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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Rückstellvorrichtung
für zur
falschen Zeit ausgelöste
Leistungsschalter und eine elektrische Sicherheitsausrüstung im
allgemeinen.
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Herkömmliche
Leistungsschalter und reststrombetriebene Geräte arbeiten mit Mechanismen, die
ein Öffnen
und Schließen
des beweglichen Kontakts sowohl durch die Betätigung eines für den Benutzer
zugänglichen
externen Griffs als auch durch die automatische Wirkung von darin
vorgesehenen Schutzvorrichtungen erlauben.
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Es
ist bekannt, dass Schutzvorrichtungen zur falschen Zeit auslösen können, d.h.
wenn keine tatsächliche
Anomalie des Stromkreise vorgelegen hat.
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Die
Auslösung
der Vorrichtung zur falschen Zeit ist für den Benutzer unbequem, da
dieser sich zu dem Schaltbrett begeben muss und den Stromkreis durch
die Betätigung
von entsprechend vorgesehenen Hebeln wiederherstellen muss.
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Ein
ernsthaftes Problem entsteht dann, wenn der Benutzer nicht anwesend
ist und der elektrische Strom für
mehrere Stunden oder sogar Tage unterbrochen ist.
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Wenn
zum Beispiel in Hausnähe
die Beleuchtung ausfällt,
können
die Leistungsschalter auslösen
und der Stromkreis kann offen bleiben, bis er durch den Benutzer
wieder reaktiviert wird. Wenn nun der Benutzer für einige Tage nicht anwesend
ist, kann der Schaden erheblich sein, wenn man zum Beispiel Kühlschränke, Gefriergeräte oder
andere bedenkliche Geräte
in Erwägung
zieht.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Rückstellvorrichtung
für die
Rückstellung
von zur falschen Zeit ausgelösten
Leistungsschaltern und eine elektrische Sicherheitsausrüstung im
allgemeinen, die in der Lage ist, die Schaltung auch ohne menschliches
Eingreifen automatisch zurückzustellen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, für eine Vorrichtung zu sorgen,
die unterscheiden kann zwischen einer Auslösung zur falschen Zeit und
einer Auslösung
aufgrund einer tatsächlichen
Anomalie des Stromkreises.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Vorrichtung zu sorgen,
die bei vorhandenen elektrische Ausrüstungen verwendet werden kann und
die damit absolut kompatibel ist.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, für
eine Vorrichtung zu sorgen, die Komponenten aufweist, die für einen
geringen Preis im Handel ohne weiteres erhältlich sind.
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Dieses
Ziel sowie diese und weitere Aufgaben, die sich nachstehend ergeben,
werden durch eine Rückstellvorrichtung
für zur
falschen Zeit ausgelöste
Leistungsschalter und durch eine elektrische Sicherheitsausrüstung im
allgemeinen, wie diese in den anliegenden Ansprüchen angegeben sind, erreicht
bzw. gelöst.
