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Schaltschloß mit Kniehebelgesperre für selbsttätige Überstromschalter
mit Bimetallauslösung Überstromschalter mit Kniehebelschaltwerk werden dadurch in
der Einschaltstellung gesperrt, daß das einerseits am beweglichen Schaltstück und
andererseits an dem Schaltgriff angelenkte Kniehebelpaar in der Nähe seiner Totpunktlage
gehalten wird. Entweder wird das Kniehebelpaar über die Totpunktlage hinaus bis
zu einem Anschlag gebracht oder kurz vor seiner Totpunktlage verriegelt oder durch
Widerlager abgestützt. Bei der Auslösung drückt der Elektromagnet oder ein Bimetallkörper
das Kniehebelpaar durch seine Totpunktlage hindurch, oder das Auslösemittel beseitigt
das Widerlager bzw. den Sperriegel. Bimetallkörper wirken dabei meist nicht unmittelbar
auf das Kniehebelpaar ein, sondern sperren einen unter Federwirkung (Kraftspeicher)
stehenden Auslösehebel, der bei der Freigabe durch den sich erwärmenden Bimetallkörper
gegen das Kniegelenk schlägt. Dabei ist es bekannt, den Auslösehebel bereits während
der Ausschaltbewegung durch einen Teil des Steuergestänges wieder in seine Ausgangsstellung
zurückzuführen, in der ihn der erkaltende Bimetallkörper wieder sperrt.
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Das Auslösemittel, z. B. der Bimetallkörper, ist bei den bekannten
Ausführungen ortsfest angeordnet. Dies zwingt dazu, mehrere Verbindungsleitungen
sowie Schraub- oder Lötverbindungen vorzusehen. Nur von der einen Anschlußklemme
kann eine Leitung unmittelbar zum ortsfesten Schalterkontakt führen; von der zweiten
Anschlußkkemme muß eine Leitung zum Bimetallkörper oder seinem Heizelement und von
diesem eine weitere Leitung zu dem beweglichen Schalterkontakt gelegt werden, der
meist an einer gleichzeitig die Ausschaltung bewirkenden Blattfeder befestigt ist.
Diese Mehrzahl von Leitungen und von Verbindungen verteuert die Herstellung, erhöht
das Schaltergewicht, vergrößert seine Ausmaße und bedeutet bei nicht besonders guter
Herstellung einen nicht unerheblichen Spannungsverlust.
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Während der Einschaltbewegung führen die Kniehebel, die meist bereits
während des Ausschaltens in ihre Strecklage zurückgebracht. -wurden, eine Bewegung
aus, die, je nachdem welche Kurve die Anlenkungspunkte am Schaltstück und Schaltgriff
beschreiben, eine teils geradlinige, teils kurvenförmige ist. Durch besondere Lenker
kann man eine fast vollkommen geradlinige Verschiebung der gestreckten Kniehebel
erzielen, erreicht aber auch dann noch nicht mit Sicherheit, daß der Kniehebelknickpunkt
bereits gegen Ende der Einschaltbewegung sich im günstigen Bereiche des Auslösemittels
befindet. Man hat deshalb den einen Kniehebel an dem Knickpunkt mit einem rechtwinkelig
abgebogenen Sporn mit gerader oder kurvenförmiger Anschlagfläche oder den Anker
des Elektromagneten mit einem Stößel versehen, der eine solche gerade oder kurvenförmige
Schlagfläche aufweist. Obwohl bei derartigen Ausführungen Gewichtserhöhungen in
Kauf genommen werden, stellen sie keine befriedigende Lösung dar. Man hat deshalb
vorgeschlagen, den Anker des Elektromagneten durch ein Exzenter während der Einschaltbewegung
zu
verschieben, so daß er stets richtig an den Knickpunkt anschlagen
kann. Diese Ausführung bedeutet aber eine Verwicklung im Aufbau des Schalters.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Überstrom=, Schalter mit Kniehel@elschaltwerk
und Bimetall-. auslösung, der nicht nur die Nachteile der be=-kannten Ausführungen
vermeidet, sondern überdies den Vorzug hat, daß er in kleinsten Abmessungen bei
geringstem Gewicht hergestellt werden kann. Dies gelingt nach der Erfindung durch
eine besondere Ausbildung des Schaltschlosses, und zwar in der Weise, daß das die
beweglichen Kontakte und den Bimetallstreifen tragende Schaltstück im Einschaltzustande
durch den Bimetallstreifen mit einem Auslösehebel verrastet und daß am Schaltergestell
eine Rast vorgesehen wird, in die die einerseits an das Schaltstück angelenkten
Kniehebel mit ihrem freien, mit dem Schaltbegriff verbundenen Ende bei Beendigung
der Einschaltbewegung einfallen. Das besonders Eigenartige des Erfindungsgegenstandes
liegt also darin, daß das Auslöseelement, also der Bimetallstreifen, nicht ortsfest,
sondern beweglich angeordnet ist und nur eine einzige kleine Rast am Schaltergestell
ausreicht, das gesamte Schaltschloß mit Auslösehebel und den Kniehebelpaaren in
der Einschaltstellung festzuhalten.
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Es ist bei Bimetallauslösern notwendig, dafür zu sorgen, daß nach
erfolgter Auslösung wieder eine ordnungsgemäße Verrastung zwischen Bimetallstreifen
und Auslösehebel erfolgt. Nach der Erfindung erreicht man eine wesentliche Vereinfachung
bekannter Anordnungen dadurch, daß das um die gleiche Achse wie der Auslösehebel
drehbare Schaltstück einen größeren Schaltdrehwinkel als der Auslösehebel erhält.
Beim Übergang aus der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung kommt zunächts
der Auslöseliebel zum Stilltand, während sich das Schaltstück noch ein wenig weiterbewegt.
Dadurch erreicht man eine solche gegenseitige Stellung von Schaltstück und Auslösehebel,
daß der erkaltende Thermostat unbehindert wieder diejenige Stellung einnehmen kann,
in der er im Einschaltzustand den Auslösehebel verrastet. Diese Verrastung erfolgt
also bereits in der Ausschaltstellung, so daß während der Einschaltbewegung die
auf den Auslösehebel einwirkende Feder gespannt wird.
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L m auch schon gegen Ende der Einschaltbewegung ein richtiges Auftreffen
des Auslösehebels auf den Knickpunkt der Kniehebel zu gewährleisten, erhält nach
der Erfindung der eine Kniehebel einen gegebenenfalls abgekröpften, jedoch in der
Hebelverlängerung liegenden Ansatz, der als Anschlag für den Auslösehebel dient.
Bei den bekannten Ausführungen mit an dein einen Kniehebel rechtwinklig abgebogenen
Sporn erreicht man wohl bis zu einem gewissen Grade das richtige Auftreffen des
Auslösers auf den Knickpunkt, bei einer Ausführung nach der Erfindung wird je-;doch
überdies durch die Hebelverlängerung ein krleichtertes Durchdrücken des Kniehebelpaares
;ermöglicht.
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Weitere Erfindungsmerkmale, die den Erfindungsgegenstand von bekannten
Ausführungen sehr vorteilhaft unterscheiden, ergeben sich an Hand eines Ausführungsbeispiels,
das in der Zeichnung in Form eines einpoligen Überstromschalters nach Art eines
Sockelautomaten dargestellt ist. In dieser ist Abb. z eine Draufsicht mit der Kappe
im Schnitt, Abb.2 eine Seitenansicht, und zwar in der Einschaltstellung. Abb.3 veranschaulicht
die Teile des Schaltschlosses in der Ausschaltstellung. Abb. 4 stellt das Schaltstück
und den Auslösehebel in einer Zwischenstellung dar. Abb. 5 läßt eine stirnseitige
Ansicht des L'berstromschalters erkennen.
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Auf einer Sockelplatte 2 sind an einem stirnseitigen Ende die beiden
Anschlußkontakte 3 vorgesehen, an welchen unmittelbar die beiden gleichzeitig der
Ausschaltung dienenden Blattfedern 4. befestigt sind, die an ihrem freien Ende die
beiden ortsfesten Kontakte 5 tragen. Etwa in der Längsmitte des Sockels 2 ist ein
starrer Rahmen 6 angeordnet, der zum Tragen fast sämtlicher Schalt- und Gesperreteile
dient. Um die Achse 7 drehbar gelagert ist das Schaltstück 8, welches aus zwei Blechen
8a, 86 besteht, die an ihrem freien Ende durch einen Bolzen g miteinander verbunden
sind. An diesem Bolzen g greifen Federn io an, die das Schaltschloß nach Lösen des
Gesperres in die Ausschaltstellung bringen und an ortsfesten Ansätzen ir befestigt
sind. Isoliert voneinander sind an dem Schaltstück 8 zwei Kontakte 12 angeordnet,
die den ortsfesten Kontakten 5 gegenüberstehen. Ferner ist an dem Schaltstück 8,
durch eine Isolierplatte 13 getrennt, eiii Bimetallstreifen 14 befestigt, der sich
bei Erwärmung mit seinem freien Ende in Richtung des in Abb. 2 eingezeichneten kleinen
Pfeils verbiegt. Der Bimetallstreifen kann selbst gleichzeitig die Kontaktbrücke
darstellen, in welchem Falle er unmittelbar beheizt wird. Es kann aber auch mittelbare
Beheizung durch Anbringen eines Heizelementes am beweglichen Schaltstück vorgesehen
werden. In beiden Fällen kommen die bei den bekannten Ausführungen notwendigen Verbindungsleitungen
und Kontaktverbindungsstellen in Fortfall, es können also von jeder der beiden bei
einpoligen L`berstromschaltern vorhandenen Anschlußklemmen die Leitungen unmittelbar
zu den ortsfesten Kontakten gelegt werden. An dem Bolzen g angelenkt sind die Kniehebel,
und zwar je paarweise das erste Glied 15, an diesem am Bolzen 16 angelenkt das zweite
Glied 17 und an diesem am Bolzen 18 angelenkt ein weiteres
Hebelpaar
ig, das um den festen Bolzen 2o im Gestell 6 drehbar gelagert ist. Um den Bolzen
18 ist ein Rolle 21 angeordnet; in dem Hebel ig ist ein Langloch vorgesehen, in
welcherrr der die Verbindung mit dem Druckknopf 22 vermittelnde Bolzen 23 bewegt
werden kann. Der Bolzen 23 ist in bekannter Weise in einem Langloch des Gestelles
6 geführt. Dieses besitzt einen Ansatz 24 zur Führung des Druckknopfes 22, auf den
eine Feder 25 einwirkt.
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Um die Achse 7 ist der Auslösehebel 26 drehbar gelagert, der zwei
Ansätze besitzt. Der Ansatz 27 dient als Auflager für das freie Ende des Bimetallstreifens
14, der zweite Ansatz 28 wirkt mit dem Anschlagbolzen 29 zusammen. Auch das Schaltstück
8 besitzt einen Ansatz 30, der mit dem Bolzen 29 zusammenwirkt. Der. Ansatz 28 am
Auslösehebel 26 und der Ansatz 30 am Schaltstück 8 sind so versetzt angeordnet,
daß das Schaltstück einen etwas größeren Schaltdrehwinkel besitzt als der Auslösehebel.
Ist der Drehwinkel des Auslösehebels 26 beispielsweise 2o°, so beträgt der Drehwinkel
des Schaltstückes 8 etwa 22'. Das Gestell 6 besitzt eine Verlängerung 31, die als
Anlage für den Bolzen 16 wirkt. Ferner besitzt das Gestell 6 eine Rast 32 (Abb.
3), in die sich die Rolle zi des Bolzens 18 in der Einschaltstellung einlegt. Auf
der Achse 7 ist eine Feder 33 angeordnet, die an dem Gestell einen Festpunkt besitzt
und mit ihrem freien Ende so auf den Auslösehebel 26 einwirkt, daß sie diesen in
Richtung des Uhrzeigersinnes (vgl. Abb. 2) zu verdrehen sucht. Kleine Lagerstützen
34 sichern die Lage der Achse 7; diese Lagerstützen 34 können in Fortfall kommen.
