DE69905874T2

DE69905874T2 - Kontaktmechanismus für elektronisches überlastrelais

Info

Publication number: DE69905874T2
Application number: DE69905874T
Authority: DE
Inventors: Henry Passow
Original assignee: Siemens Energy and Automation Inc
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: EP1209710A2; KR20010043645A; US5994987A; JP2002543552A; CN1536600A; JP4231206B2; DE69905874D1; WO1999060593A1; EP1078382B1; EP1209710A3; EP1078382A1; DE69910451D1; DE69910451T2; CN1310853A; CN1205628C; KR100551227B1; CN1303628C; EP1209710B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Relais, genauer gesagt auf einen Auslösemechanismus für ein Überlastrelais.

Hintergrund der Erfindung

Überlastrelais sind elektrische Schalter, die üblicherweise in Industrieumgebungen eingesetzt werden, um elektrische Betriebsmittel vor Überhitzungsschäden aufgrund eines zu hohen Stromflusses zu schützen. Meist handelt es sich bei dem elektrischen Betriebsmittel um einen Drehstrommotor, der über ein weiteres Relais, üblicherweise Schaltschütz genannt, an einer Stromquelle angeschlossen ist. Ein typisches Schütz ist ein Hochleistungsrelais mit drei geschalteten Stromwegen für das Schließen und Unterbrechen der einzelnen Schaltkreise, die an die dreiphasige Stromquelle angeschlossen sind. Die erforderliche Bewegung für das Schließen und Unterbrechen der Kontakte wird auf magnetischem Wege erzeugt und entsteht infolge eines Stromflusses durch eine Spule, die ihrerseits durch einen Strom erregt wird, dessen Fluss von einem anderen Schalter gesteuert wird, der sich üblicherweise nicht in unmittelbarer Nähe befindet.
In einer herkömmlichen Anordnung wird ein Überlastrelais mit dem Steuerschalter für die Spule des Schützes in Reihe geschaltet. Registriert das Überlastrelais eine Systemüberlastung, unterbricht das Relais die Stromversorgung der Schützenspule, damit das Schütz geöffnet und das über dieses Schütz gesteuerte elektrische Betriebsmittel von der Stromquelle getrennt wird, um eine Beschädigung des Betriebsmittels zu verhindern.
In der Vergangenheit kamen in Überlastrelais meist phasengetrennte Heizwiderstände zum Einsatz, die in einer Hitzeübertragungsbeziehung zu einem Bimetallelement stehen, das seinerseits einen Schalter steuert. Wird eine Überlast registriert, beispielsweise wenn eine ausreichende Hitzemenge vom Heizwiderstand an das Bimetallelement weitergegeben wird, öffnet das Bimetallelement den zugehörigen Schalter, damit die Schützenspule entregt wird und das zugehörige elektrische Betriebsmittel von der Stromquelle getrennt wird.
Inzwischen kommen anstelle der Relais-Ausführung mit Heizwiderstand und Bimetallelement verstärkt elektronische Überlastrelais zum Einsatz, wie sie beispielsweise in US-A-5 179 495 beschrieben werden (auf den Gesamttext dieser Veröffentlichung wird hier zu Referenzzwecken verwiesen). Da am Ausgang einer solchen Schaltung normalerweise eine relativ geringe Leistung anliegt, ist gegebenenfalls ein Festkörperschalter erforderlich, um den Schützenspulenstrom über diesen Ausgang steuern zu können. Ein solcher Schalter kann den Fluss zu einem Kontaktmechanismus mit relativ geringer Leistung steuern, wobei dieser Mechanismus seinerseits den Stromfluss zum Schütz regelt und außerdem den Betrieb einer Anzeige ermöglicht. Gewöhnlich ist die Anzeige als Kontrolllampe ausgeführt, die aufleuchtet, wenn eine überlastungsbedingte Abschaltung erfolgt. Ein solcher Kontaktmechanismus wird in US-A-6 025 766 mit dem Titel "Trip Mechanism for an Overload Relay" beschrieben (auf den Gesamttext dieser Veröffentlichung wird hier zu Referenzzwecken verwiesen).
Der dort beschriebene Auslösemechanismus arbeitet mit sogenannten "Überbrückungs"kontakten, das heißt, eine längliche Kontaktleiste berührt bei entsprechender Bewegung der Armatur zwei feststehende Kontakte, die in einem bestimmten Abstand zueinander angebracht sind. Die Kontaktleiste wird an einem Querelement ausgerichtet, das sich auf einem Pfosten befindet, der seinerseits von den Drehzapfen der Annatur getragen wird. Wechselt nun die Armatur zwischen den beiden bistabilen Positionen, werden die Kontaktleisten im bogenförmigen Verlauf angehoben bzw. abgesenkt, und die Kontaktleiste kann sich am Hebelpunkt natürlich ebenfalls leicht drehen. Es besteht daher die Möglichkeit, dass ein Ende der Kontaktleiste einen der feststehenden Kontakte erreicht, bevor das andere Kontaktleistenende den zugehörigen feststehenden Kontakt berührt. Wünschenswert ist jedoch, dass die Kontakte der Kontaktleiste die beiden feststehenden Kontakte gleichzeitig berühren. Ein weiteres Problem sind Schmutzablagerungen, die sich auf den Kontaktflächen von einem oder mehreren Kontakten anhäufen können. Insbesondere, wenn der über die Kontakte geschlossene bzw. geöffnete Stromkreis im Niederleistungsbereich arbeitet, können solche Schmutzablagerungen bewirken, dass beim Schließen der Kontakte kein eindeutiges Signal erzeugt wird. Der in ÜS-A-6 025 766 beschriebene Auslösemechanismus unterstützt daher eine entsprechende Maßnahme, die dafür sorgt, dass die feststehenden Kontakte beim Schließen von den beweglichen Kontakten gereinigt werden, um negative Auswirkungen durch die genannten Schmutzablagerungen zu verhindern. Hierbei ist eine möglichst gründliche Reinigung wünschenswert, bei der die Wischbewegung der beweglichen Kontakte über die feststehenden Kontakte als positiv gesteuerte Bewegung erfolgt, damit sichergestellt ist, dass die gewünschte Reinigungsmaßnahme wirklich stattfindet.
US-A-5 332 986 beschreibt einen bistabilen Überlast-Auslösemechanismus, der einen Stromfluss gestattet, wenn sich der Mechanismus in einer ersten Position befindet, in der die Kontakte geschlossen sind (Standardposition), und der einen Stromdurchfluss in einer zweiten Position bei geöffneten Kontakten unterbindet (Auslöseposition). Ein angeschlossenes Stellglied, das einen beweglichen Kontakt aktiviert, damit dieser einen feststehenden Kontakt mal berührt und mal nicht, ist drehbar auf einem Hebelpunkt montiert, so dass je nach Position der Kontakte (geschlossen bzw. geöffnet) ein Wechsel zwischen der ersten und der zweiten Position möglich ist. Eine spezielle Rücksetzvorrichtung sorgt hierbei dafür, dass der Mechanismus nach dem Auslösen wieder zurückgesetzt wird, das heißt, das Stellglied wird nach einer Überlastbedingung wieder in die Ausgangsposition gebracht. Ein Testschalter zur Überprüfung des Auslösemechanismus' ist ebenfalls verfügbar. Über diesen Schalter kann das Stellglied probehalber von der ersten in die zweite Position gebracht werden.
US-A-4 378 543 bezieht sich auf eine Verriegelungsrelais-Anordnung mit manueller Rücksetz- und Testeinrichtung. Die Relais-Anordnung besteht aus einer Armatur mit einem beweglichen Kontaktelement an einem Ende, einer Spule zur Steuerung der Armaturposition bei Ansprechen einer Feder sowie zwei feststehenden Kontaktelementen, die in einem bestimmten vertikalen Abstand zueinander angebracht sind, wobei sich das bewegliche Kontaktelement zwischen den beiden feststehenden Kontaktelementen befindet. Im nicht erregten Zustand der Spule wird die Armatur von der Feder in einer ersten Position so ausgerichtet, dass das bewegliche Kontaktelement das obere der feststehenden Kontaktelemente berührt. Bei Erregung der Spule wird die Armatur durch Ansprechen der Feder in die zweite Position gebracht, so dass das bewegliche Kontaktelement das untere der feststehenden Kontaktelemente berührt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen oder mehrere der vorgenannten Nachteile zu überwinden.

