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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf Schalter bzw. Schutzschalter, bei denen
der Kippmechanismus, der die Schaltkontakte öffnet und schließt, und
die Verriegelung, die den Kippmechanismus auslöst, um automatisch die Kontakte
zu öffnen,
in im Wesentlichen senkrechten Ebenen arbeiten. Eine derartige Anordnung
ist insbesondere vorteilhaft bei Subminiaturschaltern, kann aber
auch bei größeren Schaltern eingesetzt
werden.
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Hintergrundinformation
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Eine
Verwendungsmöglichkeit
von Subminiaturschaltern ist die in elektrischen Flugzeugsystemen,
wo sie nicht nur Überstromschutz
vorsehen, sondern auch als Schalter zum Einschalten und Ausschalten
von Geräten
dienen. Insofern sind sie einem starken Gebrauch ausgesetzt und
müssen
daher in der Lage sein, zuverlässig über viele
Betriebszyklen hinweg zu arbeiten. Sie müssen auch klein genug sein,
um das hochdichte Layout von Schalterplatten zu ermöglichen,
durch die die Schalter für
zahlreiche Schaltungen für
einen Benutzer zugänglich
sind. Subminiaturschalter können
in einer Umgebung verwendet werden, wo sie Vibrationen ausgesetzt
sind. Der Schalter muss in konsistenter Weise innerhalb von Toleranzgrenzen
ausgelöst
werden, wobei er aber nicht durch Vibration oder Schock oder Stoßbelastung
ausgelöst
wird.
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Typischerweise
sind Subminiaturschalter nur mit einem Schutz gegenüber Überströmen ausgestattet,
und zwar implementiert durch eine Verriegelung, die durch ein Bimetall
ausgelöst
wird, welches auf die I2R-Erhitzung, die
sich aus dem Überstrom
ergibt, anspricht. Einige Flugzeugsysteme sehen auch Erdfehlerschutz
vor, aber durch die Verwendung zusätzlicher Vorrichtungen, nämlich durch
die Verwendung von Stromtransformatoren, die in einigen Fällen entfernt
gegenüber
dem Schutzrelais angeordnet sind. Es besteht ein wachsendes Interesse,
zusätzlichen
Schutz vorzusehen und am wichtigsten ist der Bogenfehlerschutz.
Derzeit verfügbare
Miniaturschalter sprechen nicht auf Bogenfehler an, wobei es sich
hier typischerweise um Hochimpedanzfehler handelt und diese intermittierend
auftreten können. Nichtsdestoweniger
können
solche Bogenfehler ein Feuer verursachen. Schließlich besteht ein Interesse am
Vorsehen einer augenblicklichen Auslösung ansprechend auf sehr hohe Überströme, wie
diese bei einem Kurzschluss fließen würden.
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Größere Schalter,
selbst "Miniatur"-Schalter, verwendet
in Haus- oder Wohnungsanwendungsfällen, sehen Mehrfachschutzfunktionen
vor, wobei die derzeit verfügbaren
Subminiaturschalter derartige kombinierte Merkmale nicht besitzen.
Die Herausforderung besteht wiederum darin, alternativen Schutz vorzusehen,
und zwar in einer sehr kleinen Packung, die zuverlässig bei
starker Benutzung über
eine lange Zeitperiode hinweg arbeitet. Eine Vorrichtung, die sämtliche
obigen Kriterien erfüllt
und automatisch zusammengebaut werden kann, ist erwünscht.
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Dokument
US 3 273 089 offenbart eine
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf einen Schalter mit einer
Bauform oder Struktur, die miniaturisiert werden kann und doch Mehrfachschutzfunktionen
vorsieht und die zuverlässig
in einer Umgebung arbeitet, in der Schwingungen oder Vibrationen
vorhanden sein können.
Der Schalter weist einen Kippmechanismus auf, und zwar zum Öffnen und Schließen von
trennbaren Kontakten, wobei der Kippmechanismus in einer Ebene arbeitet,
und ferner weist der Schalter ein Verriegelungsglied auf, wie es in
einer Ebene senkrecht zur Ebene des Kippmechanismus arbeitet, um
den Kippmechanismus zu entriegeln und dadurch automatisch die trennbaren
Kontakte zu öffnen.
