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Die
vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der elektrischen
Geräte
und insbesondere das Gebiet der modularen elektrischen Geräte vom Typ
Ausschalter oder Umschalter, die für den Schutz von Leitungen
verwendet werden, um die Sicherheit von Personen zu gewährleisten.
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Die
Erfindung betrifft ferner genauer die Betätigung eines Schließmechanismus,
wie beispielsweise jene, mit denen die magnetothermischen Schalter
oder die Geräte
dieses Typs, beispielsweise Phasenschalter, ausgestattet sind.
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Die
Leitungsschutztrennschalter umfassen herkömmlicherweise in einem Isoliergehäuse eine Schaltung,
die sich zwischen zwei Klemmen erstreckt und ein Bimetall zum thermischen
Auslösen zum
Schutz vor elektrischen Überlasten
und ein elektromagnetisches Betätigungselement
aufweist, umfassend im Wesentlichen eine Spule, die mit einem beweglichen
Magnetkern zusammenwirkt, der mit einem Schlagstift verbunden ist,
um im Falle eines Überstroms
das Ausschalten durch Öffnen
eines beweglichen Kontakts, der mit einem oder mehreren festen Kontakten
zusammenwirkt, zu gewährleisten. Die
Phasen- und Nullleiterschalter umfassen außer der Phasenstufe, wie beschrieben,
eine Nullleiterstufe ebenfalls mit festen und beweglichen Kontakten, wobei
der bewegliche Nullleiterkontakt gemeinsam mit dem beweglichen Phasenkontakt
betätigt
wird.
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Die
Verstellung des beweglichen Kontakts zu oder weg von dem festen
Kontakt wird herkömmlicherweise
durch einen Schließmechanismus
mit einem Kniehebel gesteuert, der manuell durch einen Steuerhebel
betätigt
wird, der einen Schwingarm mitnimmt, zum Zurückschieben eines schwenkbaren Kontaktträgers, um
den oder die beweglichen Kontakte jeweils mit einem festen Kontakt
in Verbindung zu bringen, wobei in dieser Position die umgekehrte Bewegung
normalerweise durch eine Klinke verhindert wird, die den Schwingarm,
der auf dem Kontaktträger
wie ein Kniehebel aufliegt, daran hindert, auszutreten und diesen
freizugeben.
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Das
manuelle Öffnen
erfolgt durch Betätigung
des Hebels in entgegengesetzter Richtung. Das Ausschalten wird durch
Betätigung
des Bimetalls und des Schlagstiftes des magnetischen Betätigungselements
gegen einen Auslöser
hervorgerufen, um die Freigabe der Klinke und somit das Austreten des
Schwingarms zu bewirken, was zur Öffnung des elektrischen Kontakts
führt.
Ein solcher Schließmechanismus
ist beispielsweise in dem Europapatent
EP 0 570 647 B1 beschrieben.
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Die
thermische Untereinheit, die das Bimetall umfasst, ist somit dazu
bestimmt, den Schließmechanismus
zu entriegeln, um die elektrischen Kontakte freizugeben oder zu öffnen und
den Stromfluss in dem modularen Gerät zu unterbrechen. Die Entriegelung
der Sicherung muss erfolgen, wenn der in der elektrischen Schaltung
fließende
Strom eine vorbestimmte Schwelle überschreitet. Es ist somit
eine genaue Einstellung der Positionierung des Bimetalls vorzunehmen,
damit seine Auslenkung ausreicht, wenn diese Schwelle erreicht ist,
um das Auslösen
zu gewährleisten.
Die Zuverlässigkeit
und Genauigkeit der Funktion des modularen elektrischen Geräts hängen davon
ab.
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Die
Geräte
müssen
somit mit Einstellmitteln versehen sein, die es ermöglichen,
eine Positionierung des Bimetalls vorzunehmen, die mit der gewünschten
Auslöseschwelle
kompatibel ist oder übereinstimmt.
Diese Positionierung und Steuerung der Auslösung müssen ferner das Vorhandensein
eines Mitnehmers zwischen dem Bimetall und dem Schließmechanismus
berücksichtigen.
