, die durch die Bewegung des Leistungsschaltermechanismus bei Auslösung des...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mechanismus für einen Leistungsschalter und auf Leistungsschalter, in die dieser Mechanismus eingebaut wird und in denen der Mechanismus eine gemeinsame Auslösefunktion wahrnimmt.
In bestimmten Anwendungen mit Mehrfach-Leistungsschaltern, die nebeneinander angeordnet sind, ist es wünschenswert, dass die Auslösung eines Leistungsschalters automatisch auch die Auslösung eines weiteren oder mehrerer weiterer verbundener Leistungsschalter bewirkt.
Dies kann zum Beispiel dann erforderlich werden, wenn ein Leistungsschalter aufgrund einer Überlastung einer Phase einer mehrphasigen elektrischen Installation ausgelöst wird.
Es sind unterschiedliche Auslösemechanismen bekannt. Mechanismen dieser bekannten Bauart sind jedoch im Hinblick auf die Auslösekraft begrenzt, die zwischen nebeneinander angeordneten Leistungsschaltern wirken kann. Auch das Spiel kann zwischen den gemeinsamen Komponenten nebeneinander angeordneter Leistungsschalter in dem Fall, dass mehrere Leistungsschalter miteinander verbunden werden, so weit zunehmen, dass die Auslösung zu langsam oder unzuverlässig wird.

Aus der US 4 347 488 kennt man einen Leistungsschaltermechanismus, bestehend aus

– einem Magnetrahmen;
– einer Spule, die von einem Laststrom durchflossen wird und im Rahmen einen magnetischen Fluss entsprechend dem Laststrom induziert;
– einem Anker mit dazugehörigen Kontakten, der drehbar am Rahmen oder neben dem Rahmen befestigt ist und sich unter Einwirkung des Magnetfeldes zwischen einer ersten Betriebsstellung, bei der die Kontakte geschlossen sind, und einer zweiten ausgelösten Stellung, bei der die Kontakte geöffnet sind, bewegt,
– und einem Auslösehebel, der im Wesentlichen die Form eines U-förmigen Elements hat und aus einer Basis und einem ersten und einem zweiten, im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Schenkel besteht.

Der Auslösehebel führt über entsprechende Drehpunkte eine Drehbewegung aus, die durch die Bewegung des Leistungsschaltermechanismus bei Auslösung des Leistungsschalters bewirkt wird, wobei die Auslösung des ersten Leistungsschalters ebenfalls die Auslösung des zweiten angrenzenden Leistungsschalters bewirkt.

Demgegenüber lehrt die Erfindung einen Leistungsschaltermechanismus mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung besteht ein Auslösemechanismus für einen Leistungsschalter aus:
einen Magnetrahmen;
einer Spule, die von einem Laststrom durchflossen wird und im Rahmen einen magnetischen Fluß entsprechend dem Laststrom induziert;
einem Anker mit dazugehörigen Kontakten, der drehbar am Rahmen oder neben dem Rahmen befestigt ist und sich unter Einwirkung des Magnetfeldes zwischen einer ersten Betriebsstellung, bei der die Kontakte geschlossen sind, und einer zweiten ausgelösten Stellung, bei der die Kontakte geöffnet sind, bewegt, und
einem Auslösehebel, der im wesentlichen die Form eines U-förmigen Elements hat und aus einer Basis und einem ersten und einem zweiten, im wesentliche parallel zueinander angeordneten Schenkel besteht, wobei der Auslösehebel sich am Rahmen befindet und am oder in der Nähe des Rahmens über entsprechende Drehpunkte in der Mitte jedes Schenkels montiert wird und eine Drehbewegung ausführt, die durch die Bewegung des Leistungsschaltermechanismus bei Auslösung des Leistungsschalters bewirkt wird. Der erste Schenkel verfügt über einen Vorsprung, der waagerecht vom Schenkel absteht, während der zweite Schenkel eine entsprechend geformte Aussparung aufweist, in die der Vorsprung des ersten Schenkels genau paßt. Wenn der Vorsprung des ersten Schenkels des Auslösehebels formschlüssig in die Aussparung des zweiten Schenkels des Auslösehebels eines zweiten, direkt daneben montierten Leistungsschalters greift, bewirkt die Auslösung des. ersten Leistungsschalters ebenfalls die Auslösung des zweiten angrenzenden Leistungsschalters.

Die Drehpunkte der Schenkel des Auslösehebels entsprechen bevorzugt der Drehachse des Ankers.

Der Vorsprung des ersten Schenkels und die dazu passende Aussparung im zweiten Schenkel werden bevorzugt so konstruiert, daß sie formschlüssig zusammenpassen. Auf diese Weise wird vermieden, daß es bei der Drehbewegung zu einem Spiel zwischen den beiden Komponenten kommt.

