DE635854C - Elektromagnetischer Selbstschalter in Stoepselform - Google Patents

Description

Die bekannten Selbstschalter für Installationszwecke werden bekanntlich in der Hauptsache in zwei verschiedenen Grundformen hergestellt, einerseits in Form von Schraubstöpseln, Elementstöpseln oder Schalttafelstöpseln, anderseits in Form von sog. Sockelautomaten. Die erste Hauptgruppe von Selbstschaltern besitzt im wesentlichen ein zylindrisches Gehäuse, das bei Element- oder Schalttafelautomaten in ein viereckiges oder rechteckiges, etwa der Form eines Sicherungselementes entsprechendes Unterteil übergeht. Hingegen besitzen die Sockelautomaten ausschließlich rechteckige Gestalt, und zwar im Grundriß, im Quer- und im Längsschnitt. Die Selbstschalter der ersten Gruppe, also diejenigen in Stöpselform, müssen mit Rücksicht auf ihre Verwendung, beispielsweise auf Zählertafeln, wo man bisher u. a. auch Sicherungselemente mit darin angeordneten Schmelzstöpseln benötigte, in räumlich sehr stark begrenzten Abmessungen gehalten sein. Bei den hohen Anforderungen an die elektrische Leistungsfähigkeit der Stöpselselbstschalter wird der Aufbau insbesondere dadurch erschwert, daß der Abschaltlichtbogen zufolge der nahe benachbarten Auslöseteile sehr rasch zum Erlöschen gebracht werden muß.

Man hat vielfach versucht, den Lichtbogen durch sog. magnetische Blasung zu unterdrücken. So ist es bekannt, die Pole des Elektromagneten mit besonderen Platten zu versehen, die bis an die Unterbrechungsstelle geführt sind und diese einfassen, so daß der elektrische Lichtbogen in dem magnetischen Felde der einander gegenüberliegenden Polplatten sich bildet und ausgeblasen wird. Bei einer bekannten Ausführungsform derartiger Blasmagnete sind die zwischen den verlängerten Polplatten angeordneten Kontakte zu einer Spirale geformt, sie sind auf einer ihrer Seiten mit einer schützenden Isolierstoffauskleidung versehen. Durch diese Anordnung soll erreicht werden, . daß der Lichtbogen innerhalb eines homogenen Blasfeldes im Wege der langen Spirale auf große Länge gezogen wird. Bei einer weiteren bekannten ähnlichen Ausführung ist die Blasspule in mehrere Einzelspulen unterteilt und die Pole aller Spulen durch eine zu beiden Stirnseiten der Spulen angeordneten Polplatte verbunden, die auch hier bis zu den Unterbrechungskontakten geführt sind. Die Verwendung derartiger bekannter Blasmagnete bei Selbstschaltern in Stöpselform ist zufolge der begrenzten Raumverhältnisse nicht möglich, zumal es Schwierigkeiten bereitet, die Blasmagnete gleichzeitig als Auslösemagnete zu verwenden, da hierzu eine nach dem Magnetkern zu gerichtete Bewegung des Ankers erforderlich ist und eine solche Anordnung desselben durch die kleinen Raumverhältnisse bei Stöpselschaltern unmöglich gemacht oder wenigstens erschwert ist.

Es ist ferner ein elektromagnetischer Selbstschalter in Schraubstöpseiform bekannt, bei dem von einer Stirnseite der in der Achs-

richtung des Stöpsels angeordneten Auslöse- und Blasspule Magnetbleche Z¹U den oberhalb der Spule angeordneten .Unterbrechungskontakten geführt sind, wobei die beiden ver>i; längertqn.. Magnetbleche etwa die Gestalt", eines U bilden. Bei dieser bekannten Ordnung ist die Erzielung eines starken,;.

homogenen Blasfeldes nicht möglich, weil der zweite Pol des Elektromagneten nicht bis zu ίο den Unterbrechungskontakten verlängert ist, also durch Streuung .ein erheblicher Verlust an wirksamen Kraftlinien eintritt.