Die Verriegelung wird durch eine Überstromanordnung betätigt, die
ein Ansprechen auf das I2R-Heizen vorsieht,
und zwar bei sehr hohen Überströmen, wie
bei spielsweise solchen, die durch Kurzschlüsse verursacht sind oder anderen
Zuständen,
wie beispielsweise ein Bogenfehler.
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Insbesondere
weist der Schalter ein Gehäuse
auf, in dem trennbare Kontakte einer trennbaren Kontaktanordnung
angebracht sind. Der Kippmechanismus weist erste und zweite schwenkbar
verbundene Kippgelenke oder Kippverbindungen auf, und zwar beweglich
in einer ersten Ebene und gekuppelt mit der Kontaktanordnung zum Öffnen und
Schließen der
trennbaren Kontakte. Ein Handgriff, gekuppelt mit dem Kippmechanismus,
wird verwendet, um die trennbaren Kontakte von Hand zu öffnen oder
zu schließen.
Der Schalter weist ferner eine Verriegelungsanordnung auf, welche
den Kippmechanismus in einem verriegelten Zustand verriegelt, in
dem der Schalter manuell betätigt
werden kann, und zwar durch eine Handgriffanordnung zwischen einer Öffnungskipp-
und einer Schließkippposition,
um die trennbaren Kontakte zu öffnen
und zu schließen.
Dieses Verriegelungsglied ist in einer zweiten Ebene senkrecht zur
ersten Ebene bewegbar, um den Kippmechanismus in dem verriegelten
Zustand zu verriegeln und den Kippmechanismus zu entriegeln und die
trennbaren Kontakte zur Öffnung
auszulösen. Eine Überstromanordnung
spricht auf ausgewählte Stromzustände an und
bewegt das Verriegelungsglied in der zweiten Ebene, um den Kippmechanismus
zu entriegeln und dadurch die trennbaren Kontakte zur Öffnung auszulösen.
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Die
Verriegelungsanordnung weist auch einen Verriegelungshebel auf,
der schwenkbar angebracht ist und in der ersten Ebene sich bewegt.
Das Verriegelungsglied besitzt eine Verriegelungsoberfläche, die
mit dem Verriegelungshebel in Eingriff kommt, um den Kippmechanismus
in dem verriegelten Zustand zu verriegeln. Die trennbare Kontaktanordnung
weist einen festen Kontakt und einen beweglichen Kontakt auf, und
zwar getragen durch einen schwenkbar angebrachten Kontaktarm. Das
erste Ende der ersten Kippverbindung bzw. des ersten Kippglieds
ist schwenkbar mit dem Kontaktarm verbunden. Das erste Ende der
zweiten Kippverbindung bzw. des zweiten Kippglieds ist schwenkbar
mit dem Verriegelungshebel verbunden und ein Kniestift verbindet
die zweiten Enden der zwei Kippverbindungen oder -glieder schwenkbar.
Die Handgriffanordnung ist mit diesem Kniestift verbunden, um den
Kippmechanismus manuell zu betätigen.
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Die Überstromanordnung
weist einen Auslösemotor
auf, der das Verriegelungsglied in der zweiten Ebene verschwenkt,
und zwar aus der Verriegelungsposition heraus, um den Verriegelungshebel dann
freizugeben, wenn der Solenoid oder Elektromagnet erregt ist. Der
Auslösemotor
wird durch eine Auslöseschaltung
erregt, die beispielsweise auf Bogenfehler ansprechen kann. Das
Verriegelungsglied ist magnetisch permeabel und bildet einen Anker
für den
Auslösemotor.
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Die Überstromanordnung
weist auch ein schraubenlinienförmiges
Bimetall auf, welches den I2R-Heizschutz
vorsieht. Das freie Ende dieses schraubenförmigen Bimetalls ist in Serie
mit einem auslegerartigen Umgebungstemperatur-Kompensationsbimetall gekuppelt, welches
am Verriegelungsglied befestigt ist und dieses verschwenkt.