Die Erfindung im Überblick

Hauptgegenstand der Erfindung ist ein neuer und verbesserter Auslösemechanismus für ein Überlastrelais. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Schalter mit einer verbesserten positiven Reinigungsfunktion. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Auslösemechanismus für ein Überlastrelais mit folgenden Komponenten vorgestellt: - einem Gehäuse; einer länglichen bistabilen Armatur, die in dem besagten Gehäuse auf einem Drehzapfen montiert ist und eine Drehbewegung zwischen zwei stabilen Positionen ermöglicht; einer Anordnung mit feststehenden Kontakten, die in dem besagten Gehäuse montiert sind; und einer Anordnung mit beweglichen Kontakten, die ebenfalls in dem besagten Gehäuse montiert sind. Die Besonderheit besteht in einer Rastfläche, die sich an der besagten Armatur oder dem besagten Gehäuse befindet; einer Feder, die auf der Gegenseite (Armatur bzw. Gehäuse) montiert ist und über einen Rastringer verfügt, der ein Greifen der besagten Rastfläche und das Halten der besagten Armatur in einer der beiden besagten Positionen ermöglicht. Eine Weitere Besonderheit ist die, dass die besagte Anordnung feststehender Kontakte eine Kontaktgruppe umfasst, deren Kontakte normalerweise geöffnet sind, und darüber hinaus eine weitere Anordnung feststehender Kontakte verfügbar ist, die eine Kontaktgruppe mit normalerweise geschlossenen feststehenden Kontakten umfasst, wobei die besagten Festkontakt- Anordnungen jeweils über eine Gruppe von elektrisch und physikalisch getrennten Kontakten verfügen, die die beiden stabilen Positionen der besagten Armatur bestimmen. Die besagten Anordnungen mit beweglichen Kontakten bestehen aus Kontakten, die in einem bestimmten Abstand auf einer länglichen Kontaktleiste angeordnet sind. Jede Festkontakt-Gruppe ist für die Überbrückung durch die zugehörige Kontaktleiste eingerichtet - und zwar so, dass die beweglichen Kontakte die entsprechenden Positionen der feststehenden Kontakte gleichzeitig berühren. Eine weitere Besonderheit ist die, dass der Mechanismus eine Federvorrichtung aufweist, die sich ebenfalls in dem besagten Gehäuse befindet und die Aufgabe hat, die besagten Kontaktleisten zu greifen und dafür zu sorgen, dass die besagten beweglichen Kontakte gegen die besagten feststehenden Kontakte gedrückt werden, um eine elektrische Leitverbindung zwischen diesen Kontakten herzustellen, sowie eine Kontaktleisten-Greifvorrichtung, die sich an der besagten Annatur gegenüber der besagten Federvorrichtung befindet und dafür sorgt, dass die besagten Kontaktleisten erfasst und beim Ansprechen der besagten Federvorrichtung von den besagten feststehenden Kontakten abgehoben werden.
Die besagte Kontaktleisten-Greifvorrichtung umfasst vorzugsweise einzelne Pfosten, die von der besagten Armatur wegführen - und zwar in einer Richtung, die normalerweise quer zur Längsrichtung der Armatur verläuft.
Jeder dieser Pfosten kann beidseitig über zwei auseinanderliegende, seitlich gerichtete Rippen verfügen, durch die zwei auseinanderliegende Ansatzflächen definiert sind, und jede Kontaktleiste verfügt im Allgemeinen über einen zentralen Langschlitz, der in Richtung der besagten Armatur verläuft und lose auf dem oberen Ende des zugehörigen Pfostens aufliegen kann, wobei die besagte Federvorrichtung bewirkt, dass die besagten Kontaktleisten an den besagten Ansatzflächen der besagten Pfosten ausgerichtet werden, wobei die besagten Ansatzflächen die besagte Kontaktleiste in einer vorgegebenen Position auf dem besagten Pfosten halten, so dass die besagte Kontaktleiste an den besagten feststehenden Kontakten schließt, bevor die besagte Armatur eine der beiden stabilen Positionen erreicht.
Vorzugsweise verläuft jede Kontaktleiste in derselben Richtung wie die besagte Armatur und der besagte Schlitz sollte ein erstes Vorgabemaß (von einer Seite zur anderen) in Längsrichtung der besagten Kontaktleiste aufweisen, und der besagte Pfosten sollte ein zweites Vorgabemaß (von einem Ende zum anderen) in Längsrichtung der besagten Kontaktleiste aufweisen, das kleiner ist als der besagte Schlitz, damit die besagte Kontaktleiste auf dem besagten Pfosten in der besagten Längsrichtung der besagten Kontaktleiste verschoben werden kann. Die besagten Abmessungen sind hierbei so zu wählen, dass der besagte Pfosten an einem Ende des besagten Schlitzes greift, bevor die besagte Armatur zu einer der beiden stabilen Positionen wechselt bzw. nachdem die besagte Kontaktleiste an den feststehenden Kontakten schließt, wobei sich die Kontaktleiste in ihrer Längsrichtung bewegen sollte, damit die besagten feststehenden Kontakte ordnungsgemäß gereinigt werden.
Es ist von Vorteil, wenn die besagte Armatur über einen angeschlossenen Rasthebel verfügt, mit dessen Hilfe die Armatur zwischen den beiden besagten stabilen Positionen bewegt werden kann, wobei eine der besagten Positionen einem Auslösezustand entspricht. An dem besagten Rasthebel befindet sich ein Vorsprung mit einem direkt angrenzenden Pfosten; auf diesem Pfosten ist eine Feder montiert, die an einem Ende an dem besagten Vorsprung befestigt ist, um eine Drehung der besagten Feder um den besagten Pfosten zu verhindern, und die zusätzlich mit einem Rücksetzfinger ausgestattet ist, der über den besagten Vorsprung hinausgeht.
Über ein manuelles Bedienelement kann der besagte Mechanismus nach dem Auslösen wieder zurückgesetzt werden; dieses manuelle Bedienelement verfügt über einen Schaft, der im Allgemeinen in Richtung der besagten Armatur verläuft und eine Kerbe aufweist, die in Verbindung mit dem besagten Rücksetzfinger ein Rücksetzen des besagten Mechanismus' ermöglicht. Das besagte manuelle Bedienelement kann aus einem Drucktaster bestehen, der beweglich im besagten Gehäuse montiert ist, um eine Bewegung in Richtung sowie in Gegenrichtung der besagten Armatur zu ermöglichen, wobei der besagte Rücksetzfinger im Zuge der Rückbewegung des Tasters bewegt werden kann. Die besagte Feder sollte vorzugsweise als Torsionsfeder mit einer Spule ausgeführt sein, und der besagte Rücksetzfinger, der von der besagten Spule in Richtung des besagten Tasters abgeht, sollte in einem spitzen Winkel zur Taster-Rückzugsrichtung angeordnet sein.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert und ergeben sich zum Teil aus der Beschreibung bzw. dem praktischen Einsatz der Erfindung. Realisieren lassen sich diese Ziele und Vorteile mit Hilfe der Instrumentarien und Kombinationen, auf die im Abschnitt "Ansprüche" gegen Ende dieses Dokuments besonders eingegangen wird.