Die Schwierigkeit bei der Anordnung einer hochwirksamen Blasspule bei Selbstschaltern in Stöpselform wird noch dadurch erhöht, daß die Art der Bewegung der Schaltbrücke von Bedeutung für die Wirksamkeit des Blasmagneten ist. Bei den vorstehend erwähnten bekannten Selbstschaltern in Stöpselform ist so das Schaltstück drehbar angeordnet, die Einwirkung der Blasspule auf den Lichtbogen ist in diesem Falle nicht so günstig, wie es der Fall wäre, wenn die Kontakte sich geradlinig, also etwa in Richtung der Längsachse des Stöpsels, voneinander fortbewegen. Der Lichtbogen wird bekanntlich stets rechtwinklig zur Stromrichtung fortgeblasen. Bei einer Anordnung der Spule, der verlängerten Magnetbleche und der sich drehenden Kontaktbrücke nach Art dieser bekannten Ausführung besteht die Möglichkeit, daß der Lichtbogen auf die Gehäusewandung zu geblasen wird und sich auf dieser allmählich ein leitender Kohlebelag bildet, der schließlich zu einem Überschlag oder Kurzschluß führen kann. Hinzu kommt, daß die Anordnung einer sich drehenden Kontaktbrücke einen umständlicheren Aufbau des Schaltmechanismus erforderlich macht, wobei aber wiederum die Kleinheit des zur Verfügung stehenden Raumes hemmend wirkt. ^:

Zur Vereinfachung des gesamten Aufbaues des Selbstschalters in Stöpselform und insbesondere auch zur Verkleinerung der gesamten Abmessungen ist es daher erforderlich, die Schaltbewegung geradlinig, also gegebenenfalls in Richtung der Längsachse des Stöpsels, vorzusehen, wobei es aber nicht einfach ist, ein hoch wirksames, homogenes Blasfeld sicherzustellen, das den Lichtbogen nicht etwa auf benachbarte Schaltteile, die Spule o. dgl. treibt und auch die Bildung leitender Brücken an den Gehäusewandungen ausschließt.

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Selbstschalter in Stöpselform, also etwa in Form eines Schraubstöpsels, eines Element- oder Schalttafelautomaten, der bei kleinsten Abmessungen die Nachteile der bekannten Ausführungen nicht aufweist und hohe Abschaltleistung ermöglicht. Zu diesem Zwecke wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die an der Stirnseite des Elektromagneten angeordneten Polplatten U-förmig Auszubilden und mit ihren einander zugekehr- ^:3^f£freien Schenkelenden derart anzuordnen, Φ sie zwischen den Schenkelenden einen ■ .'Sehaltraum bilden, in welchem auf jede Unterbrechungsstelle die Kraftlinien beider Polplatten einwirken. Diese Anordnung hat gegenüber bekannten Ausführungsformen den Vorteil, daß jede Unterbrechungsstelle in einem hoch wirksamen, homogenen Feld liegt. Dabei ist zufolge der eigenartigen Gestaltung der beiden Polplatten die Möglichkeit gegeben, diese mit ihren Schenkelenden und den von ihnen umschlossenen Elektromagneten in Richtung der Längsachse des Stöpselgehäuses anzuordnen und auch das die Kontakte tragende Schaltstück in Richtung dieser Längsachse bewegbar zu lagern. Bei einer solchen Anordnung gewinnt man also die Möglichkeit, zufolge der nicht mehr kreisförmigen, sondern geradlinigen Bewegung der Kontakte ■ein in seinem Aufbau einfaches Gesperre vorzusehen, damit also weitgehend Rücksicht zu nehmen auf die begrenzten Raumverhältnisse. Der Elektromagnet, seine Polplatten und die Kontakte sind dabei entsprechend der zylindrischen Form des Stöpselgehäuses ausgebildet, so daß es möglich ist, mit sehr kleinen Raumgrenzen auszukommen. Die eigenartige Ausbildung und Anordnung der Polplatten bietet die Möglichkeit der Erzielung eines hochwirksamen Blasfeldes.