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Das
Gehäuse
weist erste und zweite geformte Isolierabschnitte auf, die entlang
einer Passebene verbunden sind, die im Wesentlichen parallel zur
ersten Ebene läuft,
in der die Kippverbindungen oder Kippgelenke schwenken. Die trennbare
Kontaktanordnung, der Kippmechanismus, das Verriegelungsglied und
die Bimetalle sind alle im ersten Gehäuseabschnitt angeordnet. Der
Auslösemotor
wird sodann in den Metallrahmen, der diese Elemente trägt, eingesetzt,
und zwar zusammen mit einer Auslöseschaltung
und die Umschließung
erfolgt durch den zweiten Abschnitt des Gehäuses.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Ein
volles Verständnis
der Erfindung gewinnt man aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
beim Lesen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
isometrische Endansicht, wobei die zwei geformten Abschnitte des
Gehäuses
getrennt sind;
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2 eine
isometrische Ansicht des Schaltertragrahmens;
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3 eine
isometrische Ansicht der Vorderseite des zusammengebauten verriegelbaren
Betriebsmechanismus, der einen Teil des Schalters bildet;
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4 eine
isometrische Ansicht von hinten, und zwar der Anordnung gemäß 3;
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5 eine
Vorderansicht des Schalters, wobei eine Hälfte der Abdeckung entfernt
ist und der Schalter im Aus-Zustand gezeigt ist;
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6 eine
Ansicht ähnlich 5,
wobei aber der Schalter in dem Ein-Zustand gezeigt ist;
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7 eine
Ansicht ähnlich 5,
wobei der Schalter im ausgelösten
Zustand gezeigt ist;
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8 einen
Teillängsschnitt
durch den Schalter, wobei die Handgriffanordnung veranschaulicht
ist.
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9 eine
isometrische Explosionsansicht von Teilen der Handgriffanordnung.
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10 eine
isometrische Explosionsansicht des Auslösemotors und der Verriegelung,
die einen Teil des Schalters bilden.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Die
Erfindung wird angewandt auf einen Subminiaturschalter beschrieben.
Diese Schalter können
in Flugzeug-Wechselstromsystemen verwendet werden, die typischerweise
mit 400 Hz betrieben werden, wobei der Schalter aber auch in Gleichstromsystemen
eingesetzt werden kann. Es wird sich ergeben, dass die Erfindung
auch bei anderen Schaltern einzusetzen ist, einschließlich denjenigen,
die in mit anderen Frequenzen betriebenen Wechselstromsystemen eingesetzt
werden oder auch bei größeren Schaltern.
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Unter
Bezugnahme auf 1 sei darauf hingewiesen, dass
der Schalter 1 ein Gehäuse 3 aufweist,
und zwar gebildet durch erste und zweite Abschnitte 3a und 3b geformt
aus einem isolierenden Harz oder einem Kunstharz, wobei diese Abschnitte entlang
einer Passebene 5 verbunden sind, um so eine Umschließung 7 aus
gegenüberliegenden
Hohlräumen 7a und 7b zu
bilden. Das Gehäuse 3 des
exemplarischen Schalters besitzt eine obere Metallwand 9,
obwohl alternativ diese obere Wand ein Teil der geformten Abschnitte 3a und 3b bilden
kann.
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Die
Funktionskomponenten des Schalters 1 weisen Folgendes auf:
eine trennbare Kontaktanordnung 11, einen Kippmechanismus 13,
eine Handgriffanordnung 15, eine Verriegelungsanordnung 17 und eine Überstromanordnung 19.
Der Kippmechanismus 13 und die Verriegelungsanordnung 17 bilden zusammen
einen verriegelbaren Betriebs- oder Betätigungsmechanismus 18.
Kurz auf 2 verweisend, sei erwähnt, dass
ein Metallblechrahmen 21, der, wie man erkennen wird, viele
dieser funktionellen Komponenten trägt, in dem Hohlraum 7a im
geformten Abschnitt 3a angebracht ist, und zwar durch Befestigungslöcher 23,
die mit geformten Stiften im Gehäuseabschnitt 3a in
Eingriff kommen, was zu erkennen ist. Der Schalter 1 weist
auch einen Leitungsanschluss oder eine Leitungsklemme 25 und
einen Lastanschluss oder eine Lastklemme 27 auf, und zwar getragen
in dem Boden des geformten Gehäuses
mit auslegerartigen Abschnitten, die sich zur Außenseite des Gehäuses erstrecken,
und zwar zur Verbindung mit Leitungs- bzw. Lastleitern (nicht gezeigt).