Der eine Hebel des zweiten Kniehebelgliedes 17 besitzt in der Verlängerungsrichtung
dieses Hebels einen Ansatz 35 (vgl. besonders Abb. i), der so abgekröpft ist, daß
er im Bereiche des Auslösehebels 26 liegt. Die Wirkungsweise des Überstromschalters
nach der Erfindung ist folgende: Tritt in der Einschaltstellung (Abb. 2) ein Überstrom
auf, so biegt sich das freie Ende des Bimetallstreifens 14 in Richtung des eingezeichneten
kleinen Pfeils aus, es gleitet von dem Rastansatz 27 des Auslösehebels 26 ab und
gibt dadurch den Kraftspeicher 33 frei. Das freie Ende des Auslösehebels 26 schlägt
gegen den Ansatz 35 und bringt dadurch den Knickpunkt 16 des Kniehebelgesperres
durch die Totpunktjage hindurch, so daß die Federn io unter Unterstützung der Federn
4 die Kontakte rasch öffnen und das gesamte Gesperrt einschließlich des Schaltstückes
in die in Abb. 3 dargestellte Ausschaltstellung bringen. Während dieser Ausschaltbewegung
haben sich die Kniehebelpaare 15, 17 wieder gestreckt, der Auslösehebel 26 ist als
erster in seiner Bewegung durch den Anschlagbolzen 29 gehemmt worden, während das
Schaltstück 8 noch eine' kleine weitere Drehbewegung ausführen konnte. Abb.4 veranschaulicht
diese Teile in dem Augenblicke, wo der Auslösehebel 26 bereits zur Ruhe gekommen
ist, das Schaltstück 8 jedoch noch diese kleine Drebewegung ausführen kann. Kühlt
sich nunmehr der Bimetallstreifen 14 ab, bewegt sich also sein freies Ende in Richtung
des in Abb.3 eingezeichneten kleinen Pfeils zurück, so kann eine Behinderung bei
dieser Rückbewegung nicht eintreten. Nach dem Erkalten des Thermostaten nimmt dieser
eine solche Stellung ein, daß er vom Beginn der Einschaltbewegung an das Schaltstück
8 mit dem Auslösehebe126 wieder verrastet. Beim Druck auf den Knopf 22 wirkt das
gestreckte Kniehebelgesperre 15,17 auf das Schaltstück 8 ein und verdreht dieses
in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinne (Abb. 3) nach den ortsfesten Kontakten 5
zu. Dabei nimmt der Bimetallstreifen 14 zufolge seiner Anlage am Ansatz 27 den Auslösehebel
26 mit, so daß während der Einschaltbewegung nicht nur die Federn io, sondern auch
die Feder 33 gespannt werden. Die Einschaltbewegung ist beendet, sobald die Rolle
21 des Bolzens 18 in die Rast 32 des Gestells 6 eingefallen ist.
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Der Ansatz 31 des Gestells 6 hat folgende Bedeutung: Wird in der Einschaltstellung
(Abb.-2) ein Druck auf den Knopf 22 ausgeübt, so überträgt sich dieser auf den Bolzen
i8 und die Rolle 21, die aus der Rast 32 herausgehoben und nach der Söckelgrundfläche
zu verschoben wird. Da in diesem --Augenblick aber der Knickbolzen 16 des Kniehebelgesperres
am Anschlag 31 anliegt, muß das Kniehebelpaar 17 eine Drehung um den Bolzen 16 in
Richtung des Uhrzeigersinnes ausführen, was bedeutet, daß die Kniehebelpaare i5,
17 durch die Totpunktlage hindurchgedrückt, das Gesperrt also gelöst wird. Man erreicht
auf diese sehr einfache Weise eine Handauslösung mittels ein und desselben Schaltknopfes
22. An sich ist die Verwendung ein und desselben Schaltknopfes für die Einschaltung
und Handauslösung bekannt, doch sind bei den bisherigen Anordnungen besondere Mittel
erforderlich in Form von doppelarmigen Hebeln u. dgl., die auf. das Schaltgesperrt
einwirken, jedoch beim Erfindungsgegenstand fehlen.
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Die Anordnung des in der Längsmitte des Schaltersockels angeordneten
starren Gestells 6 hat den Vorteil eines gedrängteren Zusammenbaues des ganzen Schalters.
An diesem Gestelle können sämtliche beweglichen Teile gelagert sein. Gleichzeitig
dient der Ansatz 24 des Gestelles 6 zur Führung des Druckknopfes 22, es dient als
Rastteil (Ausnehmung 32), es dient aber weiter auch durch Ausbildung der Flach e
36 zur Führung der Rolle 21 während der Einschaltbewegung. Da sämtliche Zuführungsleitungen,
Zwischenverbindungen usw. fehlen,
sind die Abmessungen des ganzen
Schalters und damit auch sein Gewicht auf das denkbar kleinste Maß herabgesetzt.
Verwendet man, was an sich bekannt ist, für die Herstellung der Metallteile ein
Leichtmetall, so beträgt das gesamte Gewicht des dargestellten Überstromschalters
7o Gramm.
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Beim Ausführungsbeispiel ist nicht nur die Bodenplatte 2, sondern
auch die Kappe 37 aus Metall hergestellt. Dies ergibt die Möglichkeit einer besonders
leichten Abschirmung, die bei Verwendung derartiger Überstromschalter namentlich
in Flugzeugen erwünscht ist. Zu diesem Zwecke besitzt die. SockelplattV 2 eine federnde
Rohrschelle 38, in welche die bei derartigen abgeschirmten Anlagen mit einem metallenen
Schutzmantel versehenen Rohrzuführungsleitungen eingelegt werden. Von den Deckelbefestigungsschrauben
39 faßt eine Fuß in dem Gewinde 40, so daß beim Anziehen dieser Befestigungsschraube
die eingeführten Rohrleitungen festgeklemmt werden.