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Das
Dokument
US 2 614 191 beschreibt
eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus deren nachstehender
Detailbeschreibung von bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen
Ausführungsformen,
die anhand eines die Erfindung nicht einschränkenden Beispiels in den Zeichnungen
dargestellt sind. Darin zeigt:
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1 eine
geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in der
Position gezeigt ist, in der der Leistungsschalter geschlossen, der
Mikroschalter offen, das Betätigungs element deaktiviert,
der Mechanismus im Durchhub und die Antriebsfeder nicht belastet
ist;
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2 eine
geschnittene Draufsicht entlang der Linie II-II von 1 der
in der Position von 1 gezeigten Vorrichtung;
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3 eine
geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in der
Position gezeigt ist, in der der Leistungsschalter ausgelöst wurde,
der Mikroschalter geschlossen ist, das Betätigungselement aktiviert ist,
der Mechanismus in der Einrück-/Freigabeposition
und die Antriebsfeder belastet ist;
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4 eine
geschnittene Draufsicht entlang der Linie IV-IV von 3 der
in der Position von 3 gezeigten Vorrichtung;
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5 eine
geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in der
Position gezeigt ist, in der der Leistungsschalter zurückgestellt,
der Mikroschalter offen, das Betätigungselement
deaktiviert ist und die Antriebsfeder die gespeicherte Energie zurückführt;
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6 eine
geschnittene Draufsicht entlang der Linie VI-VI von 5 der
in der Position von 5 gezeigten Vorrichtung;
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7 eine
geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in der
Position gezeigt ist, in der die Vorrichtung verriegelt ist;
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8 eine
geschnittene Draufsicht entlang der Linie VIII-VIII von 7 der
Vorrichtung, die in der Position von 7 gezeigt
ist;
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9 eine
geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung, wobei die Schwingklappe
offen und die Vorrichtung deaktiviert ist;
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10 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung;
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11 eine
Draufsicht der Vorrichtung;
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12 eine
Detailansicht des Bereichs, der der Verbindung des Antriebsstabs
mit der Antriebstrommel entspricht, wobei sich die Vorrichtung in
der 1 entsprechenden Position befindet;
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13 eine
Ansicht des thermischen Auslöseelements;
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14 eine
Detailansicht des Bereichs, der der Verbindung des Antriebsstabs
mit der Antriebstrommel entspricht, wobei sich die Vorrichtung in
der 3 entsprechenden Position befindet;
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15 eine
detaillierte Seitenansicht der Antriebstrommel der Vorrichtung in
der Position, die 5 entspricht;
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16 eine
teilweise ausgeschnittene Detailansicht der Antriebstrommel der
Vorrichtung, die in der 7 entsprechenden Position gezeigt
ist;
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17 eine
geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit einer
Klappe versehen ist, die gleiten statt schwenken kann und die in
der offenen Position gezeigt ist;
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18 eine
Draufsicht der Vorrichtung, in der die gleitende Klappe in der offenen
Position dargestellt ist;
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19 eine
geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit einer
Klappe versehen ist, die gleiten statt schwenken kann und die in
der geschlossenen Position gezeigt ist;
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20 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung, in der die gleitende Klappe in der
geschlossenen Position gezeigt ist.
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Bezugnehmend
auf die genannten Figuren umfasst eine allgemein mit Bezugsziffer 1 gekennzeichnete
Vorrichtung ein Gehäuse 2,
das die klassische standardisierte Form aufweist und an dessen Rückseite 3 ein
Mittel ausgebildet ist für
die Kopplung mit anderen Ausrüstungsteilen,
die mit einer omega-förmigen
Schiene (nicht gezeigt) gemäß DIN-Norm
verbunden sind.
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Das
Gehäuse 2 hat
an seiner Vorderseite einen Vorsprung 4, in dem eine Antriebstrommel 5 positioniert
ist. Die Antriebstrommel ist mittels eines Stabs 7, der
an einem Antriebshebel 6 angelenkt ist und dessen eines
Ende in einem Schlitz 8 der Trommel 5 gleiten
kann, mit dem Hebel 6 verbunden.
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Eine
Antriebsfeder 9 hat ein Ende, das an einem Gleiter 10 befestigt
ist, in dem die Antriebsfeder angeordnet ist, und ein anderes Ende,
das starr mit dem Antriebshebel 6 gekoppelt ist.
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Der
Gleiter 10 nimmt in einer zur Antriebsfeder 9 parallelen
Position eine Rückstellfeder 11 auf, deren
eines Ende an eine Wand des Gleiters 10 grenzt und deren
anderen Ende an ein ortsfestes Widerlager 12 grenzt, das
starr mit dem Gehäuse 2 verbunden
ist.
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Ein
thermischer Auslöser 13 eines
an sich bekannten Typs und vorzugsweise des im Handel erhältlichen üblichen
Typs kommt an dem Gehäuse 2 derart
zum Einsatz, dass sein Antriebskolben 14 auf den Gleiter 10 einwirken
kann.
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Der
thermische Auslöser
weist ein Heizelement 15 auf, das durch einen Stromkreis,
der einen Mikroschalter 16 aufweist, mit Energie versorgt
wird.
