DE7409789U

DE7409789U - Überstromschutzschalter

Info

Publication number: DE7409789U
Application number: DE7409789U
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1973-03-27
Filing date: 1974-03-20
Publication date: 1974-07-18
Also published as: ZA741620B; CA999902A; DE2413499A1; US3810051A; IT1012560B; ES424701A1; BE812746A; FR2223824A1; GB1461814A; AU6685874A; BR7402410D0

Description

PATB HTAlTWAI.* l/\ Dipl. ing. B. HOLZEB

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mtutwmm, Mat·

W.657

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County, Pennsylvania 15222, V.St.A.

Überetrom-Schutzschalter

Die Neuerung betrifft einen Überstrom-Schutzschalter mit einem, ein ausklinkbares Betätigungsorgan enthaltenden Schaltmechanismus, mit einem Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln des Schaltmechanismus entgegen dem Bestreben des Schaltmechanismus zum selbsttätigen öffnen des Schalters, und mit einem Aus-

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löaemechanismue zum Freigeben des Schaltmechanismus beim Auftreten eines Überstroms vorgebbarer Größe, wobei der Auslösemechanismus eine Ausl8sest&nge aufweist und wobei der Verriegelungsmechanismus einen Verriegelungshebel, der relativ zum Betätigungsorgan in eine Verriegelungs- und eine Entriegelungsstellung bewegbar ist, und einen Entriegelungshebel aufweist, der mit der Auslösestange zusammenwirkt und relativ zum Verriegelungs bebel in eine Verriegelunga- und eine Entriegelungsstellung bewegbar ist.

Es ist bekannt, bei einem Überstrom-Schutzschalter Auslöse- und Verriegelungsorgane vorzusehen, welche den Sehalt= mechanismus des Schalters im normalen Betriebszustand, d*h« wenn der Strom in dem zu schutzenden Stromkreis den zulässigen Wert nicht Übersteigt, entgegen dem Bestreben des Schaltmechanismus zum selbsttätigen öffnen des Schalters verriegeln und beim Auftreten eines Überstroms vorgebbarer Größe freigeben, so daß der Schaltmechanismus den Schalter selbsttätig öffnet« Eine derartige Anordnung ist aus der US-PS 3 540 4l4 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung sind der Schaltmechanismus und die Schaltstücke in einem isolierenden Schaltergehäuse untergebracht und die Auslöse- und Verriegelungsorgane befinden sich in einem gesonderten Isoliergehäuse, welches ebenfalls im Schaltergehäuse untergebracht ist. Im Zuge der Weiterentwicklung der Schutzschalter sind den im Schaltergehäuse

befindlichen Mechanismen weitere Vorrichtungen, beispielsweise Erdschlußschutzgeräte, hinzugefügt worden« Mit der Erweiterung der Funktionen der Schutzschalter wächst auch die Notwendigkeit wirtschaftlicher Raumausnützung, damit die Oesamtabmessungen des Schutzschalters nicht unerwünscht groß werden«

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Verriegelungsmechanismus eines Schutzschalters der eingangs dargelegten Art kompakt und aus möglichst wenigen beweglichen Teilen aufzubauen, die mit möglichst geringer Reibung zusammenwirken«

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein solcher Überstromschutzschalter gemäß der Neuerung dadurch gekennzeichnet, da» der Verriegelungshebel und der Entriegelungahebel um zueinander parallele Achsen drehbar gelagert sind, in ihren Verriegelungsstellungen mit rollender Reibung miteinander zusammenwirken und unter sie in ihre Verriegelungfstellungen drängender Vorspannung stehen, daß weiter das Betätigungsorgan in seiner verriegelten Stellung eine Auslösekraft auf den Verriegelungsb'-bel ausübt, welche größer als die Vorspannungekraft auf den Verriegelungshebel und den Entriegelungshebel ist und vom Varriegelungshebel auf den Entriegelungshebel übertragen wird, und daß die Auslösestange den Entriegelungshebel zwecks Verhinderung des Auslösevorgangs aufgrund der Auslöse-

kraft normalerweise verriegelt und den Entriegelungshebel beim Auftreten des genannten überstromes freigibt.