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Wie
man am besten in den 5–7 erkennt,
weist die trennbare Kontaktanordnung 11 einen festen Kontakt 29,
befestigt an dem Leitungsanschluss 25, und einen beweglichen
Kontakt 31, getragen durch einen Kontaktarm 33,
auf. Der feste Kontakt 29 und der bewegliche Kontakt 31 bilden
zusammen die trennbaren Kontakte 35. Der Kontaktarm 33 ist
schwenkbar an einem geformten Stift 37 angeordnet, der
sich durch eines der Befestigungslöcher 23 im unteren
Teil des Rahmens 21 erstreckt. Eine Mutter 39 hält den Kontaktarm
an dem geformten Stift 37. Eine schraubenlinienförmige Druckfeder 40 bildet eine
Hauptfeder, die den Kontaktarm im Gegenuhrzeigersinn, wie in den 5–7 gezeigt,
vorspannt, um die trennbaren Kontakte 35 zu öffnen.
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Der
Kontaktarm 33 wird zwischen offenen und geschlossen Positionen
der trennbaren Kontakte 35 durch den Kippmechanismus 13 verschwenkt. Dieser
Kippmechanismus 13 weist ein zweigabeliges erstes Kippgelenk 41 auf,
und zwar schwenkbar verbunden mit einem ersten oder unteren Ende 43 des Kontaktarms 33 durch
einen Stift 45. Ein zweigabeliges zweites Kippgelenk 47 ist
schwenkbar mit einem ersten Ende 49 durch einen Stift 51 mit
einem Verrieglungshebel 53 verbunden, der seinerseits schwenkbar
an einem geformten Stift 55 angebracht ist, der sich durch
eines der Befestigungslöcher 23 im Rahmen 21 und
in das Loch 57 ein einem Flansch 59 am Rahmen 21 erstreckt.
Zweite Enden 61 und 63 des ersten Kippgelenks
oder der ersten Kippverbindung 41 bzw. des zweiten Kippgelenks 47 sind schwenkbar
durch einen Kniestift 65 verbunden. Der Kippmechanismus 13 weist
ferner eine Antriebsverbindung oder ein Antriebsgelenk 67 auf,
welches den Kippmechanismus 13 mit der Handgriffanordnung 15 kuppelt.
Wie man am besten in 8 erkennt, weist die Handgriffanordnung 15 ein
Handgriffglied 69 auf und zwar mit einem Schaft 69s,
der schwenkbar mit dem Antriebsglied 67 des Kippmechanismus 13 durch
einen Stift 71 verbunden ist. Das Handgriffglied 69 wird
für eine
hin und her bewegbare Linearbewegung durch ein Hülsen- oder Rohrteil 73 getragen, und
zwar sitzend in dem Ende der oberen Wand 9 und einer Anzeigehülse 75.
Das Handgriffglied 69 ist durch einen Handgriffhaltestift 77 befestigt,
der sich quer durch das Hülsenteil 73 und
einen Schlitz 79 im Handgriffschaft 69s erstreckt.
Eine schraubenlinienförmige
Kompressionshandgrifffeder 81 am Handgriffschaft 69s liegt
an einer Unterlegscheibe 83 an, die auf dem Handgriffhaltestift 77 sitzt.
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Die
Verriegelungsanordnung 17 weist zusätzlich zum Verrriegelungshebel 53 ein
Verriegelungsglied 85 auf. Wie man in 8 erkennt,
besitzt das Verriegelungsglied 85 einen Finger 87,
der in einem Haken 89 endet, welcher eine Verriegelungsoberfläche 91 bildet.