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Der
Mikroschalter 16 öffnet
oder schließt
den Energieversorgungskreis des Heizelements 15 des thermischen
Auslösers 13 durch
Einwirkung eines elastischen Kipphebels 17, der auf einen
Druckknopf 116 des Mikroschalters 16 einwirkt.
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Der
elastische Kipphebel 17 wird wiederum durch einen Schließhebel 18 betätigt, der
mit der Trommel 5 verbunden ist.
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Der
Schließhebel 18 betätigt einen
Anzeigehebel 19, der an einer in dem Vorsprung 4 gebildeten Öffnung 20 mit
der Trommel 5 verbunden ist.
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Wie
erwähnt,
ist die Vorrichtung 1 durch ein Gehäuse gebildet, das eine standardisierte
Form hat, so dass es mit anderen Standardmodulen und insbesondere
mit einem Leistungsschalter 101 nebeneinander angeordnet
werden kann.
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Der
Mechanismus der Rückstellvorrichtung ist
mit dem Mechanismus des Leistungsschalters 101 mittels
eines Stabs verbunden, der einen dreieckigen Querschnitt hat und
der die Drehachse der Trommel 5 bildet, so dass die Drehung
der Trommel 5 exakt auf die Drehung der Trommel des Leistungsschalters 101 abgestimmt
ist, die mit dem üblichen externen
Betätigungshebel
verbunden ist.
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Die
Rückstellvorrichtung 1 umfasst
eine oszillierende Klappe 50 oder eine gleitende Klappe 150, die
den Betätigungshebel 70 des
Leistungsschalters abdeckt, wenn die Klappe 50 oder 150 in
der geschlossenen Position ist.
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Die
Funktion der Klappe 50, 150 ist die deutliche
Anzeige der Aktivierung oder der Deaktivierung der Vorrichtung und
die Verhinderung ihrer versehentlichen Aktivierung. Es ist in der
Tat offensichtlich, dass die Vorrichtung nicht automatisch einen
Leistungsschalter zurückstellen
darf, der absichtlich deaktiviert wurde, um beispielsweise Arbeiten
an der Stromleitung durchzuführen.
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Die
Klappe 50, 150 deaktiviert die Vorrichtung, wenn
sie sich in der offenen Position befindet, die in den 9 und 18 gezeigt
ist, durch einen Vorsprung 51, 151, der bei offener
Klappe 50, 150 einen mit dem elastischen Kipphebel 17 verbundenen Deaktivierungshebel 21 nicht
mehr länger
zurückhält, so dass
der elastische Kipphebel 17 aufgrund des darin enthaltenen
elastischen Elements in einer Position bleibt, in der der Kontakt
offen ist und damit auch der Stromkreis, so dass der Mikroschalter 16 nicht mit
Energie beliefert wird.
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Da
es erforderlich ist, durch ein Öffnen
der Klappe 50, 150 auf den Betätigungshebel 70 einzuwirken,
um die Kontakte des Leistungsschalters 101 zu öffnen, deaktiviert
das Öffnen
der Klappe deshalb automatisch die automatische Rückstellvorrichtung.
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Wenn
die Klappe offen ist und wenn sich der Hebel des Leistungsschalters
in der offenen Position befindet, ist es nicht möglich, die Klappe zu schließen, wenn
nicht zuerst der Leistungsschalter geschlossen wird, da, wie in 17 deutlicher
gezeigt ist, der Vorsprung 151 den Deaktivierungshebel 21 behindert.
Darüber
hinaus ist anzumerken, dass die Abdeckung auch den Testknopf einer
reststrombetätigten
Vorrichtung in der geschlossenen Position abdeckt, wodurch der Benutzer
gezwungen ist, die Abdeckung zu öffnen
und dann das System zu deaktivieren, bevor der Stromkreis geöffnet wird,
auch wenn er beabsichtigt, dies durch Verwendung des Testschalters
zu tun.
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Der
Betrieb der automatischen Rückstellvorrichtung,
wenn diese aktiviert ist, wird nunmehr beschrieben.
