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Selbsttätiger Schalter mit Verrastung durch ein Schmelzlot Sogenannte
eutektische Lote, das sind bei ausreichender Erwärmung- rasch schmelzende und bei
Abkühlung rasch erstarrende Metalle oder Metallegierungen, an deren Stelle aber
auch andere Stoffe mit gleichen Eigenschaften, wie beispielsweise kristallisierte
Salze o. dgl., treten können, sind zur Steuerung selbsttätiger Schalter bekannt.
Man verwendet z. B. solche Schmelzlote bei Überstromschaltern mit elektromagnetischer
Auslösung, um zu verhindern, daß der Schalter bei ganz kurzzeitigen, also nicht
gefährlichen Überströmen, wie Anlauf- oder Einschaltstromstößen, anspricht. Der
Anker des Elektromagneten ragt mit einem Ansatz in den Schmelzlotbehälter hinein
und legt sich auf das zunächst erstarrte Schmelzlot auf, so daß er von dem Elektromagneten
nicht angezogen werden kann. Schmilzt jedoch das Lot durch Temperaturerhöhung des
zu schützendenTeils oder durch Anstieg des Stromes über seine Höchstgrenze, so kann
derAnker vom.Elektromagneten angezogen und dadurch der Schalter zum Auslösen gebracht
-werden. Man hat Schmelzlote aber nicht nur zur Hemmung eines Elektromagneten gegen
unerwünschtes Auslösen verwendet, sondern auch schon zur unmittelbaren Eröffnung
des selbsttätigen Schalters ausgenutzt. Zu diesem Zwecke sind Überstromschalter
oder beispielsweise - auch Sicherheitseinrichtungen zum Fernanzeigen einer Temperaturüberschreitung
bekannt, bei denen ein verklinkbares und unter der Einwirkung einer Ausschaltfeder
stehendes Sperrad vorgesehen ist, dessen Drehachse in den Schmelzlotbehälter ragt
und vorn erstarrten Schmelzlot festgehalten wird. Bei übermäßigem Temperaturanstieg
beispielsweise des zu überwachenden Maschinenteils oder des Heizofens u. dgl. oder
andererseits bei Überstromschaltern bei übermäßigem Stromanstieg erfolgt auf mittelbarem
oder unmittelbarem Wege eine Beheizung des Schmelzlotes, derart, daß dieses erweicht
und damit die Achse des Sperrades sowie dieses selbst zur Auslösung freigibt.
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Diese bekannten Ausführungen von durch ein Schmelzlot verrasteten
Selbstschaltern
sind aus verschiedenen Gründen nachteilig. Insbesondere
bei Überstromschaltern muß aus Gründen einer schnellen Kontakteröffnung die Schaltfeder
im Einschaltzustand sehr stark gespannt sein, es muß also das Sperrad durch-seine
Achse recht fest vom Schmelzlot gehalten werden. Das führt zur Notwendigkeit, recht
lange Drehachsen für das Sperrad anzuordnen, also auch entsprechend lange, hülsenförmig
gestaltete Schmelzlotbehälter zu verwenden. Dies wiederum führt dazu, daß mit einer
ungleichmäßigen Erwärmung des Schmelzlotes und demzufolge mit einer nicht völlig
sicheren Arbeitsweise des Selbstschalters zu rechnen ist. Weitere Schwierigkeiten
ergeben sich dann, wenn, wie dies bekannt ist, eine unmittelbare Beheizung des Schmelzlotes
erfolgt, indem man die Achse des Sperrades in den Heizstromkreis schaltet. Bei sehr
kleinen Nennstromstärken, die unterhalb von t Amp. liegen können, kann man den beiderseitigen
Forderungen nach ausreichender mechanischer Festigkeit der Drehachse und der Leitfähigkeit
derselben nicht mehr genügend Rechnung tragen und muß dann zu einer induktiven Beheizung
des Schmelzlotes greifen. Das macht es, wie bekannt, not-«-endig, auf einem Eisenkern
eine in den zu überwachenden Stromkreis zu schaltende Primär- und eine in den Heizstromkreis
zu schaltende Sekundärwicklung vorzusehen. Das ist aber nur möglich, wenn der selbsttätige
Schalter außer dem Schmelzlot als thermisches Auslösemittel auch noch ein solches
in Form eines Elektromagneten besitzt, oder man müßte den Einbau eines besonderen
