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Technisches
Gebiet
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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.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Auslösevorrichtung
für einen Schutzschalter
bereitzustellen, die auf eine schnelle und zuverlässige Art
und Weise funktioniert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Wand des Gehäuses selbst kann als Druckerfassungsraum
genutzt werden, so dass eine vereinfachte Anordnung verwirklicht
ist.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein seitlicher Querschnitt und veranschaulicht einen eingeschalteten
Zustand eines Schutzschalters, der mit einer Auslösevorrichtung nach
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung versehen ist;
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2 ist
ein seitlicher Querschnitt und veranschaulicht einen ausgelösten Zustand
des in der 1 gezeigten
Schutzschalters;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der in der 1 gezeigten Auslösevorrichtung, die von dem
Schutzschalter losgelöst
ist;
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4 ist
eine Draufsicht der in der 1 gezeigten
Auslösevorrichtung,
die von dem Schutzschalter losgelöst ist;
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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;
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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
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7 veranschaulicht
eine Einführöffnung zur
Montage der Auslösevorrichtung
der Erfindung.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Funktionsweise eines Schutzschalters mit
einem solchen Aufbau wird nun nachfolgend beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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Als Nächstes wird ein Auslösevorgang
beschrieben, der durch eine Betätigung
der Auslösevorrichtung
zum Öffnen
der Schaltkontakte eingeleitet wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.