Die freien Schenkelenden der Polplatten, zwischen denen die Unterbrechungskontakte liegen, 'müssen, wie bekannt, gegen die Einwirkung des Lichtbogens geschützt sein. Es too ist bekannt, besondere Schutzauflagen vorzusehen. Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, die Unterbrechungskontakte verschiebbar in einem zwischen je zwei Schenkelenden angeordneten, den Sehaltraum bildenden Isolierkörper zu lagern. Unabhängig von der Zahl der Unterbrechungskontakte kann für sämtliche Unterbrechungsstellen ein •gemeinsamer Isolierkörper, also ein solcher einteiliger Ausführung, vorgesehen werden. Dieser Isolierkörper besitzt dann entsprechend der Anzahl der Unterbrechungskontaktpaare im Querschnitt Teile eines Kreisringes bildende schmale Aussparungen, die symmetrisch zu den einander gegenüberliegenden Enden der Polplatten angeordnet sind. Um die Wirkung der Blasung zu erhöhen, ist fürelektrische Schalter mit elektromagnetischer Auslösung oder Blasung vorgeschlagen worden, die Kontakte, die an der Stirnfläche der Spulen außerhalb der Achsmitte des Spulenkernes angeordnet sind, so von. Strom durch-

fließen zu lassen, daß der Lichtbogen während des Abschaltvorganges naclv der Spulenachsmitte zu in ein immer stärkeres Magnetfeld geblasen wird. Um eine ähnliche gün-S stige Blaswirkung auch beim Erfindungsgegenstand zu erzielen, wird ferner vorgeschlagen, die schon vorstehend erwähnten schmalen Schalträume in dem Isolierkörper über einen größeren Teil des Schalter-

to umfanges zu führen als die Schenkelenden der U-förmigen Polplatten und dann die Unterbrechungskontakte in den Schalträumen so außermittig anzuordnen, daß der Ausschaltlichtbogen während des Abschaltvorganges in den Raum zwischen den einander gegenüberliegenden Schenkelenden gezogen wird. An sich ist es bekannt, den Lichtbogen in den schmalen Kanal eines Isolierkörpers zu blasen, um auf diese Weise außer einer Längung des Lichtbogens eine starke Kühlung an den Isolierstoffwänden zu erzielen. Es ist aber bisher nicht bekannt die Ausbildung eines schmalen Schaltraumes 2wischen den freien Schenkelenden U-förmiger Polplatten, und doch bietet erst eine solche Anordnung höchste Wirksamkeit zufolge der Blasung des Lichtbogens in das starke, homogene Blasfeld in Verbindung mit der Längung und Kühlung des Lichtbogens.

Die Anordnung nach der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, bietet die Möglichkeit, den gesamten Aufbau des Selbstschalters gegenüber bekannten Ausführungen zu vereinfachen. Es ist nämlich bei der geschilderten Anordnung der Einzelteile möglich, den die Polschenkelenden trennenden Isolierkörper zusammen mit den Elektromagneten, den Polplatten und gegebenenfalls auch noch den ortsfesten Unterbrechungskontakten durch eine gemeinsame Isolierstoffplatte in dem Stöpselgehäuse zu befestigen. Es bedarf also in diesem Falle keiner besonderen Befestigungsmittel für jeden der einzelnen Teile, so daß auch insofern an Raum gespart bzw. der vorhandene Raum durch kräftige Bemessung der Einzelteile weitgehend ausgenutzt werden kann. Die wesentlichsten Isolierkörper eines derartigen Selbstschalters, nämlich das Gehäuse und der den Schaltraum bildende und die Polschenkelenden trennende Isolierkörper, sind dabei sehr einfach gestaltete Teile, deren Herstellung auch aus hochwertigen Isolierstoffen, bekanntlich den Isolierpreßstoffen, keine Schwierigkeiten und keine unnützen Kosten verursacht. Dabei bietet die Erfindung die Möglichkeit, für die Isolierkörper und das Stöpselgehäuse verschiedene Baustoffe zu verwenden, also beispielsweise für das Stöpselgehäuse einen mechanisch sehr festen Stoff, etwa Isolierpreßstoff, und für den den Schaltraum bildenden Isolierkörper einen solchen Baustoff, der insbesondere hochhitzebeständig ist, also etwa Porzellan oder einen sonstigen keramischen Baustoff.

Die Zeichnung läßt eine beispielsweise Ausführungsmöglichkeit des Erfindungsgegenstandes erkennen. Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Selbstschalter in eingeschaltetem Zustand. Abb. 2 läßt einen Querschnitt erkennen. Zur Verdeutlichung ist angenommen, daß die in Wirklichkeit außerhalb der Schnittebene der Abb. r liegenden Kontakte in die Schnittebene gedreht sind. Abb. 3 läßt in vergrößertem Zustand eine Sperrvorrichtung für den Druckknopf erkennen.