Eisenkernes mit den beiden Spulen nur zum Zwecke der induktiven Beheizung des Schmelzlotes
in Kauf nehmen.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen selbsttätigen Schalter mit Verrastung
des unter der Wirkung einer gespannten Ausschaltfeder stehenden Schalthebels durch
Verklinkung in einem durch ein erstarrtes Schmelzlot festgehaltenen Sperrad mit
mittelbarer Beheizung des Schmelzlotes. Diese kann beispielsweise erfolgen unter
Vermittlung eines Heizpaketes, also auf mittelbarem elektrischem Wege oder auch
durch Anordnung des Selbstschalters in einem hinsichtlich seiner Temperatur zu überwachenden
Teil oder Raum, in welchem Falle der selbsttätige Schalter im Sinne eines Fernschalters
als Temperaturwächter dient. Zur Vereinfachung im Aufbau und zur Steigerung der
Sicherheit der Arbeitsweise des Selbstschalters wird nach der Erfindung empfohlen,
den Schmelzlotbehälter als achsgleich mit dem Sperrad angeordnete Scheibe auszubilden,
deren kreisringförmige seitliche Aussparung zur Aufnahme des Schmelzlotes dient
und durch das unmittelbar benachbarte Sperrad abgedeckt wird. Das wesentliche Kennzeichen
der Erfindung liegt also darin, daß das Festhalten des Sperrades nicht durch Eintauchen
einer Drehachse in das Schmelzlot erfolgt, sondern dadurch, daß das Sperrad zugleich
einen Teil des Schmelzlotbehälters bildet und dieses auf einer Kreisringfläche mit
dein Schmelzlot in Berührung kommt. Dadurch werden die Berührungsflächen zwischen
Schmelzlot bzw. Schmelzlotbehälter und dem Sperrad wesentlich vergrößert, ohne daß
man eine Vergrößerung der Außenabmessungen. dieses Schaltteils in Kauf nehmen müßte.
Im Gegenteil, es gelingt nach der Erfindung, die Schaltwerks- und Gesperreteile
auf sehr kleinem, schmalem Raum unterzubringen. Man kann z. B. nach der Erfindung
den um eine feststehende Achse drehbaren Schalthebel auf der einen, den Schmelzlotbehälter
und das um eine gesonderte, feststehende Achse drehbar angeordnete Sperrad auf der
anderen Seite des scheibenförm;gen Heizpaketes anordnen. Erfolgt die Beheizung des
Schmelzlotes nicht auf elektrischem Wege, so würde an die Stelle des scheibenförmigen
Heizpaketes eine einfache Metallplatte treten können, die z. B. mit der Außenfläche
des den Selbstschalter umgebenden Gehäuses in wärmeleitender Verbindung steht, so
daß, wie bei derartigen Temperaturwächtern an sich bekannt, der Temperaturanstieg
beispielsweise in einem zu überwachenden Raum sich ehestens auf die erwähnte :Metallplatte
und damit auf das Schmelzlot überträgt. Sehr einfach wird der Aufbau des Erfindungsgegenstandes
insbesondere dann, wenn der Schmelzlotbehälter mit einer als Drehachse für das Sperrad
dienenden Buchse versehen wird, die gleichzeitig als Widerlager für eine das Sperrad
gegen den Schmelzlotbehälter drückende Feder, insbesondere Blattfeder, dient.
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Das Heizpaket, das also bei elektrischer Beheizung in den zu überwachenden
Stromkreis geschaltet wird, an dessen Stelle aber auch ein Steuerstromkreis treten
könnte, ordnet man zweckmäßig elektrisch isoliert zwischen dein Schmelzlotbehälter
und einer Metallplatte an, die einerseits mit einem Stro-manschlußstück, anderseits
dureh ausgestanzte federnde Lappen mit dem auf diesen gleitenden Schalthebel elektrisch
leitend verbunden ist. Dabei können die Metallplatte, das Heizpaket sowie der Schmelzlotbehälter
achsgleich auf die Drehachse des Schalthebels zweckmäßig konzentrisch umgebenden
Aufreihbolzen befestigt sein. Alle diese Anordnungen sind insbesondere deshalb zweckmäßig,
weil sie die Unterbringung der verschiedenen Teile auf sehr kleinem Raum ermöglichen.
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Derartige Schalter sind, wie gesagt, als L'berstroinschutzschalter,
ebenso aber auch
als Fernschalter, als Temperaturwächter, als Anzeigeschalter
usw. brauchbar. Man kann aber auch ein und denselben selbsttätigen Schalter mehreren
dieser Zwecke zuordnen. Dann wird, wie die Erfindung empfiehlt, der Schalthebel
als Umschalthebel ausgebildet, der in der einen, durch das Schmelzlot gesperrten
Stellung einen zu überwachenden Stromkreis, in seiner zweiten Stellung einen Anzeigestromkreis
schließt. Wenn man bei einem solchen Schalter mit Anzeigestromkreis, wie dies an
sich bekannt ist, einen ortsfesten und ihm zugeordnet einen als Blattfeder ausgebildeten
beweglichen Unterbrechungskontakt vorsieht, wählt man als besonders zweckmäßig diejenige
Anordnung, bei der der Schalthebel ein Isolierstück trägt, welches in der durch
das Schmelzlot gesperrten Lage des Schalthebels anzeigend hinter einer Schauöffnung
des Apparategehäuses liegt und in der zweiten Stellung den Blattfederkontakt in
die den Anzeigestromkreis schließende Lage drückt. Ein solcher Schalter hat trotz
sicherer Wirkungsweise und seiner Verwendung für die verschiedensten Zwecke zufolge
der nach der Erfindung gewählten Anordnung den Vorteil, bei hoher Leistungsfähigkeit
und kleinstem Raumbedarf in der Herstellung billig zu sein.
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Die Zeichnung läßt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
erkennen. In Abb. i ist der Schalter in Seitenansicht (unter Fortlassung der überhaupt
nicht dargestellten Gehäuseabdeckung) veranschaulicht, in Abb.2 in Draufsicht und
in Abb. 3 im Querschnitt. Auf dem Schaltersockel 2, der, wie Abb. 3 erkennen läßt,
mit den übrigen Gehäuseteilen (abgesehen von der Abdeckung) aus einem Isolierstück
besteht, ist eine ortsfeste Drehachse 3 für den eigentlichen Schalthebel gelagert.
Dieser besteht beim Ausführungsbeispiel aus Gründen höherer mechanischer Festigkeit
aus zwei Metallschienen. Auf der Achse 3 ist die Ausschaltfeder 5 vorgesehen, die,
wie nicht besonders, dargestellt ist, mit einem ihrer Enden an einen ortsfesten
Punkt, mit ihrem zweiten Ende an dem Schalthebel 4 befestigt ist. Konzentrisch um
die Drehachse 3 sind im Schaltergehäuse Aufreihbolzen 6 angebracht, die -zur Aufnahme
der Schaltwerksteile dienen. Zunächst ist auf die Bolzen 6 aufgeschoben eine Metallplatte
(Bronzeplatte) 7, die mit herausgestanzten federnden Lappen 8 in leitender elektrischer
Berührung mit einem der Schalthebel 4 steht. Es folgt zur Isolierung eine Glimmerscheibe
9 und weiterhin eine Glimmerscheibe io (Abb. i), auf die der Heizdraht i i aufgewickelt
ist. Dieser Heizdraht ist mit einem seiner Enden 12 mit der Bronzeplatte 7 verlötet
und mit dem anderen Ende 13 zu einem Stromanschlußstück 14 geführt, welches beim
Ausführungsbeispiel als Messerkontakt ausgebildet ist. Es folgt auf das Heizpaket
i o, ii aufgereiht auf die Bolzen 6 eine Glimmerscheibe 15 und anschließend der
Schmelzlotbehälter 16 in Form einer Scheibe mit einer seitlichen kreisringförmigen
Aussparung. Seitlich neben dem Schmelzlotbehälter 16 liegt das Sperrad
17, welches, wie aus Abb. 3 ersichtlich ist, die Aussparung am Schmelzlotbehälter
16 abdeckt. Der Schmelzlotbehälter 16 besitzt, und zwar aus einem Stück eine Buchse
18, die als feststehende Drehachse für das Sperrad i7 dient. Die Buchse 18 ist an
ihrem äußeren Ende umgebördelt und so zu einem Widerlager für eine Blattfeder 19
ausgestaltet, die das Sperrad i7 gegen den Schmelzlotbehälter 16 drückt. An den
Schalthebeln ¢ ist um die Achse 2o eine Klinke z i drehbar gelagert, die durch eine
nicht dargestellte Feder in Eingriff mit den Zähnen des Sperrades 17 gehalten
wird.
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Die Schalthebel 4 tragen an einem Ende ein Kontaktstück 22, welches
in der Einschaltstellung mit dem ortsfesten Gegenkontakt 23 in stromleitende Berührung
gelangt. Dieses steht durch ein Metallband 24 mit einem zweiten Stromanschlußstück
25 in stromleitender Verbindung. In der Einschaltstellung (Abb. i) verläuft also
der Strom vom Stromanschlußstück 25 über das Metallband 24 zum ortsfesten Kontakt
23, dann über das Kontaktstück 22 und die Schalthebel 4 sowie über die gleitenden
Blattfedern 8 zur Bronzeplatte 7, von hier über den Heizdraht i i zum Stromanschlußstück
14. Zum Wiedereinschalten dieses Stromkreises ist in unmittelbarer Verbindung mit
dem Schalthebel 4 ein Druckknopf 26 vorgesehen. Das bedeutet ein Fehlen einer Freiauslösung,
was dann unbedenklich ist, wenn es sich wie beim Ausführungsbeispiel handelt um
beispielsweise Selbstschalter für sehr geringe Auslöseströme, die im Höchstfalle
bei etwa 6 Amp. liegen mögen. Unbedenklich ist das Fehlen der Freiauslösung vor
allem natürlich dann, wenn dieser Selbstschalter beispielsweise als Temperaturwächter
dient. Es läßt sich aber unter Verwendung der vielen bekannten Mittel zur Erzielung
einer Freiauslösung eine solche auch beim Ausführungsbeispiel vorsehen.