Eine bevorzugte Raumform der Neuerung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben· In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. i einen Vertikal»ehnitt durch einen Schutzschalter nach der Neuerung, Pig· 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II

in Pig. I,

Figβ 3 einen Vertikalschnitt entlang der Linie III-III in Pig· 2, Fig· 4 eine Draufsicht auf den in den

Fig· 2 und 3 dargestellten Auslösemechanismus, und

Fig· 5 einen Schnitt entlang der Linie v-v

in Fig. 3

Der in Fig. 1 dargestellte und mit dem Bezugszeichen 3 versehene Schutzschalter weist ein Isoliergehäuse 5 und einen

darin untergebrachten Mechanismus 7 auf« Das Gehäuse 5 besitzt einen isolierenden Sockel 9 und einen isolierenden Deckel H₀ Der Mechanismus 7 enthält einen Sehaltmechanismus 13 und einen Verriegelungs- und Auslösemechanismus 15· Bei dem Schutzschalter handelt es sich um einen dreipoligen Schalter mit drei nebeneinander angeordneten Kammern, wobei die mittlere Kramer (Fig. 1) von den beiden äußeren Kammern durch isolierende Trennwände getrennt ist, die vom Gehäusesockel 9 und dem Deckel 11 gebildet sind« Der Schaltmechanismus 13 ist in der mittleren Kammer angeordnet und dient zum Schalten aller drei

Jeder der drei Schalterpole weist ei.n feststehendes Kontaktstück 21, das auf einem starren, mittels einer Schraube 25 am Gehäusesockel 9 befestigten Schaltstück 23 angeordnet ist, und ein bewegliches Kontaktstück 27 auf, das auf einem Schaltstück 29 angeordnet ist, welcher seinerseits mittels eines Zapfens 33 schwenkbar auf einem Schaltarm 31 gelagert ist» Die beweglichen Schaltstücke 29 und die Schaltarme 31 aller drei Schalterpole sind mittels einer gemeinsamen Isolierstange 35 starr miteinander verbunden, so daß sie miteinander bewegbar sind· Jedes der Schaltstücke 29 ist mittels einer Feder so vorgespannt, daß es bei geschlossenem Schalter einen Kontaktdruck auf das feststehende Schaltstück ausübt·

Die Schaltarme 31 werden durch den Schaltmechanismus 13 betätigt, der einen Betätigungshebel 39, ein Kippspannwerk mit zwei Gliedern 4l und 43 und Federn 45 und 47, und einen ausklinkbaren Arm 49 aufweist, welch letzterer mit seinem einen Ende schwenkbar auf einem Zapfen 173 gelagert ist und mit seinem anderen Ende mit dem Verriegelungamechanismus der Verriegelungsund Auslösevorrichtung 15 zusammenwirkt· Am äußeren Ende des Betätigungshebels 39 ist eine die Öffnung 53 im Gehäusedeckel verschließende Isolierplatte 51 angeordnet, mit welcher einstückig ein durch die öffnung 53 hindurchragender Schiebeknopf zur Handbetätigung des Schalters ausgebildet ist· Die beiden Kippspannwerksglieder 41 und 43 sind durch einen Zapfen 57 aneinander angelenkt und das Glied 4l ist außerdem mittels eines Zapfens 59 am snsklinkbaren Arm 49 angelenkt· Das Glied 43 ist mit dem Schaltarm 31 durch einen Zapfen 67 gelenkig verbunden* Die Federn 45 und 47 sind unter Spannung zwischen dem Zapfen und dem äußeren Ende des Betätigungshebels 39 montiert» Der Schalter kann von Hand geöffnet werden, indem der Schiebeknopf 55 im Gegenuhrzeigersinn in eine Aus-Stellung -bewegt wird, wodurch die Federn 45 und 47 das Kippspannwerk 41, 43 in eine Knickstellung bringen und dadurch die Öffnungsbewegung der Schaltstücke 29 sämtlicher drei Schalterpole herbeiführet., wie an sich bekannt·

Durch entgegengesetzte Bewegung dee Schiebeknopfes 55

aus der Aus-Stellung in eine Ein-fctellung ist der S-halter von Hand schließbar, wobei die Federn 45 und 47 das Kippspannwerk Mi, 43 strecken und dadurch die Schaltstücke 29 sämtlicher drei Schalterpole in ihre Schließstellung bewegen, wie ebenfalls an sich bekannt·

Die Verriegelungs- und Auslösevorrichtung 15 dient zum selbsttätigen Ausklinken des Hebels 49 und folglich zum Offnen der SchaltstUcke aller Schalterpole, wenn bei einem oder bei allen Polen des Schalters ein überstrom bestimmter Größe auftritt·

Der Stromkreis fuhrt bei jedem Schalterpol von einem Anschluß 63 durch das Schaltstück 23, die Kontaktstücke 21 und 27, das bewegliche Schaltstück 29, einen flexiblen Leiter 65, einen Leiter 6? und einen Auslöseleiter 69 zu einem an der anderen Schalteroeite liegenden Anschluß 71· De? Auslöseleiter 69 ist mit einem Ende mittels einer Schraube 73

, am Leiter 67 befestigt und liegt mit seinem anderen Knde zwischen

einer Stützplatte 75 und dem Anschluß 71» an welchem er mittels

! einer Schraube 77 befestigt ist«

j Die im Schaltergehäuse 5 angeordnete Verriegelungs- und

Auslösevorrichtung 15 weist ein Isoliergehäuse mit cdnem Unter-

teil 79 und einem Deckel 81 auf, der lösbar am Unterteil 79

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befestigt ist. Ferner enthält die Vorrichtung 15 einen