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Der
Dauerzustand des Systems ist in den 1 und 2 dargestellt,
in denen die Trommel 5, die starr mit der Trommel des Betätigungshebels
des Leistungsschalters verbunden ist, sich in der Position befindet,
die dem Zustand entspricht, in dem der Leistungsschalter geschlossen
ist.
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Der
Mikroschalter 16 ist offen, da der elastische Kipphebel 17 tatsächlich nicht
auf den Druckschalter 116 des Mikroschalters 17 einwirkt,
und der thermische Auslöser
ist deshalb deaktiviert, weil das Heizelement 15 keinen
Strom erhält.
Der Mechanismus befindet sich in einer Durchhubposition, und die Antriebsfeder 9 ist
nicht belastet.
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Wenn
der Leistungsschalter auslöst,
dreht sich die Trommel 5 bezogen auf die Figuren im Uhrzeigersinn,
und der Schließhebel 18 wirkt
auf den elastischen Kipphebel 17 ein, der den Druckknopf 116 des
Mikroschalters 16 betätigt,
wodurch dementsprechend der thermische Auslöser 13 aktiviert wird.
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In
an sich bekannter Weise schiebt das in dem Körper des thermischen Auslösers 13 enthaltene
wärmeempfindliche
Material durch seine Erwärmung
durch das Heizelement 15 den Kolben 14 nach außen.
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Erfindungsgemäß wirkt
der Kolben 14 auf den Gleiter 10 ein und bewegt
diesen nach links in den Figuren, bis er die in den 3 und 4 gezeigte
Position erreicht hat.
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Während der
Bewegung des Gleiters wird die Feder 9 belastet, da eines
ihrer Enden starr mit dem Gleiter und das andere Ende mit dem Betätigungshebel 6 verbunden
ist, welcher stattdessen bewegungslos in der Position verharrt,
die er nach dem Auslösen
durch die Einwirkung eines Auslösehebels 22 eingenommen
hat, der zu dem Betätigungshebel 6 geschwenkt
wird und der mit einem Zahn 23 versehen ist, der in ein
ortsfestes Widerlager 24 des Gehäuses 2 eingreift;
diese Bauteile sind deutlich in den 12 und 14 dargestellt.
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Wenn
der Auslöser 13 das
Ende seiner Hubstrecke erreicht, löst der Gleiter 10 den
Auslösehebel 22 aus,
der den Betätigungshebel 6 befreit,
der durch Beaufschlagung mit Zugkraft durch die Antriebsfeder 9 auf
die Antriebsstange 7 einwirkt, wodurch die Trommel 5 in
die Position gedreht wird, in der der Leistungsschalter erneut geschlossen
wird.
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Die
Rückstellzeit
des Leistungsschalters hängt
im wesentlichen von der Zeit ab, die der thermische Auslöser benötigt, um
das Ende seiner Hubstrecke zu erreichen, und sie kann zum Beispiel
circa 1 bis 1,5 Minuten betragen.
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Die
Betriebszeit des Auslöser
wird genutzt, um eine als ideal geltende Rückstellverzögerung zu erreichen, doch ist
es offensichtlich, dass die Verzögerung
je nach den speziellen Anforderungen durch ein Variieren des Rückstellmechanismus
verringert oder erhöht
werden kann.
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Zum
Beispiel kann der thermische Auslöser vor dem Auslösen betätigt werden,
um die Antriebsfeder festzulegen, die stets belastet und einsatzbereit wäre, um das
System augenblicklich oder wenige Sekunden nach dem Auslösen zurückzustellen
statt nach über
einer Minute, wie in dem dargestellten Beispiel.
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Die
Systemrückstellung
erfolgt in diesem Fall auf vorteilhafte Weise mittels einer externen
Steuerung.
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Während des
Rückstellhubs
des Gleiters 10 wird die Rückstellfeder 11 belastet,
da sie zwischen dem ortsfesten Widerlager 12 und der Wand
des Gleiters 10 zusammengedrückt wird, der sich nach links
in den 4 und 6 bewegt.