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Die
Einstellung der Positionierung erfolgt herkömmlicherweise durch Verformung
eines elastischen, beispielsweise metallischen Stücks, das
das Bimetall trägt.
Eine Bedingung für
die Wirksamkeit der Einstellung ist die Beständigkeit der Auslöseschwelle,
somit der gleichbleibenden Positionierung des Bimetalls: es ist
somit unbedingt erforderlich, dass die Verformung des elastischen
Stücks
perfekt umkehrbar ist, was voraussetzt, dass während der Funktion die elastische
Grenze des Materials, aus dem das das Bimetall tragende Stück besteht,
nicht überschritten
wird.
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Es
ist beispielsweise bekannt, eine rostfreie Feder in Verbindung mit
diesem Stützteil
zu verwenden, deren Einstellung mit Hilfe einer Schraube erfolgen
kann, deren Kopf von außerhalb
des Gehäuses zugänglich ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung einer thermischen
Untereinheit zum Schutz eines modularen elektrischen Geräts, die
mit Genauigkeit und Zuverlässigkeit
eine vorbestimmte Auslöseschwelle
sichert und die Gefahr eines Umkehrbarkeitsfehlers oder einer Verstellung
der Auslöseschwelle,
der insbesondere auf die elastischen Stützen bei der Einstellung der
Auslöseschwelle
zurückgeht,
vermeidet.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vereinfachung
der Elemente, aus denen diese thermische Untereinheit besteht, sowie
der Montagevorgänge
der Untereinheit in dem modularen elektrischen Gerät.
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Die
herkömmliche
Lösung
mit elastischer Stütze,
der mehrere Bauteile erfordert, ist ebenfalls im Rahmen der vorliegenden
Erfindung interessant, um eine Verringerung der Anzahl von Teilen,
aus denen die Untereinheit zum Wärmeschutz
besteht, zu erreichen und folglich eine signifikante Verringerung der
Herstellungskosten zu erzielen.
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Erfindungsgemäß ist das
Einstellungsmittel hauptsächlich
in den Mitnehmer integriert.
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So
braucht nicht mehr das Bezugssystem des Kunststoffgehäuses berücksichtigt
zu werden, dessen Dimensionsschwankungen insbesondere auf Grund
der Feuchtigkeitsänderungen
die Einstellung des Bimetalls beeinträchtigen können. Die für die Gehäuse ausgewählten Kunststoffe sind nämlich für die Feuchtigkeit
der Umgebung empfindlich und unterliegen Verformungen, die sich
auf die Position des Bimetalls im kalten Zustand und folglich auf
die Auslösung
des Produktes auswirken können.
Es ist zwar möglich,
Kunststoffe zu finden, die für
die Feuchtigkeitsschwankungen unempfindlich sind, aber ihre Kosten
sind höher
und die finanziellen Auswirkungen auf das Gehäuse untragbar.
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Die
Lösung
gemäß der Erfindung
ermöglicht es,
diesen Kunststofftyp nur für
den Mitnehmer zu verwenden, einen Teil mit derartigen Abmessungen, dass
die wirtschaftliche Auswirkung vernachlässigbar ist.
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Sie
führt schließlich dazu,
dass der elastische Stützteil,
der zur Einstellung der Position des Bimetalls dient, nicht mehr
notwendig ist.
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Vorzugsweise
gleitet der Mitnehmer in Translation in dem Gehäuse und weist zwei aktive Kontaktzonen
mit entgegen gesetzter Ausrichtung in Bezug zur Gleitrichtung auf,
wobei die aktiven Zonen dazu vorgesehen sind, von dem Bimetall angetrieben zu
werden bzw. auf den Schließmechanismus
einzuwirken, wobei es die Einstellungsmittel ermöglichen, den Abstand zwischen
ihnen zu verändern.
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Bisher
haben die verwendeten Mitnehmer niemals als Einstellungselemente
gedient und sind folglich Teile, deren Form nicht verändert werden kann.
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Die
Besonderheit der Erfindung liegt in der Tatsache, dass die Seiten
des Mitnehmers verändert werden
können
und dieser somit an die Positionierung des Bimetalls eher als umgekehrt
angepasst werden kann.
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Ferner
wirken die Einstellungsmittel vorzugsweise auf die Positionierung
mindestens einer der aktiven Zonen in Bezug zur anderen ein.