Beschreibung der Zeichnungen

Die beigefügten Zeichnungen, die in die Patentschrift integriert und fester Bestandteil dieser Patentschrift sind, zeigen die momentan bevorzuge Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und sollen - in Verbindung mit der vorangehenden allgemeinen Beschreibung und der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführung - die prinzipielle Funktionsweise der Erfindung verdeutlichen.
Abb. 1 zeigt eine gewissermaßen schematische Ansicht eines Auslösemechanismus' für ein Überlastrelais gemäß der hier vorgestellten Erfindung.
Abb. 2 zeigt eine Teilansicht einer bevorzugten Ausführungsform für die in dieser Erfindung verwendeten Kontakte.
Abb. 3 zeigt eine Aufsicht des Kontaktaufbaus.
Abb. 4 zeigt die Anordnung der Komponenten in einer Übergangsposition zwischen den beiden stabilen Positionen einer Armatur sowie den Beginn der Wischbewegung seitens der Kontakte.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen das Überlastrelais in einer Rücksetzposition, genauer gesagt in einer automatischen Rücksetzposition, und mit einem hier nur bruchstückhaft dargestellten Gehäuse, das durchgehend mit (10) bezeichnet ist. In diesem Gehäuse (10) ist eine Gruppe von normalerweise geöffneten feststehenden Kontakten montiert, durchgehend mit (12) bezeichnet, sowie eine Gruppe von normalerweise geschlossenen feststehenden Kontakten, durchgehend mit (14) bezeichnet. Femer befindet sich in dem Gehäuse ein Drehzapfen (16), auf dem eine längliche bistabile Armatur, durchgehend mit (18) bezeichnet, drehbar angebracht ist - und zwar so, dass eine Drehbewegung zwischen zwei stabilen Positionen möglich ist. Die Armatur (18), die in einer der beiden stabilen Positionen dargestellt ist, hält eine erste Gruppe beweglicher Kontakte, durchgehend mit (20) bezeichnet, in einer geöffneten Position. Bei einem Wechsel in die andere bistabile Position bewirkt die Annatur (18), dass eine zweite Gruppe beweglicher Kontakte, hier durchgehend mit (22) bezeichnet und normalerweise geschlossen, geöffnet werden. Die Kontakte (20) und (22) werden zusammen mit den zugehörigen feststehenden Kontakten (12) bzw. (14) geöffnet oder geschlossen.
Ein Rasthebel, hier durchgehend mit (24) bezeichnet, ist drehbar mit der Armatur (18) verbunden und kann daher über den Drehzapfen (16) zwischen den beiden stabilen Positionen der Armatur (18) hin- und herbewegt werden. Das Gehäuse verfügt über eine Öffnung (25) für die Aufnahme eines manuellen Bedienelements, hier durchgehend mit (26) bezeichnet, das aus einer Tasterfläche (28) und einem zugehörigen Schaft (30) besteht. Der Taster (28) ist beweglich montiert und ermöglicht im Allgemeinen eine Hin- und Rückbewegung in Richtung Rasthebel (24) bzw. von diesem weg.
Was nun die feststehenden Kontakte (12) und (14) angeht, so verfügen beide über zwei elektrisch und physikalisch getrennte Kontakte (38) und (40). Diese Kontakte (38) und (40), die jeweils aus einer Gruppe feststehender Kontakte (38) und (40) bestehen, sind beide so ausgeführt, dass sie durch eine zugehörige längliche Kontaktleiste (42) mit auseinanderliegenden Kontakten (43) überbrückt werden können. Jede Kontaktleiste (42) verläuft hierbei in derselben Richtung wie die Armatur (18) und ist an ihrem Mittelpunkt locker auf einem zugehörigen Pfosten (44) montiert, der von der Armatur (18) abgeht - und zwar im Allgemeinen schräg zur Längsrichtung der Armatur. Die beiden Pfosten befinden sich jeweils links und rechts von dem Drehzapfen (16). Wie in den Abb. 2 und 3 sehr gut zu sehen ist, verfügt jeder Pfosten (44) auf beiden Seiten über zwei auseinanderliegende, seitlich gerichtete Rippen (45). Die oberen Enden dieser Rippen (45) definieren zwei auseinanderliegende Ansatzflächen (46). Jede Kontaktleiste (42) verfügt - normalerweise in der Mitte - über eine längliche Kerbe bzw. einen Schlitz (47). Dieser Schlitz (47) verläuft parallel zur Längsrichtung der Armatur (18) und ermöglicht ein lockeres Aufsetzen der Kontaktleisten (42) am oberen Ende des zugehörigen Pfostens (44). Die Federn (48) sorgen dafür, dass die Kontaktleisten (42) an den Ansatzflächen (46) ausgerichtet werden. Die relative Höhe der Ansatzflächen (46) ist so zu wählen, dass diese in Ebene "P" abschließen (siehe Abb. 2); diese Ebene ist definiert durch die oberen Flächen der Kontakte (38) und (40), wenn die Kontakte der Kontaktleiste (43) erstmals die Kontakte (38) und (40) berühren, damit sichergestellt ist, dass beide Kontaktberührungen gleichzeitig erfolgen. Die Pfosten (44) befinden sich seitlich an den Kontaktleisten (42) und gegenüber der Federn (48).