Das durch eine besondere Kappen abgeschlossene Schaltergehäuse b besitzt zylindrische Gestalt; im Gehäusefuß c ist entgegen der Wirkung der Feder d der bewegliche Ankern vorgesehen. In das Gehäuse & eingesetzt ist ein Isolierkörper/, welcher ebenfalls zylindrische Gestalt aufweist und außer einer zentralen Bohrungg· (vgl. Abb. 2) Ausschalträume h besitzt, die im Längsschnitt die Gestalt durchgehender Bohrungen, im Querschnitt (Abb. 2) die Form kreisringstückähnlicher Ausnehmungen besitzen. In diese Schalträume h ragen die festen Schaltkontakte/ und die beweglichen Schaltkontakte/, die mit ihrer leitenden Brücke auf einem Isolierschaltstück k befestigt sind. Durch eine für den Erfindungsgegenstand unwesentliche Sperrvorrichtung kann das Schaltstück k entgegen der Wirkung der Ausschaltfeder tn in der Einschaltstellung gehalten werden. In der zentralen Bohrungg des Isolierkörpers/ ist die Magnetspule« mit einem Kern σ angeordnet, der von einer die Sperrvorrichtung auslösenden Druckstange/? durchsetzt wird. Beim Ansprechen zieht der Elektromagnet η, ο den beweglichen Ankern an den Kern ο heran, wobei die Stoßstange ρ nach oben gedrückt und die Sperrvorrichtung ausgelöst wird. An den Stirnseiten der Spule« sind U-förmig gestaltete Polplatten/· und s angeordnet, deren freie Schenkelenden t bzw. u einander zugekehrt sind. Die Schenkelenden t, u und die ringstückähnlichen Schalträume h sind, wie Abb. 2 erkennen läßt, zu einer Durchmesser- no linie X-Y symmetrisch angeordnet bzw. ausgebildet, jedoch sind die Schalträume h über einen größeren Teil des Schalterumfanges geführt als die Schenkelenden t, 11. Die Kontakte / bzw. / sind so außermittig in den Schaltraum h untergebracht, daß der beim Abschalten auftretende Lichtbogen mitten zwischen die Schenkelenden t,- ti geblasen, also in einem hochkonzentrierten Blasfeld zum Erlöschen gebracht wird. Die vorbeschriebenen Einzelteile sind beim Ausführungsbeispiel lose in das Gehäuse b eingesetzt; sie

•werden durch, eine gemeinsame" IsolierBtaffplattev, die durch (nicht.gezeichnete) Bolzen" o. dgl. beispielsweise im Stöpselfuß c gehalten ■" wird, in ihrer Lage gesichert. Wie die Anordnung erkennen läßt, ist es bei der Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes möglich; den vorhandenen kleinen Raum auf das weitgehendste für die Unterbringung der notwendigen Schalter- und Auslöseteile auszunutzen. ίο Es ist sogar möglich, die äußeren Abmessungen, insbesondere den Durchmesser des Selbstschalters, wesentlich kleiner zu halten, als dies bei den bisherigen Aüsführungsformen gleicher Art und gleicher Leistung möglich war. Trotzdem bietet die Anordnung der Kontakte in von einem Isolierkörper gebildeten Schalträumen, und zwar in einem hochkonzentrierten Blasfeld, die Möglichkeit, die Schaltleistung zu erhöhen, ohne daß die Gefahr be'stünde, es könnten durch den Lichtbogen lebenswichtige oder sonstige Schalterteile beschädigt oder gar zerstört werden. Der Isolierkörper/ kann aus hochhitzebeständigem Baustoff hergestellt werden, dagegen das Gehäuse b und die Kappe λ aus einem mehr mechanischen Beanspruchungen standhaltenden Baustoff. Selbstverständlich ist es möglich, auch den Isolierkörper/ aus einem mechanischen, sehr festen Baustoff anzüfertigen und die Innenwandungen der Schalträume A in bekannter Weise mit einer besondenen Schutzauflage gegen die Wirkung des Schaltlichtbogens zu versehen. Beim Ausführungsbeispiel ist eine doppelte Stromunterbrechung vorgesehen, die Zahl der Unterbrechungskontakte läßt sich jedoch vermehren. Der Erfindungsgegenstand ist auch nicht beschränkt auf rein elektromagnetische Auslösung, es kann ein Thermostat beispielsweise in Form eines Bimetallstreifens vorgesehen werden, der neben oder zusammen mit der elektromagnetischen Auslösung die Sperrvorrichtung beim Auftreten eines Überstromes auslöst.