Das Verriegelungsglied 85 besitzt einen flachen Ankerabschnitt 93 mit
einer sich nach oben erstreckenden Verlängerung 95, von der
aus sich der Verriegelungsfinger 87 unter rechten Winkeln
erstreckt. Ein Flansch 97 erstreckt sich ebenfalls unter
rechten Winkel zur Aufwärtsverlängerung
parallel zu dem Kontaktfinger 87. Ein Verriegelungsstift 99 erstreckt
sich durch den Flansch 97 und den Verriegelungsfinger 87,
um das Verriegelungsglied schwenkbar zwischen dem ersten Flansch 101 und einem
zweiten gegenüberliegenden
Flansch 103 am Rahmen 21 (vgl. 2)
zu lagern. Wie man in 3 erkennt, verschwenken sich
die Kippglieder oder Kippverbindungen 41 und 47 in
einer ersten Ebene 105, während sich das Verriegelungsglied 85 in
einer zweiten Ebene 107 verschwenkt, die im wesentlichen senkrecht
zur ersten Ebene 105 verläuft. Man erkennt, dass der
Kontaktarm 33, der Verriegelungshebel 53 und das
Handgriffglied 69 sich auch in der ersten Ebene bewegen.
Zudem erkennt man, dass die erste Ebene 105 im Wesentlichen
parallel zur Passebene 5 der geformten Abschnitte 3a und 3b des
Gehäuses
verläuft.
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Die
Verriegelungsoberfläche 91 am
Verriegelungsglied 85 kommt mit dem freien Ende 53f am Verriegelungshebel 53 in
Eingriff, wobei dieser in einem Schlitz 106 im Flansch 103 am
Rahmen 21 geführt
ist (2 und 3). Eine Verriegelungshebelfeder 108 spannt
den Verriegelungshebel 53 zur Verriegelungsposition hin
vor, und zwar am unteren Ende des Schlitzes 106.
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Die Überstromanordnung 19 weist
ein schraubenlinienförmiges
Bimetall 109 auf, welches an einem Ende mit dem Lastanschluss 27 befestigt ist.
Das freie Ende 109f des schraubenlinienförmigen Bimetalls
ist durch einen Hauptleiter in der Form eines flexiblen Shunts 111 mit
dem Kontaktarm 33 verbunden. Auf diese Weise läuft der
Laststrom, der durch die trennbaren Kontakte 35 fließt, auch
durch das schraubenlinienförmige
Bimetall 109. Dies bewirkt eine I2R-Heizung des schraubenlinienförmigen Bimetalls 109,
was in einer Abwicklung des freien Endes 109f resultiert.
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Die Überstromanordnung 19 weist
auch ein auslegerartiges Umgebungskompensator-Bimetall 113 auf.
Ein Ende dieses Umgebungskompensator-Bimetalls ist an dem Verriegelungsglied
an dem Ankerabschnitt 93 beispielsweise durch Punktschweißen befestigt.
Dieses auslegerartige Umgebungskompensator-Bimetall 113 besitzt
eine Versetzung um den Verrieglungsstift 99 (vgl. 3)
herum und erstreckt sich nach oben, um in einem freien Ende 113f zu
enden, welches benachbart zum freien Ende 109f des schraubenlinienförmigen Bimetalls 109 (vgl. 4)
endet. Eine flache Verriegelungsfeder 115 ist zur Bildung
einer Klammer oder Klemme 117 (vgl. 10) an
dem unteren Ende gebogen, welches die flache Verriegelungsfeder
mit dem Rahmen 21, wie in den 3 und 4 gezeigt,
befestigt. Das freie Ende 115f dieser Verriegelungsfeder besitzt
eine Einstellung, die bewirkt, dass dieses am Bimetall anliegt,
um das Verriegelungsglied 85 mit dem Verriegelungsfinger 87 nach
vorne vorzuspannen. Unter normalen Betriebsbedingungen gibt es einen
schmalen Spalt zwischen dem freien Ende 109 des schraubenlinienförmigen Bimetalls
und dem freien Ende 115f des Umgebungskompensator-Bimetalls.
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Die
thermische Auslösung
kann durch eine Eichschraube 118 geeicht werden, die in
das freie Ende eines der Bimetalle 109, 113 eingeschraubt
ist und zu dem anderen hin ragt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung sitzt diese Eichschraube 118 im freien Ende 113f des
Umgebungskompensator-Bimetalls, wie man am besten in 4 erkennt.
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Die Überstromanordnung 19 weist
ferner einen Auslösemotor
oder Elektromagnet (Solenoid) 119 auf. Wie in der Explosionsansicht
der 10 gezeigt, weist dieser Auslösemotor 119 einen
magnetisch permeablen Motorkern 121 auf, der in eine Spulenhülse 122 innerhalb
der Spule 124 passt. Diese Unteranordnung ist in einer
magnetisch permeablen Motorschale 127 untergebracht und
bildet zusammen mit dem magnetisch permeablen Kern 121 einen
Magnetkreis, repräsentiert
durch die Pfeile 124 in 3. Ein Stifthalter 129 ragt
seitlich nach außen durch
einen Schlitz in der Motorschale und trägt eine Verbindung 131 mit
Stiften 133 für
die Spule 121. Die Spulenschale weist eine Schulter 135 auf,
die in einer Öffnung 137 im
Rahmen 21 (vgl. 2) sitzt, und zwar mit dem Motorkern 121 zum
Ankerabschnitt 93 des Verriegelungsglieds 85 weisend.
Der Auslösemotor 119 wird
durch die elektrischen Stifte 133 durch eine elektronische
Auslöseschaltung 139 mit Energie
versorgt, wobei die Auslöseschaltung 139 auf
einer gedruckten Schaltungsplatte 141, die in 1 gezeigt
ist, vorgesehen ist. Diese Auslöseschaltung 139 sieht
bei spielsweise einen Bogenausfallschutz vor. Wenn die Spule 123 erregt
ist, wird der Anker 93 des Verriegelungsglieds 85 zum
Kern 121 hin angezogen, wodurch der Kontaktfinger 87 nach hinten
in eine Entriegelungsposition verdreht wird.
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Um
eine augenblickliche Auslösung
vorzusehen, weist die Überstromanordnung 19 eine
Anordnung auf, um den Hauptleiter, gebildet durch den flexiblen
Shunt 111, durch die Magnetschaltung 124 des Auslösemotors 119,
wie in den 3, 5–7 und 10 gezeigt,
zu leiten. Für
diesen Zweck wird die Magnetschaltung durch einen magnetisch permeablen
Bügel oder
Polstück 143 erweitert,
der mindestens teilweise den flexiblen Shunt 111 umgibt,
so dass magnetischer Fluss, erzeugt durch den Strom im flexiblen
Shunt 111, durch den Bügel 143,
den Kern 121 und die Magnetschale 135 und den
Anker 93 des Verriegelungsglieds 85 fließt. Bei
Kurzschlusszuständen
erzeugt der sehr hohe Strom, der durch den flexiblen Shunt 111 zirkuliert,
ein Magnetfeld, welches in dem Magnetkreis 124 des Auslösemotors
gekoppelt wird und das Verriegelungsglied 85 anzieht, um
den Verriegelungsfinger 87 in die nicht verriegelte Position
zu bewegen. Der Bügel 143 arbeitet
mit einem Tragfinger 144 am Metallrahmen 21 (vgl. 2)
zusammen, um den flexiblen Shunt an seinem Platz zu befestigen.
Die Magnetkupplung ist derart vorgesehen, dass sehr hohe Ströme von einer vorbestimmten
Mindestgröße, wie
beispielsweise solche wie sie mit Kurzschlüssen assoziiert sind, ausreichend
sind, um das Verriegelungsglied 85 zu betätigen, und
zwar ohne Erregung der Spule 123 durch die Auslöseschaltung 139.
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Der
Schalter 1 arbeitet in der folgenden Art und Weise. In
der in 5 gezeigten Aus-Position ist das Handgriffglied 69 oben,
wobei die Anzeigehülse 75 zur
Anzeige des Aus-Zustands sichtbar ist. Der Verriegelungshebel 53 ist
durch Eingriff seines freien Endes 53a durch die Verriegelungsoberfläche 91 am Verriegelungsglied 85 verriegelt.
Der Kniestift 65 des Kippmechanismus 13 befindet
sich links von einer imaginären
Linie zwischen den Stiften 45 und 51. Die Hauptfeder 40 hat
den Kontaktarm 33 im Gegenuhrzeigersinn entge gen den geformten
Anschlag 145 verdreht, so dass die trennbaren Kontakte 35 offen sind.
Dies ist die offene Kippposition des Kippmechanismus 13.
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Durch
Niederdrücken
des Handgriffglieds 69 wird der Schalter eingeschaltet,
wobei das Handgriffglied 69 linear nach unten zur Position
gemäß 6 bewegt
wird. Das Antriebsglied oder die Antriebsverbindung 67 stößt den Kniestift 65 nach
unten, was eine Drehung im Uhrzeigersinn des Kontaktarms entgegen
der Hauptfeder 40 durch das erste Kippglied 61 zur
Folge hat. Wenn das obere Ende des zweiten Kippgliedes stationär gehalten
wird dadurch, dass der Verriegelungshebel 53 am Boden des
Schlitzes 106 sitzt, führt
der Kniestift 65 eine Translationsbewegung im Gegenuhrzeigersinn
aus, bis er durch eine imaginäre
Linie zwischen den Stiften 45 und 51 läuft, wobei
an diesem Punkt die Hauptfeder, die nach oben auf die Verbindung
oder das Verbindungsglied 41 drückt, den Kniestift 65 weiter
im Gegenuhrzeigersinn antreibt, bis das Kippelement am geformten
Anschlag 147 in der Kippschließposition gemäß 1 sitzt.
Diese letztgenannte Bewegung erfolgt durch eine Drehung des Kontaktarms 33 im
Uhrzeigersinn um die geschlossenen Kontakte 35 durch die geschlitzte Öffnung 149,
wodurch der Kontaktarm schwenkbar am Stift 37 gelagert
ist. Wenn die Kontakte in dieser Art und Weise geschlossen sind,
so sieht die Hauptfeder 40 einen Kontaktdruck an den trennbaren
Kontakten 35 vor und berücksichtigt den Abrieb.
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Der
Schalter 1 kann manuell aus der in 6 gezeigten
Ein-Position in die in 5 zeigte Aus-Position geöffnet werden,
und zwar durch Anheben des Handgriffgliedes 69. Dies bewirkt
eine Translationsbewegung des Kniestiftes 65 entgegen dem
Uhrzeigersinn durch die Antriebsverbindung 67. Anfangs wird
eine nach unten gerichtete Kraft auf den Kontaktarm durch das erste
Kippgelenk 41 angelegt; wenn aber der Kniestift durch die
Mittellinie zwischen den Stiften 45 und 51 läuft, so
bricht die Kippverbindung und die Hauptfeder 40 verdreht
den Kontaktarm 33 entgegen dem Uhrzeigersinn, bis er am
geformten Anschlag 145 sitzt, wobei die trennbaren Kontakte 35 öffnen. Wenn
der Kniestift eine Translationsbewegung im Uhrzeigersinn ausführt, steigt
der Handgriff 69 zu der in 5 gezeigten
Aus-Position an.
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Der
Schalter 1 kann in den in 7 gezeigten Öffnungszustand
unter mehreren Bedingungen, oder wenn mehrere Zustände vorliegen,
ausgelöst werden.
Wenn ein beständiger Überstrom
auftritt, so verdreht sich das freie Ende 109f des schraubenförmigen Bimetalls 109 entgegen
dem Uhrzeigersinn, wie man in 4 erkennt,
und zwar zum Eingriff mit dem freien Ende 113f des Umgebungskompensations-Bimetalls
und stößt dieses
in die gleiche Richtung, um das Verriegelungsglied 85 entgegen
dem Uhrzeigersinn um den Verriegelungsstift 99 zu verdrehen.
Dies führt
zu einem Außereingriffbringen
der Verriegelungsoberfläche 91 zur
Freigabe des Verriegelungshebels 53, der im Uhrzeigersinn
um den geformten Stift 55 angetrieben wird, und zwar durch
die Hauptfeder, die den Kontaktarm 33 entgegen dem Uhrzeigersinn
verdreht, um die trennbaren Kontakte 35 zu öffnen, und
ferner durch die Kippgelenke 41 und 47. Wenn dies
auftritt, so zieht die Handgrifffeder 81 den Kniestift 65 durch
die Mittellinie zwischen den Stiften 45 und 51.
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Der
Schalter 1 wird aus dem in 7 gezeigten
Auslösezustand
durch die Verriegelungsfeder 108 zurückgesetzt, die den Verriegelungshebel 53 im Gegenuhrzeigersinn
zieht, und zwar mit Hilfe der Verriegelungshebelfeder 108,
bis das freie Ende 53f des Verriegelungshebels in Eingriff
kommt mit der Nockenoberfläche 151 am
Verriegelungsfinger 87, um den Verriegelungsfinger nach
hinten zu verdrehen. Wenn das freie Ende 53f des Verriegelungshebels 53 unter
der Verriegelungsoberfläche 91 verläuft, so
verdreht die Verriegelungsfeder 115 das Verriegelungsglied 85 im
Uhrzeigersinn zurück,
um den Verriegelungshebel 53 zu verriegeln. Umgebungstemperaturzustände veranlassen
das freie Ende 109f des schraubenlinienförmigen Bimetalls
und das freie Ende 113f des Umgebungskompensator-Bimetalls zur
Bewegung in der gleichen Richtung und dadurch zur Aufrechterhaltung
des geeigneten Spalts zwischen den zwei freien Bimetall-Enden, um
die Effekte von Änderungen
der Umgebungstemperatur zu eliminieren.
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Zum
Schutz gegenüber
Bogenfehlern überwacht
die elektronische Auslöseschaltung 139 den Strom
hinsichtlich Charakteristika oder Eigenschaften der artiger Fehler
und erregt die Spule 123 des Auslösemotors 119. Der
durch die Erregung der Spule 123 erzeugte Magnetfluss zieht
den Ankerabschnitt 93 des Verriegelungsglieds an zum Motorkern 121 hin,
um die Verriegelungsoberfläche 91 von
der Spitze 53f des Verriegelungshebels 53 wegzugleiten, wodurch
der Schalter 1 zur Öffnung
ausgelöst
wird, und zwar in der oben für
eine thermische Auslösung diskutierten
Art und Weise.
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Im
Falle eines sehr hohen Überstroms
von mindestens einer vorbestimmten Größenordnung, wie dies beispielsweise
bei einem Kurzschluss auftreten könnte, erzeugt der flexible
Shunt ein Magnetfeld, welches in den Bügel 143, die Spulenschale 135 und
den Auslösemotorkern 121 gekoppelt
wird, um wiederum den Ankerabschnitt 93 anzuziehen und das
Verriegelungsglied 85 zu verdrehen, um das Verriegelungsglied 53 freizugeben
und den Schalter in der oben beschriebenen Weise auszulösen.
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Der
Schalter 1 ist ein einfacher zuverlässiger Mechanismus, der selektive
Mehrfachschutzfunktionen vorsieht und auch als Ein/Aus-Schalter
dient. Da der Kippmechanismus 13 und die Verriegelung 85 in zueinander
senkrechten Ebenen arbeiten, besitzt der Schalter 1 eine
erhöhte
Immunität
gegenüber
Vibrationen, die typischerweise auf eine einzige Ebene beschränkt sind.
Diese Anordnung ist auch für
einen automatischen Zusammenbau besonders geeignet. Der geformte
Abschnitt 3a des Gehäuses 3 wird
auf einer flachen Oberfläche
platziert und die Teile werden sämtlich
von oben her eingesetzt. Der Rahmen 21, der Kippmechanismus 13,
die Handgriffanordnung 15, die Verriegelungsanordnung 17 und
die Bimetalle 109, 113 passen alle in den Hohlraum 7a in diesem
Abschnitt 3a des Gehäuses 3.
Der Auslösemotor 119 sitzt
in der Öffnung 137 im
Rahmen 21 und die gedruckte Schaltungsplatte 141 ist
mit den elektrischen Stiften 133 verbunden. Der Auslösemotor 119 und
die gedruckte Schaltungsplatte 141, die dann über den
geformten Abschnitt 3a vorstehen, erstrecken sich in den
Umschließungsteil 7a im
zweiten geformten Abschnitt 3b, der über dem Abschnitt 3a angeordnet
ist und an diesem durch (nicht gezeigte) Nieten befestigt ist.