Der Vorsprung kann zum Beispiel einen sechseckigen Querschnitt haben, wobei die Aussparung ebenfalls ein Sechseckprofil aufweist.

Der Vorsprung am ersten Schenkel und die Aussparung im zweiten Schenkel befinden sich bevorzugt auf der gleichen Höhe wie die Drehachse des Ankers.

Der Auslösehebel kann aus einer ersten und einer zweiten Komponente bestehen, die in der Basis des U-förmigen Hebels zusammengesteckt werden.

Die erste Komponente verfügt bevorzugt über ein Element, das Teil der U-Basis ist und mit einem Zapfen versehen ist, während die zweite Komponente aus einem Element besteht, das ebenfalls Teil der U-Basis ist und eine Buchse zur Aufnahme des Zapfens aufweist. Auf diese Weise werden die erste und die zweite Komponenten ineinandergesteckt und bilden den Auslösehebel.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter mit einem Gehäuse und mit dem hier beschriebenen Mechanismus, wobei der Vorsprung des ersten Schenkels durch eine erste Öffnung im Gehäuse herausragt und sich die im zweiten Schenkel angeordnete Aussparung hinter einer zweiten Öffnung im Gehäuse befindet.

1 ist die Draufsicht eines Auslösehebels für einen Leistungsschaltermechanismus im Sinne der vorliegenden Erfindung;

2 ist eine Explosionszeichnung des Auslösehebels nach 1 mit Darstellung der Einzehteile;

3 ist eine Seitenansicht des Auslösehebels;

4 ist ein teilweiser seitlicher Aufriß eines Leistungsschalters mit einem gemeinsamen Auslösemechanismus im Sinne der vorliegenden Erfindung und

5 ist ein teilweiser vorderer Aufriß mit der Darstellung der Verkettung einer Reihe von Leistungsschaltern über den erfindungsgemäßen gemeinsamen Auslösemechanismus.

Der in den 1 und 2 dargestellte Auslösehebel wird aus einem zähen Kunststoff wie zum Beispiel verstärktem Polyamid hergestellt und besteht aus zwei Komponenten, die formschlüssig ineinanderpassen und zu einem U-förmigen Auslösehebel zusammengesteckt werden. Der Auslösehebel hat eine Basis (10) und ein Paar Schenkel (12) und (14), die im wesentlichen parallel zueinander stehen. Die Basis (10) des Auslösehebels hat einen runden Querschnitt.

Wie in 2 dargestellt ist, bestehen die beiden Komponenten des Auslösehebels aus einem Basisteil (10.1) und einem Basisteil (10.2). Das Basisteil (10.1) der ersten Komponente hat einen Zapfen (16), der genau in eine entsprechend ausgebildete Buchse (18) im Basisteil (10.2) der zweiten Komponente paßt. Vorsprünge (20) und (22) am unteren Teil des Zapfens (16) greifen in die entsprechend ausgeformten Aussparungen (24) und (26) in der Öffnung der Buchse (18), wenn Zapfen und Buchse ineinandergesteckt werden. Auf diese Weise .wird eine Drehbewegung der Basisteile (10.1) und (10.2) relativ zueinander um ihre gemeinsame Achse vermieden. Der Zapfen und die Buchse sind leicht angeschrägt und sitzen nach dem Ineinanderstecken formschlüssig aufeinander, so daß der Auslösehebel nach der Montage eine Konstruktion mit guter Steifigkeit bildet.

In der Mitte des Schenkels (14) befindet sich ein runder Vorsprung (28), in dessen Mittelpunkt ein sechseckiges Profil (30) angeordnet ist. Dieses ragt senkrecht zum Schenkel (14) nach außen. Ein ähnlicher runder Vorsprung (32) befindet sich am Schenkel (12). In diesem Vorsprung ist ein Hohlraum (34) ausgespart, der einen sechseckigen Querschnitt hat. In diesen Hohlraum paßt genau das sechseckige Profil (30), so daß das Profil (30) des Auslösehebels eines Leistungsschalters genau in den Hohlraum (34) des Auslösehebels eines angrenzend montierten Leistungsschalters paßt. Auch hier ist das Profil (30) formschlüssig in den Hohlraum (34) eingepaßt, damit es zwischen Profil und Hohlraum beim Drehen nur ein minimales Spiel gibt. Die Verwendung eines relativ kräftigen, steifen Materials wie verstärktes Polyamid für die Komponenten des Auslösehebels tragen zur Steifigkeit der Hebelkonstruktion bei.

3 ist eine Seitenansicht des in den 1 und 2 dargestellten Auslösehebels und zeigt die konzentrische Anordnung des sechseckigen Profils (30) auf dem runden Vorsprung (28).

In den 4 und 5 und besonders in der 4 ist ein erfindungsgemäßer Leistungsschaltermechanismus dargestellt, in dem eine Spule (36) über einen beweglichen Kontakt (42) und einen feststehenden Kontakt (44) an die Anschlüsse (38) und (40) angeschlossen ist. Die Spule ist in einen Magnetrahmen (46) montiert, und ein Anker (48) ist drehbar an (oder neben) dem Magnetrahmen auf einem Drehzapfen (54) so montiert, daß ein magnetischer Fluß, der durch einen Laststrom in der Spule (36) im Rahmen induziert wird, den Anker anzieht in Richtung eines Pols (50) der Spule. Der Anker ist über eine (nicht gezeigte) Feder gespannt und wird so in einer ersten Betriebsstellung gehalten, die der Stellung EIN des Betätigungshebels (52) des Leistungsschalters entspricht, und in der die Kontakte (42) und (44) geschlossen sind. Wenn der Anker aufgrund des einen Grenzwert überschreitenden Laststroms in der Spule in Richtung Pol in die Auslöseposition gezogen wird, dreht sich der Anker um den Drehzapfen (54) und bewegt einen Auslösemechanismus, der die Kontakte (42) und (44) öffnet und den Betätigungshebel (52) in die Position AUS bringt.

Der Auslösehebel wird an Magnetrahmen und Anker am gleichen Drehzapfen (54) wie der Anker (48) angebracht und dreht sich in der gleichen Ebene wie der Anker, wie in 4 anhand der Pfeile dargestellt. Sobald der Leistungsschalter ausgelöst wird, werden die Kontakte des Leistungsschalters durch Drehung des beweglichen Kontakts (42) weg vom feststehenden Kontakt (44) geöffnet. Der bewegliche Kontakt wiederum bewegt und dreht den gemeinsamen Auslösehebel. Diese Drehbewegung wird auf die gemeinsamen Auslösehebel benachbarter Leistungsschalter übertragen, die dann ebenfalls für eine Auslösung der Schalter sorgen.

5 zeigt, wie die gemeinsamen Auslösehebel der drei Leistungsschalter (56), (58) und (60) miteinander verbunden werden, wenn die Leistungsschalter direkt nebeneinander montiert werden. Die Zeichnung zeigt, wie das sechseckige Profil (130) des ersten Leistungsschalters in den entsprechenden Hohlraum (234) des zweiten Leistungsschalters durch die in einer Ebene angeordneten Öffnungen (162) und (264) in den jeweiligen Gehäusen der Leistungsschalter greift. Das herausstehende Profil (13) ragt über die Seitenwand des Gehäuses durch die Öffnung (162) hinaus, während der Hohlraum (234) hinter die Öffnung (164) zurückversetzt ist. Entsprechend wird das sechseckige Profil (230) des zweiten Leistungsschalters (58) von dem sechseckigen Hohlraum (334) des dritten Leistungsschalters (60) über die auf einer Ebene angeordneten Öffnungen (262) und (364) aufgenommen. Das sechseckige Profil (330) des dritten Leistungsschalters wurde abgetrennt, so daß es nicht durch die Öffnung (362) der rechten Seite des Leistungsschalters ragt.

Es ist ersichtlich, daß die Drehbewegung eines gemeinsamen Auslösehebels an den benachbarten Auslösehebel über die formschlüssige Verbindung zwischen beiden und über die gemeinsame Drehachse der Auslösehebel übertragen wird. Dies maximiert die Kraft, die von einem zum anderen Auslösehebel übertragen werden kann. Darüber hinaus befreit die dargestellte Konstruktion von der Notwendigkeit zusätzlicher Kopplungselemente zwischen den Auslösehebeln benachbarter Leistungsschalter, wodurch ein sich verstärkendes Spiel zwischen den Auslösehebeln vermieden wird. Auf diese Weise wird die Schaltgenauigkeit der gemeinsamen Auslösefunktion erhöht.

Der zweiteilige Aufbau des gemeinsamen Auslösers erlaubt die Positionierung und Montage des gemeinsamen Auslösehebels nach Zusammenbau des Hauptmechanismus des Leistungsschalters. Die Spiralfeder des gemeinsamen Auslösehebels ist ebenfalls nicht vom Hauptmechanismus abhängig. Diese konstruktive Lösung ermöglicht die standardisierte Großserienfertigung des Hauptmechanismus unabhängig davon, ob er zum Beispiel in einer einphasigen Anwendung oder in den oben beschriebenen Anwendungen mit einer gemeinsamen Auslösung bei mehreren Polen zum Einsatz kommt.