Wenn wir uns nun die Armatur (18) anschauen, sehen wir, dass diese über einen ersten Magnetpolschuh (62) sowie - parallel versetzt hierzu - über einen weiteren Magnetpolschuh (64) verfügt. Die Polschuhe (62) und (64) schließen den Drehzapfen (16) sowie zwei Permanentmagneten (66) ein. Die Permanentmagneten (66) können als Einzelkonstruktion ausgeführt sein; der Einfachheit halber und um den Drehzapfen (16) aufnehmen zu können, sind diese beiden Magneten hier als separate Einheiten dargestellt.
Am Gehäuse (10) ist ein Magnetjoch bzw. Polschuh (70) in Form eines flachen "U" montiert, an dem sich die Magnetschenkel (72) und (74) befinden. An der Bucht (78) des Polschuhs (70) ist eine elektrische Spule (76) angebracht. In einigen Fällen ist die elektrische Windung (76) als Einzelspule ausgeführt, in anderen Fällen sind hier zwei elektrisch getrennte Spulen übereinander aufgewickelt. Die jeweilige Anordnung hängt von der Steuerungsart der elektrischen Schaltung ab, die in Verbindung mit dem Mechanismus eingesetzt wird. Kehrt die Schaltung den Stromfluss durch die Spule (76) um, um das Relais von einem Zustand in einen anderen zu schalten, wird nur eine Spule benötigt. Kehrt die Schaltung jedoch den Stromfluss nicht um, wird eine Spule (76) eingesetzt, die aus zwei entgegengesetzt gewickelter Spulen besteht, wobei die elektronische Schaltung entweder die eine oder die andere Spule erregt, um das Relais von einem Zustand in einen anderen umzuschalten.
Betrachten wir jetzt den Rasthebel (24), welcher von der in Abb. 1 gezeigten Position über mehrere Zwischenpositionen in eine andere stabile Position gebracht werden kann, wobei der Polschuh (64) angehalten wird und kräftig gegen die Unterseite des Schenkels (72) am Polschuh (70) stößt. Am oberen Ende des Rasthebels befindet sich eine längliche Kerbe (82), die unter einer (nicht gezeigten) Öffnung im Gehäuse (10) liegt. Ein Werkzeug oder Hilfsmittel, beispielsweise die Spitze eines Schraubendrehers, kann durch die Öffnung geschoben und in die Kerbe (82) eingeführt werden, um eine manuelle Kraft auf den Hebel (24) auszuüben und diesen im Rahmen eines manuellen Tests zwischen den beiden stabilen Positionen der Armatur (18) umzulegen.
Kurz unterhalb der Kerbe (82) befindet sich eine Rastfläche, die durch die beiden angrenzenden Flächen (84) und (86) definiert ist. Unter diese Rastfläche (84), (86) schiebt sich ein Federrastfinger (88) mit einem nach oben gebogenen Ende (90), der so ausgeführt ist, dass er die obere Räche (86) der Rastfläche (84) und (86) unter den noch zu beschreibenden Bedingungen umfasst und arretiert. Der Rastfinger (88) geht von der Spule (92) einer hier durchgehend mit (94) bezeichneten Torsionsfeder ab, die wiederum an einem Pfosten (96) montiert ist, der sich in einer Tasche innerhalb des Gehäuses (10) befindet. Alternativ hierzu kann die Feder (94) auch an dem Rasthebel (24) und der Rastfläche (84), (86) des Gehäuses (10) montiert werden.
Das dem Rastfinger (88) gegenüberliegende Ende (98) der Spule (92) liegt fest am Gehäuse (10) an, um eine Drehung der Spule (92) am Pfosten (96) zu verhindern. Der Rastfinger kann den Rasthebel (24) in einer der beiden stabilen Positionen der Annatur (18) arretieren, nämlich in der Position, in der sich der Hebel nach dem Wechsel von der in Abb. 1 gezeigten Position befindet, wenn der Polschuh (64) die Unterseite des Schenkels (72) am Polschuh (70) berührt.
An dem Rasthebel (24) befindet sich außerdem ein flacher, diagonaler Vorsprung (100), und zwar direkt neben einem Pfosten (102), der im Allgemeinen parallel zu dem Drehzapfen (16) steht. Eine zweite Torsionsfeder, hier durchgehend mit (104) bezeichnet, ist an diesem Pfosten (102) montiert, wobei ein Federende (106) an dem Vorsprung (100) befestigt ist, um zu vermeiden, dass sich die Spule (108) der Torsionsfeder (104) um den Pfosten (102) dreht. Das andere Ende (110) der Torsionsfeder (104) fungiert als Rücksetzfinger und verläuft diagonal, in einem spitzen Winkel bis über das Ende des Vorsprungs (100) hinaus in Richtung des Drucktasters (26). In dieser Verbindung verfügt der Schaft (30) des Drucktasters (26) über eine Kerbe (112), die als Anschlagfläche fungiert und zusammen mit dem Rücksetzfinger (110) dafür sorgt, dass der Rasthebel (24) in die in Abb. 1 gezeigte Position gebracht wird.
Betrachten wir nun den Drucktaster (26): Am unteren Ende dieses Tasters befindet sich ein Vorsprung (114), gegen den eine Vorspannfeder (116) drückt. Die Vorspannfeder (116) übt eine aufwärtsgerichtete Kraft auf den Taster (26) aus, um diesen innerhalb der Öffnung (25) in der (nicht gezeigten) obersten Position zu halten.
An dem Taster (28) des Bedienelements (26) befindet sich kurz oberhalb des Schafts (30) eine nach außen geächtete Zunge bzw. ein Vorsprung (120). Gleichzeitig verfügt das Gehäuse (10) über eine erste Kerbe mit einer Haltefläche (122) sowie einer zweiten Kerbe mit einer Arretierfläche (124). Die Haltefläche (120) befindet sich oberhalb und vor der Arretierfläche (124). Wie sich aus Abb. 1 ableiten lässt, kann der Vorsprung (120) gegen die Haltefläche (122) drücken, damit das manuelle Bedienelement (26) im Gehäuse (10) verbleibt; der Vorsprung (120) kann aber auch gegen die Arretierfläche (124) drücken, damit der Taster (28) wie gezeigt gegen die Spannung der Feder (116) in der gedrückten Position verbleibt.
Mit Ausnahme des Vorsprungs (120) sollte das Bedienelement (26) vorzugsweise zylindrisch ausgeführt sein, damit dieses Element im Gehäuse (10) drehbar sowie ein- bzw. auswärts beweglich ist. Auf diese Weise kann das Bedienelement (26) nach dem Herunterdrücken in die in Abb. 1 gezeigte Position gedreht werden, damit sich der Vorsprung (120) unter die Arretierfläche (124) schiebt. Hierdurch wird das Bedienelement in seiner untersten Position gehalten, was dem automatischen Rücksetzmodus für das Relais entspricht.
In Abb. 1 ist insbesondere zu beachten, dass der Vorsprung (120) im automatischen Rücksetzmodus gegen das obere Ende (90) des Rastfingers (88) stößt. In dieser Position wird der Rastfinger (88) nicht von der Rastfläche (84), (86) und dem Rastarm (24) erfasst.
Wie ausführlicher in meiner vorangehend angeführten und ebenfalls zum Patent angemeldeten Anwendung beschrieben, wechseln die Armatur (18) und der Rasthebel (24) bei Auslösen des Relaismechanismus' in die andere stabile Position, nämlich die Position, in der der Polschuh (64) die Unterseite des Magnetschenkels (72) am Polschuh (70) berührt. In diesem Fall greift das Ende (110) der Feder (108) in die Kerbe (112); wird jetzt der Drucktaster (28) betätigt, wird das Federende (110) in eine horizontale Position gebracht, wodurch der Rastarm (24) die Armatur (18) zwangsweise gegen den Uhrzeigersinn dreht und in die in Abb. 1 gezeigte Rücksetzposition bringt. Kurz bevor dies passiert, berührt jedoch der Vorsprung (120) das obere Ende (90) des Rastarms (88) und drückt diesen herunter, um die Arretierung des Arms durch die Rastfläche (84), (86) aufzuheben und den Rasthebel (24) für eine solche Drehbewegung freizugeben.
Ein besonders attraktives Leistungsmerkmal der Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung, mit deren Hilfe die beweglichen Kontakte (20), (22) während des Schließ Vorgangs zwangsverschoben werden, um eine Reinigungswirkung auf die zugehörigen feststehenden Kontakte (12), (14) zu erzielen, durch die eventuelle Schmutzablagerungen beseitigt werden, damit jederzeit eine gute elektrische Verbindung beim Schließen der Kontakte gewährleistet ist. Zu diesem Zweck verfügt der Schlitz (47) in beiden Kontaktleisten (42) über ein erstes Vorgabemaß (von einem Ende zum anderen) (siehe "D" in Abb. 3). Ermittelt wird dieses Maß in einer Ebene, die parallel zu, jedoch in einem gewissen Abstand zu der Rotationsachse der Armatur (18) verläuft, die durch den Drehzapfen (16) definiert ist. Bei abgeflachten Kontaktleisten (42) handelt es sich hierbei um die Ebene der Kontaktleiste (42) und wird parallel zur Längsrichtung der Armatur (18) oder, in der gezeigten konkreten Ausführung, parallel zur Längsrichtung der einzelnen Kontaktleisten (42) gemessen.
Darüber hinaus verfügt das obere Pfostenende über ein zweites Vorgabemaß "d" (von einer Seite zur anderen), das in derselben Richtung ermittelt wird. Hierbei handelt es sich um das Maß des oberen Pfostenendes (44), gemessen über den Rächen (46); dieses Maß ist kleiner als das Maß "D" des Schlitzes (47).
Die Kontaktleiste (42) kann folglich in zwei Richtungen auf dem Pfosten (44) bewegt werden (siehe Pfeil (130) in Abb. 3). Femer kann die Kontaktleiste (42) am oberen Pfostenende (44) in Richtung des Drehzapfens (16) bzw. von diesem weg bewegt werden. Diese Bewegungsrichtung ist in Abb. 2 mit einem Pfeil (132) gekennzeichnet.