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Die Wirkungsweise des bisher im Aufbau geschilderten Selbstschalters
ist unschwer verständlich. In der Einschaltstellung hält das erstarrte Schmelzlot
mit großer Berührungsfläche das Sperrad 17 fest, so daß die Ausschaltfeder 5 die
Schalthebel 4 zufolge der Verklinkung mit dem Sperrad 17 nicht zur Auslösung
bringen kann. Steigt in dem zu überwachenden Stromkreis der Strom über die zulässige
Grenze, so erhitzt das scheibenförmige
Heizpaket io, i i, unterstützt
durch die großen Berührungsflächen mit dem Schinelzlotbehälter 16, das in diesem
enthaltene Schmelzlot und bringt es zum Erweichen, so daß das Sperrad 17 nicht mehr
festgehalten wird, also die Ausschaltfeder 5 die Schalthebel q. in die Ausschaltstellung
bringen kann. Das Schmelzlot erstarrt dann, wie bekannt, sehr rasch, hält also das
Sperrad 17 in seiner Lage wieder fest, so daß beim Zurückführen der Schalthebel
4 in die Einschaltstellung durch den Druckknopf 26 die Klinke2i dieEinschaltstellung
wieder sichert.
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Beim Ausführungsbeispiel trägt der Schalthebel 4. an seinem freien
Ende ein Isolierstück 27 in Form einer Rolle. Diese liegt in der Einschaltstellung
dicht unterhalb einer Schauöffnung 28 im Apparategehäuse und -neigt entweder nur
durch diese Lage oder durch besondere Färbung von außen erkennbar an, daß der Schalter
eingeschaltet ist. Das ist zwar beim Ausführungsbeispiel auch schon daran zu erkennen,
daß der Druckknopf 26 sich in eingedrückter Stellung befindet, aber es wäre ja möglich,
den Selbstschalter mit einer Freiauslösung zu versehen, wobei in der Regel der Einschaltdruckknopf
nicht in der eingedrückten Stellung verharrt. Löst der Selbstschalter aus, so drückt
die Rolle 27 auf eine Blattfeder 29, die mit dem Stromanschlußstück 1:I in elektrischer
Berührung steht, und bringt die Blattfeder29 in elektrische Berührung mit einem
zusätzlichen ortsfesten Kontakt 3o, der in einen Anzeigestromkreis geschaltet ist.
In diesen kann beispielsweise ein optisches oder akustisches Signal eingeschaltet
sein, in den Stromkreis 14, 29, 30 kann aber auch z. B. ein Relais geschaltet
sein, das im Falle der Auslösung des Selbstschalters irgendwelche Schaltvorgänge
auslöst.
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Beim Ausführungsbeispiel besitzt der Schaltersockel 2 noch einen aus
Isolierstoff oder Metall bestehenden Ansatz 31, der zur Erzielung der L-nverwechselbarkeit
dient. Der Selbstschalter wird, wie dies bei Kleinselbstschaltern vielfach der Fall
ist, auf einen zum Anschluß der Stromleitungen dienenden Sockel aufgesteckt, der
dann entsprechend der Breite oder sonstigen Ausgestaltung des Ansatzes 31 eine entsprechende
Vertiefung aufweist. Es ist bekannt, durch verschiedenartige Ausgestaltung oder
verschiedenartig große Abmessungen solcher Ansätze 3i eine Strom-, Spannungs-Tarif-L'nverwechselbarkeit
zu erzielen. Es ist selbstverständlich für die Erfindung belanglos, ob als Stromanschlußstücke
nun gerade wie beim Ausführungsbeispiel messerartige Kontakte 1d., 25, 30 oder sonstige
Anschlußstücke verwendet werden. Man kann z. B. an Stelle der Messerkontakte 1:1.,
25, 30 auf dem Schaltersockel :2 ganz gewöhnlicheLeitungsanschlußklemmen vorsehen,
in welchem Falle also der Selbstschalter nicht erst auf einen besonderen Sockel
aufgesteckt würde.