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Aus
wirtschaftlichen Gründen
ist bei den meisten Ansätzen
dennoch nur eine der aktiven Zonen einstellbar.
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Nach
einer Möglichkeit
weist der Mitnehmer tatsächlich
die Form eines U auf, dessen Boden im Gehäuse gleitet und dessen Schenkel
die aktiven Zonen umfassen.
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Diese
Form, die an sich bekannt ist, bietet sich natürlich für die Erfindung an: der Boden
des U bietet ein Führungs-/Gleitelement,
das für
das Gleiten günstig
ist, während
die Schenkel Zonen mit entgegen gesetzter Ausrichtung aufweisen,
mit denen einfach Einstellungsmittel verbunden werden können, die
den Abstand zwischen ihnen verändern
sollen.
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Nach
einer bevorzugten Ausführung
besteht die aktive Zone, die mit dem Bimetall zusammenwirkt, in
dem freien Ende eines überstehenden
Elements eines Schenkels in Richtung des Bimetalls, das parallel
zum Boden des Mitnehmers einstellbar ist.
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Die
Einstellung erfolgt folglich parallel zur Verschiebung, was im Sinne
der Optimierung jedes Einstellungsvorgangs ist.
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Genauer
ist das einstellbare Element tatsächlich eine am Schenkel befestigte
selbstschneidende Gewindeschraube.
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Die
Durchführung
der Einstellung ist einfach, sofern dies die Befestigung des einstellbaren
Elements an einem Schenkel ist; im Sinne der industrielle Fertigung
ist diese Lösung
bevorzugt und nicht kostspielig.
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Nach
einer Möglichkeit
ist das überstehende Element
des Schenkels zum Inneren des U gewandt, während die andere aktive Zone,
die mit dem Schließmechanismus
zusammenwirkt, ebenfalls zum Inneren des U gewandt ist.
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Bei
dieser Ausführung,
die eine der beiden möglichen
ist, umgibt der Mitnehmer teilweise den Schließ mechanismus, und die beiden
aktiven Flächen
liegen einander gegenüber.
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Unter
der Voraussetzung, dass das erfindungsgemäße Gerät eine elektromagnetische Untereinheit
umfasst, die die Trennung der festen und beweglichen elektrischen
Kontakte im Falle eines Kurzschlusses sichert, weist das Bimetall
beispielsweise ein auf ein Ende der Spule der elektromagnetischen Untereinheit
geschweißtes
Ende auf, das im Bezug zum Gehäuse
fest ist.
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So
kann nur ein einziges elektrischen Verbindungsband, das am Bimetall
befestigt ist, verwendet werden, wodurch folglich die Anzahl von
Teilen, aus denen das elektrische Gerät besteht, weiter verringert
wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile gehen auch aus der nachstehenden detaillierten
Beschreibung hervor, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht,
wobei:
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1 eine
teilweise Darstellung der Untereinheit zum Übertemperaturschutz gemäß der Erfindung
ist;
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2 und 3 Details
der 1 zeigen;
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4 und 5 das
Bimetall des erfindungsgemäßen elektrischen
Geräts
in zwei unterschiedlichen Funktionspositionen zeigen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft beispielsweise ein modulares elektrisches
Gerät,
umfassend ein Kunststoffgehäuse
(nicht dargestellt), mit dem eine Träger- oder Stützstruktur
(1) zusammenwirkt, die teilweise in den 4 und 5 dargestellt
ist. Das elektrische Gerät
umfasst genauer mindestens zwei elektrische Anschlussklemmen und
einen Steuerhebel (2), der zwischen zwei stabilen Positionen verstellbar
ist und einen Schließmechanismus
(3) antreibt, der das Öffnen
und Schließen
der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Anschlussklemmen
steuert.
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Ein
fester elektrischer Kontakt und ein beweglicher elektrischer Kontakt öffnen und
schließen jeweils
die elektrische Verbindung unter der Wirkung des Schließmechanismus
(3). Der bewegliche elektrische Kontakt (4) wird
direkt von dem Schließmechanismus
angetrieben. Der feste elektrische Kontakt ist beispielsweise von
einem Kontaktplättchen (5)
gebildet, das mit einer Induktionsspule (6) verbunden ist
(siehe 1).