Die Maße "D" und "d" sind so gewählt, dass eine oder die andere Seite (134) bzw. (136) des Pfostens (44), je nach Bewegungsrichtung des Rasthebels (24) an das entsprechende Ende (138) bzw. (140) des Schlitzes (47) stößt und die Kontaktleiste (42) beim Schließen oder Öffnen einer der beiden Kontaktleisten (42) zwangsweise nach rechts oder links verschoben (siehe Abb. 1 und 4).
Sind beispielsweise die Kontakte (14) und (22) geöffnet, liegt die Seite (134) des Pfostens (44) am Ende (138) des Schlitzes (47) in der Kontaktleiste (42) an. Wird der Rasthebel (24) gegen den Uhrzeigersinn bewegt, verbleibt die Kontaktleiste (42) im Allgemeinen aufgrund der Reibung zwischen den Oberflächen (46) und der Kontaktleiste (42) in dieser Position an dem Pfosten (46). Wenn die Kontakte (43) der Kontaktleiste (42) erstmals die Kontakte (38) und (40), die die feststehenden Kontakte (14) ausmachen, berühren, werden sie wie in Abb. 4 gezeigt gegenüber den anderen Kontakten seitlich verschoben. Das heißt, die Kontakte (43) der Kontaktleiste (42) werden nicht mittig über den entsprechenden Berührungsstellen der Kontakte (38) und (40) ausgerichtet. Aufgrund der Reibung durch die Berührung mit den Kontakten (38), (40) verbleibt die Kontaktleiste (42) in dieser Position. Gleichzeitig hat die Armatur (18), wie in Abb. 4 zu sehen ist, ihre Rücksetzposition noch nicht vollständig erreicht, das heißt, der Polschuh (64) hat noch keine Berührung mit der oberen Fläche des Schenkels (72) am Polschuh (70).
Während sich die Armatur (18) weiter in Richtung dieser stabilen Position bewegt, in der ein solcher Kontakt erfolgt (siehe Abb. 1), bewegt sich der Pfosten (44) in dem Schlitz (47), bis die Pfostenseite (136) das Ende (140) des Schlitzes (47) in der Kontaktleiste (42) berührt. Die Maße "D" und "d" sind hierbei so gewählt, dass dies erfolgt, bevor die Armatur (18) die in Abb. 1 gezeigte Position erreicht.
Während sich die Armatur (18) weiter in Richtung der in Abb. 1 gezeigten Position bewegt, weil die Seite (136) jetzt den untersten Punkt erreicht hat bzw. an das Schlitzende (140) stößt, wird die Kontaktleiste (42) gegenüber der in Abb. 4 gezeigten Position nach links verschoben und in die in Abb. 1 gezeigte Position gebracht, wo die Kontakte (43) der Kontaktleiste (42) jetzt mittig über den Kontakten (38) und (40) ausgerichtet werden (siehe Abb. 1). Diese Verschiebung bzw. Wischbewegung stellt sicher, dass die Kontakte (38), (40) und (43) Ablagerungen, die sich möglicherweise hierauf angesammelt haben, abschaben und auf diese Weise einen guten elektrischen Kontakt gewährleisten, was sich insbesondere bei Kontaktanordnungen, die im Niederleistungsbereich arbeiten, als besonders vorteilhaft erweist. Bei Hochleistungsanwendungen können die Maße "D" und "d" so gewählt werden, dass eine geringere oder gegebenenfalls überhaupt keine Reinigungswirkung erzielt wird.
Gleichzeitig wird an der gegenüberliegende Seite der Armatur (18) der dortige Pfosten (46) von einer Position, an der die Pfostenseite (134) mit dem Pfostenende (138) verbunden ist, so bewegt, dass die Seite (136) des Pfostens (46) das Ende (140) des Schlitzes (47) in der zugehörigen Kontaktleiste (42) berührt, um eine ähnliche Reinigungsmaßnahme vorzubereiten, wenn das Relais ausgelöst wird und die Kontakte (12), (20) geschlossen werden. Um eine entsprechende Bewegung sicherzustellen, kann am Gehäuse (10) ein Anschlag (142) montiert werden, gegen den eine der Kontaktleisten (42) beim Wechsel in die geöffnete Position trifft.
Der Anschlag (142) dient außerdem als Nivellierfunktion für die Kontaktleiste (42).
Die vorangehenden Ausführungen haben gezeigt, dass ein Auslösemechanismus für ein Überlastrelais bzw. ein Schaltmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung sicherstellt, dass in Überbrückungskontakten eingesetzte Kontaktleisten gleichzeitig beide Kontakte schließen. Gleichzeitig lässt sich mit Hilfe eines solchen Mechanismus' eine besonders wünschenswerte Zwangsreinigung beim Schließen der Kontakte erzielen, die sicherstellt, dass die über die Kontakte hergestellte elektrische Verbindung nicht durch Schmutzablagerungen beeinträchtigt wird.
Entsprechend qualifizierte Fachleute werden leicht weitere Vorteile und Änderungsmöglichkeiten erkennen. Die hier beschriebene Erfindung ist daher in einem globaleren Rahmen zu sehen und nicht auf die hier beschriebenen und gezeigten konkreten Details und repräsentative Geräte beschränkt. Dementsprechend sind unterschiedliche Ausführungsformen möglich, die allesamt in den Geltungsbereich dieser Erfindung gemäß den nachfolgenden Ansprüchen fallen.