Die einfache Konstruktion der Komponenten des gemeinsamen Auslösehebels verringert außerdem die Kosten der für die Herstellung erforderlichen Werkzeuge.

Claims

Leistungsschaltermechanismus, bestehend aus: einem Magnetrahmen (46); einer Spule (36), die von einem Laststrom durchflossen wird und im Rahmen einen magnetischen Fluss entsprechend dem Laststrom induziert; einem Anker (48) mit dazugehörigen Kontakten (42, 44), der drehbar am Rahmen oder neben dem Rahmen (46) befestigt ist und sich unter Einwirkung des Magnetfeldes zwischen einer ersten Betriebsstellung, bei der die Kontakte geschlossen sind, und einer zweiten ausgelösten Stellung, bei der die Kontakte (42, 44) geöffnet sind, bewegt, und einem Auslösehebel, der im Wesentlichen die Form eines U-förmigen Elements hat und aus einer Basis (10; 110; 210; 310) und einem ersten und einem zweiten parallel zueinander angeordneten Schenkel (12, 14 besteht, wobei der Auslösehebel sich am Rahmen (46) befindet und am oder in der Nähe des Rahmens über entsprechende Drehpunkte in der Mitte jedes Schenkels montiert wird und eine Drehbewegung ausführt, die durch die Bewegung des Leistungsschaltermechanismus bei Auslösung des Leistungsschalters bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel über einen Vorsprung (30; 130; 230; 330) verfügt, der waagerecht vom Schenkel absteht, während der zweite Schenkel eine entsprechend geformte Aussparung (34; 134; 234; 334) aufweist, in die der Vorsprung (30; 130; 230; 330) des ersten Schenkels genau passt, wobei die Auslösung des ersten Leistungsschalters ebenfalls die Auslösung des zweiten angrenzenden Leistungsschalters bewirkt, wenn der Vorsprung (30; 130; 230; 330) des ersten Schenkels des Auslösehebels formschlüssig in die Aussparung (34; 134; 234; 334) des zweiten Schenkels des Auslösehebels eines zweiten, direkt daneben montierten Leistungsschalters greift.
Leistungsschaltermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehpunkte der Schenkel (12, 14) des Auslösehebels bevorzugt der Drehachse des Ankers entsprechen.
Leistungsschaltermechanismus nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (30; 130; 230; 330) des ersten Schenkels (12) und die dazu passende Aussparung (34; 134; 234; 334) im zweiten Schenkel (14) bevorzugt so konstruiert sind, dass sie formschlüssig zusammenpassen und auf diese Weise vermieden wird, dass es bei der Drehbewegung zu einem Spiel zwischen den beiden Komponenten kommt.
Leistungsschaltermechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (30; 130; 230; 330) einen sechseckigen Querschnitt hat und die Aussparung (34; 134; 234; 334) ebenfalls ein Sechseckprofil aufweist.
Leistungsschaltermechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vorsprung (30; 130; 230; 330) am ersten Schenkel (12) und die Aussparung (34; 134; 234; 334) im zweiten Schenkel (14) auf der gleichen Höhe wie die Drehachse des Ankers (48) befinden.
Leistungsschaltermechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösehebel aus einer ersten und einer zweiten Komponente (10.1, 10.2) besteht, die in der Basis (10; 110; 210; 310) des U-förmigen Hebels zusammengesteckt werden.
Leistungsschaltermechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (10.1) über ein Element verfügt, das Teil der U-Basis ist und mit einem Zapfen (16) versehen ist, während die zweite Komponente (10.2) aus einem Element besteht, das ebenfalls Teil der U-Basis ist und eine Buchse (18) zur Aufnahme des Zapfens (16) aufweist, wobei auf diese Weise die erste und die zweite Komponenten ineinander gesteckt werden und den Auslösehebel bilden.
Leistungsschaltermechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (16) und die Buchse (18) formschlüssig so miteinander verbunden werden, dass eine Drehbewegung der Teil relativ zueinander um die gemeinsame Achse ausgeschlossen ist.
Leistungsschaltermechanismus nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Zapfen (16) und Buchse (18) abgeschrägt sind und beim Ineinanderstecken eine formschlüssige Verbindung eingehen.
Leistungsschaltermechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösehebel aus einem Kunststoff hoher Steifigkeit gefertigt wird.
Leistungsschalter mit Gehäuse und Leistungsschaltermechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (30; 130; 230; 330) des ersten Schenkels (12) durch eine erste Öffnung (162; 262; 362) des Gehäuses ragt und der im zweiten Schenkel (14) befindliche Hohlraum (34; 134; 234; 334) hinter einer zweiten Öffnung (164; 264; 364) im Gehäuse zurückversetzt ist.