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Das
elektrische Gerät
umfasst überdies
ein Bimetall (7) zum thermischen Auslösen, das auf den Schließmechanismus
(3) über
einen Mitnehmer (8) einwirkt.
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Der
Mitnehmer (8) ist im Detail in den 1, 2 und 3 dargestellt
und verschiebt sich in den Gehäusen,
um auf den Schließmechanismus
(3) einzuwirken. Er weist ein Ende (8a) auf, das
derart ausgeführt
ist, dass es auf den Schließmechanismus (3)
einwirkt, um den beweglichen elektrischen Kontakt (4) aus
dem festen elektrischen Kontakt (5) freizugeben. Die Mittel
zur Einstellung der Auslöseschwelle
sind erfindungsgemäß in den
Mitnehmer (8) integriert.
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Diese
Einstellmittel ermöglichen
es, den Abstand zwischen einem Anschlag (8a), der an einem der
Enden des Mitnehmers (8) angeordnet ist und eine aktive
Fläche
(8c) aufweist, und einem beweglichen Element (11),
dessen aktive Fläche
(10), die dazu bestimmt ist, mit dem freien Ende (7a)
des Bimetalls (7) in Kontakt zu kommen und umgekehrt zur Fläche (8c)
ausgerichtet ist, einzustellen.
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Das
bewegliche Element (11), das in Wirklichkeit das Einstellmittel
bildet, ist in einem Anschlag (8b) des Mitnehmers angeordnet
und nimmt im vorliegenden Fall die Form einer selbstschneidenden Schraube
(11) an, deren freies Ende die aktive Fläche (10)
ist.
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Der
Anschlag (8a) wirkt über
seine Fläche (8c)
auf den Schließmechanismus
(3) ein, während der
je nach Position der Schraube (11) einstellbare Anschlag
(8b) mit dem Bimetall (7) zusammenwirkt. Die Schraube
(11) ist beispielsweise am Boden einer Bohrung (12)
verschraubt, die in dem Material vorgesehen ist, das den Mitnehmer
(8) bildet. Der Abstand zwischen den aktiven Flächen (8c, 10)
ist derart eingestellt, dass er sich an jenen anpasst, der zwischen dem
Bimetall (7) und dem Schließmechanismus (3) oder
insbesondere der Wand des Mechanismus (3), die die aktive
Fläche
(8c) wirkt.
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Das
elektrische Gerät
ist, wenn es eine elektromagnetische Untereinheit umfasst, das die
Trennung der festen und beweglichen elektrischen Kontakte im Falle
einer starken Überstrom
sicherstellt, mit einer Induktionsspule (6) ausgestattet,
die als Beispiel in 1 dargestellt ist. Das andere
Ende (7b) des Bimetalls (7) kann nun beispielsweise
an einem Ende (14) der Spule (6) befestigt werden.
Der elektrische Strom durchströmt
somit die Induk tionsspule (6) und das Bimetall (7),
mit dem ebenfalls ein nicht dargestelltes elektrisches Verbindungsband verbunden
ist. Die Befestigung des Bimetalls (7) am Ende (14)
der Induktionsspule (6) erfolgt durch alle bekannten Mittel
und insbesondere durch Punktschweigen.
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Die 4 und 5 stellen
das Bimetall (7) in zwei Positionen dar, die einer Ruheposition
bzw. einer aktiven Position entsprechen. Diese letztgenannte ermöglicht es,
den beweglichen elektrischen Kontakt (4) von dem festen
elektrischen Kontakt (5) als Reaktion auf eine reversible
Verformung des Bimetalls (7) freizugeben. Das freie Ende
(7a) gelangt nun an dem beweglichen Anschlag (10)
zur Anlage, um den Mitnehmer (8) in Translation anzutreiben,
der seinerseits auf den Schließmechanismus
(3) einwirkt.
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Das
erfindungsgemäße modulare
elektrische Gerät
ist beispielsweise von einem elektrischen Überlastschalter gebildet. Nach
einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann das modulare elektrische Gerät ein elektrischer Umschalter
sein.