Claims

1. Ein Auslösemechanismus für ein Überlastrelais bestehend aus:

einem Gehäuse (10);

einer länglichen bistabilen Armatur (18), die in dem besagten Gehäuse (10) auf einem Drehzapfen (16) befestigt ist und eine Drehbewegung zwischen zwei stabilen Positionen ermöglicht;

feststehenden Kontakten (12, 14), die in dem besagten Gehäuse (10) montiert sind;

und

beweglichen Kontakten (20, 22), die ebenfalls in dem besagten Gehäuse (10) montiert sind;

gekennzeichnet durch eine Rastfläche (8486), die sich an der besagten Armatur (18) oder dem besagten Gehäuse (10) befindet; eine Feder (88), die auf der Gegenseite an der besagten Armatur (18) bzw. dem besagten Gehäuse (10) montiert ist und über einen Rastfinger verfügt, der ein Greifen der besagten Rastfläche (84, 86) und das Halten der besagten Armatur (18) in einer der beiden besagten Positionen ermöglicht; weiterhin gekennzeichnet dadurch, dass eine der besagten Festkontakt-Anordnungen (12) über eine Gruppe von normalerweise geöffneten Festkontakten verfügt und die andere der besagten Festkontakt-Anordnungen (14) über eine Gruppe von normalerweise geschlossenen Festkontakten verfügt, wobei die besagten Festkontakt-Anordnungen (12, 14) jeweils eine Gruppe von elektrisch und physikalisch getrennten Kontakten (38, 40) umfassen, die die beiden stabilen Positionen der besagten Armatur (18) definieren, und die besagten beweglichen Kontaktanordnungen (20, 22) auseinanderliegende Kontakte (43) umfassen, die sich auf einer länglichen Kontaktleiste (42) befinden, und jede Gruppe von Festkontakten (38, 40) für die Überbrückung durch die zugehörige Kontaktleiste (42) ausgelegt ist, damit die beweglichen Kontakte (43) die entsprechenden Positionen der feststehenden Kontakte (38, 40) gleichzeitig berühren;

und femer dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus über eine Federvorrichtung (48) in dem besagten Gehäuse (10) verfügt, die die besagten Kontaktleisten (42) greift und die besagten beweglichen Kontakte (43) gegen die besagten feststehenden Kontakte (38, 40) drückt, um auf diese Weise eine elektrische Leitverbindung zwischen diesen Kontakten herzustellen, sowie über eine Kontaktleisten-Greif Vorrichtung (44, 45, 46) auf der besagten Armatur (18) und gegenüber der besagten Federvorrichtung (48), die die besagten Kontaktleisten (42) greift und bei Ansprechen der besagten Federvorrichtung (48) von den besagten feststehenden Kontakten (38, 40) abhebt.

2. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 1, bei dem die besagte Kontaktleisten-Greif Vorrichtung (44, 45, 46) über zugehörige Pfosten (44) verfügt, die von der besagten Armatur (18) in einer Richtung abgehen, die normalerweise diagonal zu deren Längsrichtung verläuft.

3. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 2, bei dem jeder Pfosten (44) auf beiden Pfostenseiten über zwei auseinanderliegende, seitlich gerichtete Rippen (45) verfügt, durch die zwei auseinanderliegende Ansatzflächen (46) definiert sind, und jede Kontaktleiste (42) im Allgemeinen über einen zentralen Langschlitz (47) verfügt, der in Richtung der besagten Armatur (18) verläuft und lose auf dem oberen Ende des zugehörigen Pfostens (44) aufliegen kann, wobei die besagte Federvorrichtung (48) die Aufgabe hat, die besagten Kontaktleisten (42) an den besagten Ansatzflächen (46) der besagten Pfosten (44) auszurichten, und die besagten Ansatzflächen (46) die besagte Kontaktleiste (42) in einer vorgegebenen Position auf dem besagten Pfosten (44) halten, so dass die besagte Kontaktleiste (42) an den besagten feststehenden Kontakten (38, 40) schließt, bevor die besagte Armatur (18) eine der beiden stabilen Positionen erreicht.

4. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 3, bei dem jede Kontaktleiste (42) in derselben Richtung angeordnet ist wie die besagten Armatur (18) und der besagte Schlitz (47) über ein erstes Vorgabemaß (von einer Seite zur anderen) (D) in Längsrichtung der besagten Kontaktleiste (42) verfügt und der besagte Pfosten (44) über ein zweites Vorgabemaß (von einem Ende zum Anderen) (d) in Längsrichtung der besagten Kontaktleiste (42) verfügt, das kleiner ist als der besagte Schlitz (47), damit die besagte Kontaktleiste (42) auf dem besagte Pfosten (44) in der besagten Längsrichtung der besagten Kontaktleiste (42) verschoben werden kann, wobei die besagten Maße (d, D) so zu wählen sind, dass der besagte Pfosten (44) an einem Ende des besagten Schlitzes (47) greift, bevor die besagte Armatur (18) zu einer der beiden stabilen Positionen wechselt bzw. nachdem die besagte Kontaktleiste (42) an den besagten feststehenden Kontakten (38, 40) schließt, und sich die besagte Kontaktleiste (42) in ihrer Längsrichtung bewegt, damit die besagten feststehenden Kontakte (38, 40) ordnungsgemäß gereinigt werden.

5. Ein Auslösemechanismus gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die besagte Armatur (18) über einen Rasthebel (24) verfügt, mit dessen Hilfe die Armatur zwischen den beiden besagten stabilen Positionen bewegt werden kann, wobei eine der besagten Positionen einem Auslösezustand entspricht.

6. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 5, bei dem der besagte Rasthebel (24) über einen Vorsprung (100) mit einem direkt angrenzenden Pfosten (102) verfügt, wobei auf dem besagten Pfosten (102) eine Feder (104) montiert ist, die an einem Ende (106) an dem besagten Vorsprung (100) befestigt ist, um eine Drehung der besagten Feder (104) um den besagten Pfosten (102) zu verhindern, und die zusätzlich mit einem Rücksetzfinger (110) ausgestattet ist, der über den besagten Vorsprung (100) hinausgeht.

7. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 6, der femer über ein manuelles Bedienelement (26) für das Rücksetzen des besagten Mechanismus' nach dem Auslösen verfügt, wobei das manuelle Bedienelement (26) mit einem Schaft (30) ausgestattet ist, der im Allgemeinen in Richtung der besagten Armatur (18) verläuft und eine Kerbe (112) aufweist, die in Verbindung mit dem besagten Rücksetzfinger (110) ein Rücksetzen des besagten Mechanismus' ermöglicht.

8. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 7, bei dem das besagte manuelle Bedienelement (26) einen Taster umfasst, der beweglich im besagten Gehäuse (10) montiert ist, um eine Bewegung in Richtung sowie in Gegenrichtung der besagten Armatur (18) zu ermöglichen, wobei der besagte Rücksetzfinger (110) im Zuge der Rückbewegung des Tasters (26) bewegt werden kann.

9. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 8, bei dem die besagte Feder (104) aus einer Torsionsfeder mit einer Spule (108) besteht, wobei der besagte Rücksetzfinger (110) von der besagten Spule (108) in Richtung des besagten Tasters (26) abgeht und hierbei in einem spitzen Winkel zur Taster-Rückzugsrichtung angeordnet ist.

10. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 1, bei dem sich die besagte Rastfläche (84, 86) auf einem Rasthebel (24) befindet, der von der besagten Armatur (18) getragen wird.

11. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 10" der zusätzlich über eine Vorrichtung zur Deaktivierung des besagten Rasthebels (24) verfügt.

12. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 11, bei dem die besagte Deaktivierungsvorrichtung über ein manuelles Bedienelement (26) verfügt.

13. Ein Auslösemechanismus gemäß Anspruch 12, bei dem das besagte manuelle Bedienelement (26) als Drucktaster ausgeführt ist, der beweglich im besagten Gehäuse (10) montiert ist, um eine Bewegung in Richtung sowie in Gegenrichtung des besagten Rasthebels (24) zu ermöglichen.