Die für den Erfindungsgegenstand unwesentliche Sperrvorrichtung ist beim Ausführungsbeispiel wie folgt ausgebildet:

Einerseits an dem Druckknopf I, anderseits an einem Ansatz 2 der Schaltbrücke k sind kleine Kniehebel 3,4 angelenkt, die sich über die in Abb. 1 dargestellte Lage hinaus nicht nach der Achsmitte des Schalters weiter durchdrücken können und in diese Stellung durch eine Feder 5 gezogen werden. Der Druckknopf 1 wird, wie Abb. 3 erkennen läßt, durch an dem Gestell 6 gehaltene Federn 7-in der gezeichneten Stellung gehalten, die Federn 7 legen sich dabei vor .die Achse 8. Beim Auftreten eines Überstromes wird die Stoßstange ρ zwischen die Rollen 9 im Gelenkpunkte der Hebel 3, 4 gedrückt; diese werden nach außen gespreizt; dabei hört die Abstützwirkung der Federn 7 an der Achse 8 auf, so daß die Ausschaltfeder tn nunmehr die Schaltbrücke k mit der Sperrvorrichtung und dem Druckknopf nach außen treiben kann. Dabei werden die beweglichen Kontakte/ von den festen Kontakten/ getrennt. Versuche haben ergeben, daß der Unterbrechungsweg der beweglichen Kontakte / sehr klein gehalten werden kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Selbstschalter in

" Stöpselform, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Stirnseite des Elektromagneten (in, o) angeordneten P'olplatten (r, s) U-förmig ausgebildet und mit ihren einander zugekehrten freien Schenkelenden (t, it) derart angeordnet sind, daß sie zwischen den Schenkelenden (t, ti) einen Schaltraum (A) bilden, in welchem auf jede Unterbrechungsstelle (/, /) die Kraftlinien beider Polplatten (r, s) einwirken.

2. Elektromagnetischer Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkelenden (t, it) der Polplatten (■/·, s) sowie der von ihnen umschlossene Elektromagnet (ti, 0) in Richtung der Längsachse des Stöpselgehäuses

■ (Jb) angeordnet sind und das die Kontaktbrücke tragende Schaltstück (k) gleichfalls in Richtung dieser Längsachse bewegbar gelagert ist.

3. Elektromagnetischer Selbstschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungskontakte

■ (/, /) verschiebbar in einem zwischen je zwei Schenkelenden (t, a) angeordneten, den Schaltraum (A) bildenden Isolierkörper (/) gelagert sind.

4. Elektromagnetischer Selbstschalter . nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einteilige Isolierkörper (/) mit einer der Zahl der Unterbrechungskontaktpaare (i, /) entsprechenden Anzahl von im Querschnitt Teile eines Kreisringes bildenden schmalen Aussparungen (A) versehen ist, die symmetrisch zu den einander gegenüberliegenden Enden (t, Ji) der Polplatten (r, s) angeordnet sind.

5. Elektromagnetischer Selbstschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalträume (Ji) über einen größeren Teil des Schalterumfanges geführt sind als die Schenkelenden (i, u) der Polplatten (/·, s) und daß die Kon-

" takte (i, 7) in den Schalträumen (Ji) so außermittig angeordnet sind, daß der Ausschaltlichtbogen während des Abschaltvorganges in den Raum zwischen

den leinander gegenüberliegenden Schenkelenden (i, a) der Polplatten (r, s) gezogen wird.

6. Elektromagnetischer Selbstschalter nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Polschenkelenden (t, ti) trennende Isolierkörper (/) zusammen mit dem Elektromagneten (n, o), den Polplatten (r, s) und gegebenenfalls den

• ortsfesten Unterbrechungskontakten (/) durch eine gemeinsame Isolierstoffplatte

'- (v) in dem Stöpselgehäuse (ö) befestigt ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen