DE69909570T2 - Auslösevorrichtung für Schutzschalter - Google Patents

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Shozo Izumi-shi Kaneko
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Terasaki Electric Co Ltd
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TERASAKI DENKI SANGYO K K OSAKA
Moeller GmbH
Terasaki Electric Co Ltd
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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auslösevorrichtung für einen Schutzschalter, um einen hohen Strom, wie bei einem Kurzschluss, so schnell wie möglich zu unterbrechen. Eine solche Auslösevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist zum Beispiel aus der US-A-4 375 022 bekannt.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Es ist ein Schutzschalter bekannt, der in einem aus einem isolierenden Formteil gebildeten Gehäuse eingeschlossen ist. Dieser Schutzschalter besteht aus Schaltkontakten, einem Betätigungsmechanismus, der die Schaltkontakte öffnet bzw. schließt, einer Auslösevorrichtung, die bei einem Überstrom einen Auslöseklinkenmechanismus automatisch auslöst, um den Betätigungsmechanismus zum Öffnen der Schaltkontakte in Gang zu setzen, und einem Lichtbogen-Auslöschungsmechanismus, um einen Lichtbogen unaufhaltsam auszulöschen, der erzeugt wird, wenn die Schaltkontakte zur Unterbrechung des Stromes geöffnet werden.
  • Allgemein gilt, dass, wenn der Schutzschalter in einem Stromkreis einen ungewöhnlich hohen Strom, der infolge eines Kurzschlusses in dem elektrischen Stromkreis auftritt, so plötzlich wie möglich unterbricht, um den Stromfluss durch den Stromkreis auf einen kleinen Wert zu begrenzen, der Schaden für den Stromkreis minimiert und dementsprechend der Schaden am Schutzschalter selbst verringert werden kann. Daher kann der Schutzschalter, der den Kurzschlussstrom schneller unterbrechen kann, einen hohen Kurzschlussstrom sofort unterbrechen, so dass die Unterbrechungsrate erhöht werden kann.
  • Bei einer Auslösevorrichtung eines herkömmlichen Schutzschalters, der beim Auftreten eines Kurzschlusses wirksam wird, wird ein Elektromagnet verwendet. Der Elektromagnet wird wirksam, wenn der durch einen Hauptstromkreisleiter des Schutzschalters fließende Strom einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, so dass der im Betätigungsmechanismus enthaltene Auslöseklinkenmechanismus ausgelöst wird und daher die Schaltkontakte geöffnet werden.
  • Ein solcher Elektromagnet ist infolge der Trägheit des beweglichen Kerns in seiner Wirkung langsam, und daher ist es nicht möglich, den Kurzschlussstrom schneller zu unterbrechen, wenn der Strom einen Schwellwert überschreitet. Insbesondere wenn ein abnormal hoher Strom fließt, der bewirkt, dass die Schaltkontakte infolge der elektromagnetischen Kraft voneinander abgestoßen werden und demzufolge die Schaltkontakte geöffnet werden, können die Kontakte wieder in Kontakt gebracht werden, sofern nicht der Auslöseklinkenmechanismus sofort ausgelöst wird. In einem solchen Fall kann der Schutzschalter selbst großen Schaden erleiden.
  • Kurze Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Auslösevorrichtung für einen Schutzschalter bereitzustellen, die auf eine schnelle und zuverlässige Art und Weise funktioniert.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung betätigt eine Auslösevorrichtung für einen Schutzschalter den Schutzschalter, der Schaltkontakte, einen Betätigungsmechanismus, der die Schaltkontakte öffnet und schließt, einen Auslöseklinkenmechanismus, der beim Auslösen zum Öffnen der Schaltkontakte den Betätigungsmechanismus in Gang setzt, und ein Gehäuse, das zumindest die Schaltkontakte umschließt, umfasst. Die Auslösevorrichtung umfasst einen Druckerfassungsraum mit einem Wandteil mit einer wiederholt nutzbaren dünnen Platte, eine Betätigungsstange, die aus dem Druckerfassungsraum hervorsteht, wenn der Druck in dem Druckerfassungsraum zunimmt, und eine Rückholfeder, die die Betätigungsstange zurückholt. Der Druckerfassungsraum ist in der Nähe der Schaltkontakte angeordnet und die Betätigungsstange ist so angeordnet, dass sie den Auslöseklinkenmechanismus auslöst, wenn sie vorsteht.
  • Wenn in einer solchen Anordnung ein ungewöhnlich hoher Strom fließt, der elektromagnetische Abstoßungskräfte verursacht, und dementsprechend die Schaltkontakte geöffnet werden, wird unmittelbar Lichtbogen-Gas von hoher Temperatur und hohem Druck erzeugt und daher der Wandteil mit der dünnen Platte des Druckerfassungsraums druckbeaufschlagt. Die dünne Platte gibt dann dem Druck nach, so dass der innere Druck ansteigt, um zu bewirken, dass die Betätigungsstange hervorsteht und dementsprechend den Auslöseklinkenmechanismus auslöst. Der Betätigungsmechanismus funktioniert demzufolge sofort, um den Auslösevorgang zu beenden. Während dieses Vorgangs beaufschlagt das Lichtbogen-Gas unmittelbar die dünne Platte, die den Druckerfassungsraum umgibt, mit Druck, und kein Teil aus metallischem Material, das in der Nähe der Schaltkontakte infolge hoher Temperatur geschmolzen ist, unterbricht die dem Betätigungsmechanismus entsprechende Bewegung. Darüber hinaus setzt das Lichtbogen-Gas den Auslöseklinkenmechanismus nicht selbst in Gang, um ihn auszulösen, so dass der Auslöseklinkenmechanismus und seine Umgebung nicht dem Lichtbogen-Gas ausgesetzt sind. Nachdem der abnormale Strom unterbrochen wurde, verschwindet das Lichtbogen-Gas, so dass der innere Druck des Gehäuses der Schaltkontakte gleich dem Luftdruck wird, um die dünne Platte in ihre ursprüngliche Form zurückzubringen. Der innere Druck des Druckerfassungsraums kehrt folglich in seinen ursprünglichen Zustand zurück, die Betätigungsstange wird ebenfalls von der Rückholfeder zurückgeholt und demgemäß beginnt ein Bereitschaftszustand zur Vorbereitung auf den nächsten Schaltvorgang.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Druckerfassungsraum der Auslösevorrichtung des Schutzschalters gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung in einem Hohlraum platziert, der in einer Wand des Gehäuses ausgebildet ist, und eine Durchgangsbohrung ist an einer Wand ausgebildet, die den den Druckerfassungsraum enthaltenden Hohlraum von dem Gehäuse trennt, das die Schaltkontakte einschließt. Ein besonderes Material oder ein besonderer Platz zur Anordnung des Druckerfassungsraums ist daher nicht notwendig und die Konstruktion ist vereinfacht.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung besteht der Druckerfassungsraum der Auslösevorrichtung des Schutzschalters gemäß obigem Aspekt der Erfindung aus einem Hohlraum, der in einer Wand des Gehäuses ausgebildet ist, einer Durchgangsbohrung, die an einer Wand ausgebildet ist, die den Hohlraum von dem Gehäuse trennt, und aus einer dünnen Platte, die ausgebildet ist, um die Durchgangsbohrung zu verschließen.
  • Die Wand des Gehäuses selbst kann als Druckerfassungsraum genutzt werden, so dass eine vereinfachte Anordnung verwirklicht ist.
  • Gemäß dem weiteren und noch einem weiteren Aspekt der Erfindung, die die Auslösevorrichtung für den Schutzschalter betreffen, ist der Schutzschalter von mehrpoliger Art mit Schaltkontakten an jedem Pol, und ein Druckerfassungsraum, der verschiedenen zueinander benachbarten Polen gemeinsam ist, ist an der Wand des Gehäuses platziert, die die verschiedenen zueinander benachbarten Pole trennt. Die Anordnung wird dadurch vereinfacht, weil die Auslösevorrichtung nicht an jedem Pol vorgesehen werden muß.
  • In der Auslösevorrichtung für den Schutzschalter gemäß irgendeinem Aspekt der Erfindung ist eine kleine Öffnung am Druckerfassungsraum so vorgesehen, dass das Strömen der Außenluft gestattet ist. Dementsprechend kann der Druckerfassungsraum nach der Druckbeaufschlagung leicht in seinen ursprünglichen Zustand zurückkommen.
  • Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen deutlicher offenbar.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein seitlicher Querschnitt und veranschaulicht einen eingeschalteten Zustand eines Schutzschalters, der mit einer Auslösevorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist;
  • 2 ist ein seitlicher Querschnitt und veranschaulicht einen ausgelösten Zustand des in der 1 gezeigten Schutzschalters;
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht der in der 1 gezeigten Auslösevorrichtung, die von dem Schutzschalter losgelöst ist;
  • 4 ist eine Draufsicht der in der 1 gezeigten Auslösevorrichtung, die von dem Schutzschalter losgelöst ist;
  • 5 ist eine seitliche Ansicht der in der 1 gezeigten Auslösevorrichtung, die von dem Schutzschalter losgelöst ist, und zeigt einen Zustand, in dem ein Druckerfassungsraum der Auslösevorrichtung nicht druckbeaufschlagt ist;
  • 6 ist eine seitliche Ansicht der in der 1 gezeigten Auslösevorrichtung, die von dem Schutzschalter losgelöst ist, und zeigt einen Zustand, in dem der Druckerfassungsraum druckbeaufschlagt ist; und
  • 7 veranschaulicht eine Einführöffnung zur Montage der Auslösevorrichtung der Erfindung.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Mit Bezug auf die 1 und 2, die einen Schutzschalter von dreipoliger Art mit einer Auslösevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulichen, beherbergt ein aus einer geformten Basis 1 und einem geformten Deckel 2 bestehendes, als isolierendes Pressformteil hergestelltes Gehäuse einen Hauptstromkreis-Leitungsabschnitt einschließlich der Schaltkontakte, einen Betätigungsmechanismus zum Betätigen der Schaltkontakte, eine Auslösevorrichtung zum Ingangsetzen des Betätigungsmechanismus, um die Schaltkontakte zu öffnen, wenn ein Überstrom fließt, und eine Lichtbogen-Auslöscheinrichtung zum Auslöschen des Lichtbogens, der beim Unterbrechen des Stromes durch Öffnen der Schaltkontakte erzeugt wird.
  • Der Hauptstromkreis-Leitungsabschnitt umfasst einen der Stromversorgung zugeordneten Verbindungsanschluss 3, eine feststehende Kontaktbasis 5 mit dem Verbindungsanschluss 3 für die Stromversorgung an einem Ende und einem feststehenden Kontakt 4 an dem anderen Ende, einen beweglichen Kontaktarm 7 mit einem beweglichen Kontakt 6 an dem einen Ende, das dem feststehenden Kontakt 4 zugeordnet ist, einen biegsamen Leiter 9, der zwischen dem anderen Ende des beweglichen Kontaktarms 7 und einer Biegeplatte 8 angeschlossen ist, einen Heizfaden 11 in der Gestalt eines umgedrehten U, dessen eines Ende zusammen mit der Biegeplatte 8 an der geformten Basis 1 befestigt und dessen anderes Ende mit einem Ende eines Anschlussleiters 10 verbunden ist, und einen Spannungsverbindungsanschluss 12, der am anderen Ende des Anschlussleiters 10 angeordnet ist. Diese Bauelemente sind für jeden Pol vorgesehen.
  • Der bewegliche Kontaktarm 7 wird von einem Kontakthalter 14 mit einem Stift 13 drehbar gehalten und im Gegenuhrzeigersinn durch eine Kontaktdruckfeder 15 vorgespannt. Der Kontakthalter 14 eines jeden Pols wird an seinem Ende von einer Querstange 16 aus isolierendem Material gehalten, die sich die entsprechenden Pole teilen. Durch Betätigung des diesen Polen gemeinsamen, später zu beschreibenden Betätigungsmechanismus werden gleichzeitig drei Pole mit der Querstange 16 um ein Drehzentrum als Unterstützungspunkt für die Querstange 16 bewegt.
  • Der Betätigungsmechanismus besteht aus einem aus Isoliermaterial gebildeten Betätigungsgriff 17, der aus einer Öffnung des geformten Deckels 2 hervorsteht, einem Betätigungshebel 18 mit flachem U-förmigem Querschnitt, an dem der Betätigungsgriff 17 angebracht ist, einem Auslösehebel 19 mit einem Eingriffende 19a an einem Ende, einem Haken 20 mit einem dem Eingriffende 19a zugeordneten Eingriffstück 20a, einer Auslösestange 22 mit einer Klaue 21 zum Anhalten der Drehung des Hakens 20 durch entsprechendes Eingreifen, einem befestigten Rahmen 26, der den Betätigungshebel 18, den Auslösehebel 19 und den Haken 20 durch entsprechende Stifte 23, 24 und 25 drehbar trägt und die Auslösestange 22, ein Paar von Kniegelenken 27 und 28, einen Stift 29, der das Kniegelenk 27 mit dem mittigen oberen Ende des Auslösehebels 19 koppelt, einen Stift 30, der die Kniegelenke 27 und 28 koppelt, und eine Betätigungsfeder 31, die zwischen dem oberen Ende des Betätigungshebels 18 und dem Stift 30 platziert ist, drehbar trägt. Das eine Ende des Kniegelenkes 28 ist mit dem Stift 13 gekoppelt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist der Schutzschalter sowohl mit einer herkömmlichen Auslösevorrichtung als auch mit einer Auslösevorrichtung nach der Erfindung versehen. Jede der Auslösevorrichtungen funktioniert beim Fließen des Überstroms derart, dass die Auslösestange 22 gedreht wird. Die herkömmliche Auslösevorrichtung ist an jedem Pol platziert und besteht aus einem an dem Heizfaden 11 so angebrachten Bimetall 33, dass sein freies Ende einem ersten Auslösestück 32 gegenüberliegt, das an jedem Pol vorgesehen ist, einem Elektromagneten, der aus einem feststehenden Kern 34 und einem beweglichen Kern 35 gebildet ist, die beide zum Umgeben des Heizfadens 11 platziert sind, einem Stift 36, der den beweglichen Kern 35 drehbar trägt, und einer Vorgabefeder 37, die den beweglichen Kern 35 im Uhrzeigersinn vorspannt, um ihn vom feststehenden Kern 34 fernzuhalten.
  • Mit Bezug auf die 3 bis 6 umfasst eine Auslösevorrichtung 38 nach der Erfindung einen Druckerfassungsraum, der aus einer Druckaufnahmekammer 40 besteht, die durch Zusammenstecken eines Paares symmetrischer isolierender Formteile gebildet ist, und eine Kolbenkammer 41. Der Druckerfassungsraum ist im Wesentlichen abgeschlossen. Das isolierende Formteil umfasst einen flachen, schachtelförmigen Teil mit einem im Wesentlichen rechteckförmigen Rahmenteil 40a mit einer etwas dicken Seitenwand und einem dünnen Plattenteil 40b als Boden. Das isolierende Formteil umfasst weiterhin ein durch Schneiden eines Zylinders entlang seiner Mittelachse hergestelltes halbzylindrisches Teil. Die isolierenden Formteile des Paares sind einander gegenüberliegend an ihren Rahmenteilen 40a und an den Wänden der halbzylindrischen Teile verbunden und ergeben die Druckaufnahmekammer 40, die einem Raum ähnlich einem rechteckförmigen Quader entspricht, der aus gegenüberliegenden dünnen Plattenteilen 40b und verbundenen Rahmenteilen zusammengesetzt ist, und die als Zylinder geformte Kolbenkammer 41.
  • Das Material und die Ausmaße der isolierenden Formteile sind so ausgewählt, dass diese eine gewisse Elastizität aufweisen, die es dem dünnen Plattenteil 40b der Druckaufnahmekammer 40 erlaubt, dem bei jedem Unterbrechungsvorgang erzeugten Druck des Lichtbogen-Gases nachzugeben und nach dem Druckabbau wieder in die Nähe ihrer ursprünglichen Stellung zurückzukehren, und dass deren Eigenschaften unter dem Einfluss des hochtemperierten Lichtbogen-Gases sich nicht wesentlich verändern.
  • Die Kolbenkammer 41 weist in ihrem Boden eine Öffnung 41a auf, um den Luftdurchfluss zu und von der Druckaufnahmekammer 40 zu ermöglichen, eine Öffnung 41b in ihrer Decke für eine Betätigungsstange 43, deren Einzelheiten weiter unten beschrieben werden, und eine kleine Öffnung 41c an ihrer Seite, um das Strömen von Außenluft hierdurch wie weiter unten beschrieben zu ermöglichen. Wenn die isolierenden Formteile des Paares befestigt sind, die Kolbenkammer 41 mit einem Kolben 42 versehen ist, der entlang ihrer inneren Wand frei beweglich ist, erstreckt sich die am Kolben 42 befestigte Betätigungsstange 43 durch eine Öffnung der Kolbenkammer 41, und eine Rückholfeder 44 beaufschlagt den Kolben 42 nach innen, so dass diese Bestandteile in der Kolbenkammer 41 eingeschlossen sind. Um die Luft aus dem Inneren der Kolbenkammer zu entladen und um die Außenluft einzulassen, ist ein Rohr 39 in eine kleine Öffnung 41c platziert.
  • Wenn der dünne Plattenteil 40b der Druckaufnahmekammer 40 druckbeaufschlagt wird, steigt der innere Druck und beaufschlagt den Kolben 42 gegen die Wirkung der Rückholfeder 44, weswegen die Betätigungsstange 43 herausgedrückt wird. Die Betätigungsstange 43 stößt dann an ein zweites Auslösestück 47, das an der Auslösestange 22 angeordnet ist, um eine Auslösebetätigung einzuleiten. Gleichzeitig wird die Luft im Inneren der Kolbenkammer 41 durch das Rohr 39 abgelassen, weswegen der Luftdruck in der Kolbenkammer nicht ansteigt. Daher bewegt sich der Kolben 42 sehr schnell, und der Auslösevorgang wird unmittelbar eingeleitet. Wenn der dünne Plattenteil 40b entlastet wird, erlauben die Elastizität des dünnen Plattenteils 40b und die Wirkung der Rückholfeder 44 es, dass die Druckaufnahmekammer 40 und die Kolbenkammer 41 in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Wenn der Kolben 42 der Kolbenkammer zurückkehrt, wird die Außenluft durch das Rohr 39 eingeführt, so dass der Druck im Inneren der Kolbenkammer nicht nachläßt und es daher gewährleistet ist, dass der Kolben sofort zurückkommt.
  • Bezug auf 7 nehmend, wird die Auslösevorrichtung 38 durch eine lange und schmale Öffnung 45 auf der Rückseite einer geformten Basis 1 eingeführt, um in einem in einer Polzwischenwand 46 der geformten Basis 1, die einen mittigen und einen Endpol an jeder Seite trennt, gebildeten Hohlraum eingebaut zu werden. Die so eingebaute Druckaufnahmekammer 40 der Auslösevorrichtung 38 befindet sich auf der Seite der Schaltkontakte des Schutzschalters, und die Kolbenkammer 41 der Auslösevorrichtung 38 ist so angeordnet, dass die Betätigungsstange 43 dem zweiten Auslösestück 47 gegenüber liegt, das wie in den 1 und 2 gezeigt an der Auslösestange 22 platziert ist. Weiterhin ist an beiden Seiten der Polzwischenwand 46, an denen sich die Druckaufnahmekammer 40 befindet, eine große Öffnung 48 ausgebildet. Die Druckaufnahmekammer 40 liegt daher zwischen dem Mittel- und dem Endpol an dem Ort der Öffnung 48, und die Pole sind dementsprechend getrennt.
  • Die Lichtbogen-Auslöschungseinrichtung, die aus einer Vielzahl von magnetischen Platten 50 besteht, die zwischen gegenüberliegenden Isolierplatten 49 gehalten sind, ist für jeden Pol vorgesehen. Die Lichtbogen-Auslöschungseinrichtung arbeitet in der Weise, dass der beim Öffnen der Schaltkontakte erzeugte Lichtbogen durch eine magnetische Wirkung an die magnetischen Platten 50 angezogen wird und der Lichtbogen dementsprechend durch eine kühlende Wirkung der magnetischen Platten 50 ausgelöscht wird.
  • Die Funktionsweise eines Schutzschalters mit einem solchen Aufbau wird nun nachfolgend beschrieben.
  • Die 1 veranschaulicht einen eingeschalteten Zustand des Schutzschalters, in dem der bewegliche Kontakt 6 sich in Kontakt mit dem (durch die durchgezogene Linie gezeigten) feststehenden Kontakt 4 befindet. In diesem Zustand ist der Auslösehebel 19 mittels des Kniegelenks 27 durch die Wirkung der Betätigungsfeder 31 im Gegenuhrzeigersinn vorgespannt, wodurch das Eingriffende 19a mit der unteren Kante des Eingriffstücks 20a des Hakens 20 in Eingriff kommt und der Haken 20 im Uhrzeigersinn gedrückt wird. Dieses Drücken bewirkt dann, dass die seitliche Fläche des unteren rechten Teils des Eingriffstücks 20a mit der Klaue 21, die an der Auslösestange 22 platziert ist, in Eingriff kommt und dementsprechend die Auslösestange 22 im Uhrzeigersinn vorgespannt wird. Dieses In-Eingriff-Stehen bleibt bestehen, da (nicht gezeigte) Haltemittel vorgesehen sind, um zu verhindern, dass die Auslösestange 22 sich aus der gezeigten Stellung im Uhrzeigersinn weiterdreht.
  • Der Betätigungsgriff 17 ist durch die Wirkung der Betätigungsfeder 31 im Gegenuhrzeigersinn vorgespannt, da der Stift 29 sich auf der rechten Seite der Wirkungslinie der Kraft der Betätigungsfeder 31 befindet, während der Betätigungsgriff 17 durch den Stift 24 des Auslösehebels 19 am Drehen gehindert wird. Die Kniegelenke 27 und 28 werden jetzt merklich gestreckt, der Kontakthalter 14 wird über den Stift 13 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, und der bewegliche Kontakt 6 befindet sich in Kontakt mit dem feststehenden Kontakt 4. In diesem Kontaktzustand wird ein ausreichender Kontaktdruck durch die Kontaktdruckfeder 15 ausgeübt.
  • In dem in der 1 gezeigten eingeschalteten Zustand wird ein Ausschalten zum Öffnen der Schaltkontakte des Schutzschalters eingeleitet, indem der Betätigungsgriff 17 im Uhrzeigersinn gedreht wird, um die Wirkungslinie der Kraft der Betätigungsfeder 31 über einen neben dem Stift 29 liegenden Totpunkt zu bewegen, wobei der Kniegelenkstift 30 dann nach rechts gezogen wird und die Kniegelenke 27 und 28 hundebeinförmig gebogen werden. Im Ergebnis dreht sich der Kontakthalter 14 im Uhrzeigersinn (nicht gezeigt), um den beweglichen Kontakt 6 von dem feststehenden Kontakt 4 zu trennen. Das Einschalten wird in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt.
  • Als Nächstes wird ein Auslösevorgang beschrieben, der durch eine Betätigung der Auslösevorrichtung zum Öffnen der Schaltkontakte eingeleitet wird.
  • Wenn ein verhältnismäßig kleiner Überstrom durch den Schutzschalter fließt, wird der Heizfaden 11 überhitzt, so dass das Bimetall 33 nach links gebogen wird. Nach einer verhältnismäßig langen Zeit drückt eine am freien Ende des Bimetalls 33 angebrachte Schraube an das erste Auslösestück 32, um die Auslösestange 22 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Diese Drehung löst die Klaue 21 aus ihrem Eingriff mit dem Eingriffstück 20a, um den Haken 20 im Uhrzeigersinn zu drehen, und dementsprechend wird das Eingriffstück 20a aus dem Eingriff mit dem Eingriffende 19a gelöst, um den Auslösehebel 19 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Diese Drehung des Auslösehebels 19 bewegt den Stift 29 nach links von der Wirkungslinie der Kraft der Betätigungsfeder 31. Wenn der Stift 29 über den Totpunkt bewegt wird, wird der Kniegelenkstift 30 nach rechts gezogen, die Kniegelenke 27 und 28 werden in eine Hundebeinform gebogen und infolgedessen die Schaltkontakte wie in 2 gezeigt geöffnet. Man beachte, dass der Haken 20 und die Auslösestange 22 im Uhrzeigersinn durch eine (nicht gezeigte) Rückholfeder mit einer schwachen Spannkraft vorgespannt sind. Daher werden sie wie in der 2 gezeigt zurückgeholt.
  • In dem in der 2 gezeigten ausgelösten Zustand befindet sich der Betätigungsgriff 17 zwischen der EIN- und der AUS-Stellung. Wenn der Betätigungsgriff 17 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird eine Rücksetzfunktion durchgeführt, um den Eingriff zwischen dem Eingriffende 19a und dem Eingriffstück 20a des Haupthakens und zwischen dem Eingriffstück 20a und der Klaue 21 der Auslösestange herzustellen.
  • Wenn ein verhältnismäßig hoher Überstrom, beispielsweise einer mit einem Wert, der höher als der durch die Vorgabefeder 37 vorgegebene Wert ist, fließt, wird ein Schenkel des unteren Teils des beweglichen Kerns 35 durch eine elektromagnetische Anziehungskraft im Wesentlichen augenblicklich zum feststehenden Kern 34 hin gezogen. Der bewegliche Kern 35 dreht sich daher im Gegenuhrzeigersinn, wobei der Arm seines oberen Teils auf das erste Auslösestück 32 drückt, um die Auslösestange 22 zu drehen. Infolgedessen werden die Schaltkontakte durch das Bimetall 33 geöffnet. Auch wenn die Betätigung durch den Elektromagneten oben als augenblicklich bezeichnet wurde, besteht eine beträchtliche Zeitverzögerung, denn es wird ein verhältnismäßig großer und schwer beweglicher Kern verwendet, um einen hohen Stromwert zu ermöglichen und die Kraft zu erzeugen, um die Auslösestange 22 zu drehen. Daher ist die Trägheit des beweglichen Kerns nicht vernachlässigbar.
  • Wenn der Überstrom dem Kurzschlussstrom ähnlich ist, der im Vergleich zum vorgegebenen Stromwert ziemlich hoch ist, funktioniert die Auslösevorrichtung 38 gemäß der Erfindung so, dass die Auslösestange 22 gedreht wird, bevor sich der bewegliche Kern 35 zu drehen beginnt. Insbesondere wenn ein solch hoher Strom fließt, wirkt zwischen dem feststehenden Kontakt 4 und dem beweglichen Kontakt 6 eine starke, abstoßende elektromagnetische Kraft, die die Kontaktspannung der Kontaktdruckfeder 15 übersteigt. Diese elektromagnetische Abstoßungskraft dreht den beweglichen Kontaktarm 7, wie durch die gestrichelte Linie in der 1 gezeigt, im Uhrzeigersinn um den Stift 13, auch wenn der Betätigungsmechanismus nicht arbeitet. Demzufolge trennt sich der bewegliche Kontakt 6 von dem feststehenden Kontakt 4, wobei ein Lichtbogen hoher Temperatur erzeugt wird. Dieser Lichtbogen hoher Temperatur bewirkt das teilweise Schmelzen metallischer Komponenten, wie des feststehenden Kontakts 4, der feststehenden Kontaktbasis 5, des beweglichen Kontakts 6, des beweglichen Kontaktarms 7 und der magnetischen Platte 50, was zu einem Lichtbogen führt, der geschmolzenes Metall enthält. Demzufolge steigt der Druck in der Umgebung der Schaltkontakte plötzlich an. Der angestiegene Druck wird über die Öffnung 48 der Polzwischenwand 46 auf die Druckaufnahmekammer 40 übertragen, wobei der elastische dünne Plattenteil 40b druckbeaufschlagt wird. Das Volumen der Druckaufnahmekammer 40 nimmt daher ab und der Druck darin steigt entsprechend. Als Ergebnis bewegt sich der Kolben 42 zusammen mit der Betätigungsstange 43 nach oben, um auf das zweite Auslösestück 47 zu drücken und die Auslösestange 22 unmittelbar zu drehen.
  • Nachdem der Strom unterbrochen wurde, nimmt der Druck in der Umgebung der Schaltkontakte bis auf den Luftdruck ab, das schmale Plattenteil 40b kehrt nahezu in seine ursprüngliche Lage zurück, und der Kolben 42 und die Betätigungsstange 43 werden durch die Wirkung der Rückholfeder 44 ebenfalls zurückgeholt. Da die Öffnung des Rohres 39 von dem Bereich um die Schaltkontakte entfernt angeordnet ist, ist die von der Kolbenkammer 41 aufgenommene Luft frische Außenluft mit niedriger Temperatur. Daher wird der Rückkehrvorgang der Auslösevorrichtung 38 nicht durch metallische Bruchstücke unterbrochen, die entstehen, wenn der Strom unterbrochen wird. Die Auslösevorrichtung 38 arbeitet daher zuverlässig, auch wenn wieder ein enormer Strom fließt.
  • Ein Paar Formteile, wobei jedes den einstöckig geformten dünnen Plattenteil und den Rahmenteil aufweist, bildet nach dem Verbinden der Rahmenteile die Druckaufnahmekammer 40 der Auslösevorrichtung 38 gemäß der Erfindung. Alternativ können dünne Platten mit einem Elastizitätsmodul wie dem der oben beschriebenen dünnen Plattenteile an den beiden Seiten eines Rahmens von einer gewissen Dicke befestigt werden, um die Druckaufnahmekammer herzustellen. Stattdessen kann der Hohlraum der Polzwischenwand 46 als Druckaufnahmekammer verwendet werden, indem eine dünne Platte mit einem wie oben beschriebenen Elastizitätsmodul an der Öffnung 48 der Polzwischenwand 46 angebracht wird, die Öffnung 45 zum Einführen der Auslösevorrichtung nach der Erfindung verschlossen wird und der Kolbenmechanismus so an der Polzwischenwand 46 installiert wird, dass der Kolbenmechanismus dem zweiten Auslöseteil 47 gegenüber liegt. Obwohl die dünne Platte des Druckerfassungsraums gemäß der Erfindung, wie oben beschrieben, einem Lichtbogen-Gas hoher Temperatur ausgesetzt werden könnte, wird die dünne Platte mit einem beachtlichen hohen Druck beaufschlagt, und die Zeitperiode der Druckbeaufschlagung ist kurz. Daher kann eine dünne Platte mit einem kleinen elastischen Modul ausgewählt werden, wenn sie geeignete Hitzebeständigkeitseigenschaften aufweist.
  • Auch wenn die Druckaufnahmekammer 40 und die Kolbenkammer 41 in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Paar einstöckige Formteile gebildet sind, können sie getrennt hergestellt und durch ein Rohr verbunden werden.
  • Darüber hinaus ist es unter Berücksichtigung der Tatsache, dass der Druck in dem ganzen Gehäuse der Schaltkontakte beim Auftreten des Lichtbogens sofort ansteigt, nicht notwendigerweise erforderlich, die Druckaufnahmekammer 40 auf der Seite der Schaltkontakte anzuordnen.
  • Auch wenn die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und veranschaulicht wurde, versteht es sich, dass dies nur zur Veranschaulichung und als Beispiel dient und nicht als Einschränkung zu verstehen ist. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch den Wortlaut der beiliegenden Patentansprüche begrenzt.

Claims (6)

  1. Auslösevorrichtung für einen Schutzschalter mit Schaltkontakten (4, 6), einem Betätigungsmechanismus zum Öffnen und Schließen der Schaltkontakte, einem Auslöseklinkenmechanismus (19a, 20a, 20, 21, 32, 47), der ausgelöst wird, um den Betätigungsmechanismus in Gang zu setzen und die Schaltkontakte zu öffnen, und einem Gehäuse zum Einschließen zumindest der Schaltkontakte, wobei die Auslösevorrichtung gekennzeichnet ist durch: einen Druckerfassungsraum (40), der einen Wandteil mit einer wiederholbar nutzbaren dünnen Platte (40b) aufweist, eine Betätigungsstange (43), die aus dem Druckerfassungsraum vorsteht, wenn der Druck in dem Druckerfassungsraum zunimmt, und eine Rückholfeder (44), die die Betätigungsstange zurückholt, wobei der Druckerfassungsraum (40) in der Nähe der Schaltkontakte angeordnet ist und die Betätigungsstange (43) so angeordnet ist, dass sie den Auslöseklinkenmechanismus (19a, 20a, 20, 21, 47) auslöst, wenn sie vorsteht.
  2. Auslösevorrichtung für den Schutzschalter nach Anspruch 1, wobei der Druckerfassungsraum (40) in einem Hohlraum, der in einer Wand (46) des Gehäuses ausgebildet ist, platziert ist, und eine Durchgangsbohrung (48) an einer Wand ausgebildet ist, die den den Druckerfassungsraum enthaltenden Hohlraum von dem Gehäuse trennt, das die Schaltkontakte einschließt.
  3. Auslösevorrichtung für den Schutzschalter nach Anspruch 1, wobei der Druckerfassungsraum (40) von einem Hohlraum, der in einer Wand (46) des Gehäuses ausgebildet ist, einer Durchgangsbohrung (48), die an einer Wand ausgebildet ist, die den Hohlraum von dem Gehäuse trennt, und der dünnen Platte (40b) gebildet wird, die so platziert ist, dass sie die Durchgangsbohrung (48) verschließt.
  4. Auslösevorrichtung für den Schutzschalter nach Anspruch 2, wobei der Schutzschalter von mehrpoliger Art mit Schaltkontakten (4, 6) an jedem Pol ist und der Druckerfassungsraum (40), der verschiedenen zueinander benachbarten Polen gemeinsam ist, an der Wand (46) des Gehäuses platziert ist, die die verschiedenen zueinander benachbarten Pole trennt.
  5. Auslösevorrichtung für den Schutzschalter nach Anspruch 3, wobei der Schutzschalter von mehrpoliger Art mit Schaltkontakten (4, 6) an jedem Pol ist und der Druckerfassungsraum (40), der verschiedenen zueinander benachbarten Polen gemeinsam ist, an der Wand (46) des Gehäuses platziert ist, die die verschiedenen zueinander benachbarten Pole trennt.
  6. Auslösevorrichtung für den Schutzschalter nach Anspruch 1, wobei der Druckerfassungsraum (40) eine kleine Öffnung (39) aufweist, die das Strömen von Außenluft gestattet.
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