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Der
Zustand, in dem der Leistungsschalter zurückgestellt wird, ist in den 5 und 6 gezeigt,
die auch zeigen, dass der Mikroschalter 16 offen ist, da
die Drehung der Trommel 5 und deshalb des Schließhebels 18 den
elastischen Kipphebel 17 freigegeben hat und damit den
Druckknopf 116 des Mikroschalters 16.
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Sobald
der Auslöser 13 deaktiviert
ist, drückt die
vorher belastete Feder 11 den Gleiter 10 nach rechts
in den Figuren und beaufschlagt damit auch den Kolben 14 des
thermischen Auslösers,
wodurch der in den 1 und 2 dargestellte
Ausgangszustand wiederhergestellt wird.
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Die
vorstehend beschriebene Vorrichtung verhindert eine anschließende Rückstellung,
wenn nach der ersten Rückstellung
nach einer erfolgten ersten Auslösung
das System unmittelbar nach einer Rückstellung auslöst, die
während
eines anhaltenden Fehlers stattgefunden hat. Das System wechselt tatsächlich in
einen Ausschaltmodus, wenn das System unmittelbar nach erfolgter
Rückstellung
auslöst, und
es führt
keine Rückstellung
mehr durch, wenn nicht ein manueller Eingriff seitens der Bedienungsperson
erfolgt.
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Die
Rückstellvorrichtung
kann mit einem zusätzlichen
Sicherheitssystem ausgestattet sein, das eine automatische Rückstellung
bei Vorliegen einer tatsächlichen
und andauernden Anomalie des Stromkreises, bei der jeder weitere
Rückstellversuch
zu einer Gefahr werden würde,
verhindert.
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Die
automatische Rückstellvorrichtung
wäre daher
mit einem elektronischen System versehen, das in der Lage ist, den
Fehler in der Leitung zu erkennen und die Rückstellvorrichtung in den Ausschaltmodus
zu überführen, wobei
dieser Ausschaltmodus extern durch ein in dem Fenster 20 erscheinendes
Signal angezeigt wird.
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Wenn
die Vorrichtung mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden
ist, kann das mechanische Signal natürlich durch ein oder mehrere
visuelle und/oder akustische Signale des elektronischen Typs ersetzt
werden, wie zum Beispiel durch LEDs, Summer etc., die durch den
zusätzlichen
elektronischen Steuerkreis betätigt
werden.
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Die 7 und 8 zeigen
den Ausschaltmodus der Vorrichtung, in dem im wesentlichen der Mikroschalter 16 unbetätigt ist,
wodurch der elastische Kipphebel 17 an der Betätigung des
Druckknopfes 116 gehindert wird.
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Der
elastische Kipphebel 17 wird durch den Schließhebel 25 gesperrt,
der durch einen Schwenkzapfen (nicht gezeigt) betätigt wird,
der Teil des Mechanismus des Leistungsschalters 101 ist
und der durch den Schlitz 26 in das Gehäuse 2 hineingeführt ist.
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Der
Ausschaltzustand der Vorrichtung wird mittels des Anzeigehebels 19,
der durch den Schließhebel 18 betätigt wird,
zum Beispiel durch eine durch die Öffnung 20 sichtbar
werdende Farbanzeige angezeigt.
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Der
Schließhebel 25 kann
entfallen, wenn die Vorrichtung bei einer reststrombetriebenen Vorrichtung
verwendet wird, die keinen Hebel für den Auslösemodus aufweist und deshalb
nicht auf den Sperrhebel 25 einwirkt.
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In
der Praxis wurde festgestellt, dass die Erfindung das genannte Ziel
erreicht und die Aufgaben löst,
indem eine Vorrichtung vorgesehen wird, die in der Lage ist, einen
unnötig
ausgelösten
Leistungsschalter nach einer angemessenen Zeitspanne automatisch
zurückzustellen.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich durch die Verwendung
eines einfachen thermischen Auslösers,
der einen zuverlässigen
und äußerst preiswerten
Motor bildet und darüber
hinaus aufgrund seiner Beschaffenheit für eine ideale automatische
Rückstellzeit
sorgt.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
erlaubt zahlreiche Modifikationen und Variationen im Rahmen der
anliegenden Ansprüche.