Verriegelungsmechanismus, der außerhalb des Gehäuses 79, 81

welche den Verriegelungsmechanismus normalerweise in der Verriegelungsstellung halten und welche den Verriegelungsmechanismus freigeben und in eine Entriegelungsstellung springen lassen, wenn bei einem der Schalterpole ein überstrom oder ein Fehlerstrom bestimmter Größe auftritt, der von den Auslöseorganen festgestellt wird« Die Auslöseorgane der Verriegelunge- und Auslösevorrichtung 15 sind innerhalb des Gehäuses 79» 81 angeordnet, jedoch mit Ausnahme der ■ AüSlöse«Ang© 83 weder dargestellt noch nachstehend beaehrie·

Wie insbesondere aus den Fig« 2 bis 5 ersichtlich ist, weist der Verriegelungsmechanismus nach der Neuerung einen Entriegelungshebel 153 und einen Verriegelungshebel 155 auf, welche um zueinander parallele Achsen schwenkbar in einem etwa U-förmigen Rahmen 157 gelagert sind, der seinerseits am Gehäuseunterteil 79 befestigt ist« Der Entriegelungshebel ist drehbar auf einem Zapfen l6l montiert, der auf einer Seite 157a des Rahmens 157 gelagert ist« Der Verriegelungshebel 155 ist drehbar auf einem Zapfen 168 gelagert» der auf beiden Seiten 157a und 157b des Rahmens 157 gelagert ist«

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Der Zapfen l6l ragt durch Bohrungen hindurch, die in zueinander parallelen Ansätzen eines im wesentlichen U-förmigen Teils des Entriegelungshebels 153 gebildet sind· Der Zapfen 168 ragt durch Bohrungen hindurch, die in zueinander im wesentlichen parallelen Schenkeln des Verriegelungshebels 155 gebildet sind« Auf dem Zapfen 168 befindet sich eine Torsionsfeder 171, deren eines Ende sich am Steg des U-förmigen Teils 159 des Entriegelungshebels 153 abstützt, so daß der Entriegelungshebel 153» wie aus Fig· 3 ersichtlich ist, im Gegenuhrzeigersinn relativ zum Verriegelungshebel 155 in eine Verriegelungsstellung gedrängt wird. Das andere Ende der Torsionsfeder 171 stützt sich an einem Steg zwischen den Schenkeln des Verriegelungshebels 155 ab, so daß dieser gemäß Fig. 3 ebenfalls im Qegenuhrzeigersinn relativ zum ausklinkbaren Hebel 49 des Schaltmechanismus in die Verriegelungsstellung gedrängt wird· Die Bewegung des Verriegelungshebels in Verriegelungsrichtung wird durch einen Vorsprung 79b (Fig« 4) im Qehäuseunterteil 79 begrenzt, der als Anschlag für einen der beiden Schenkel des Verriegelungshebels 155 dient· An seinem von der Drehachse 161 entfernt gelegenen Ende weist der Entriegelungshebel 153 einen Flansch 2.63 auf, der mit einem durch eine öffnung I67 des Qehäuseunter-· teils 79 hindurchragenden Teil der Auslösestange 83 (Fig· 3) zusammenwirkt« Dieser Teil der Auelösestange 83 ist mit einer Kerbe 155 versehen, in welche der Flansch 163 normalerweise eingreift, so daß die Entriegelungsbewegung des Entriegelungs-

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hebele 155 verhindert wird«

In ihren Verriegelungsatellungen, die in Fig, 3 in Vollini en gezeichnet sind» wirken der- Er.tr-iegelungshsbsl und der Verriegelungshebel 155 mit rollender Reibung (im Gegensatz zu Gleitreibung) zusammen· Die Verbindung zwischen diesen beiden Hebeln ist durch ein drehbares Teil 175 hergestellt, welches vom Entriegelungshebel 153 getragen wird und mit einem Teil der Unterkante des Verriegelungshebels zusammenwirkt. Dieses drehbare Teil 175, welches gemäß den Fig« 2, 4 und 5 zwischen den parallelen Schenkeln des etwa Unförmigen Teils 159 des Entriegelungshebels 153 angeordnet ist, kann ein in den Schenkeln des Teils 159 drehbar gelagerter Zapfen sain oder ist vorzugsweise sine Holle, die drehbar auf einem an den beiden Schenkeln befestigten Zapfen gelagert ist«

Die voll gezeichneten Linien in Fig« 3 zeigen die Teile des Verriegelungsmechanismus in ihren Verriegelungsstellungen, in welchen sie durch die Auslösestange 83, deren Kerbe 165 mit dem Flansch 163 des Entriegelungshebels 153 zusammenwirkt, und durch das drehbare Teil 175 auf dem Entriegelungahebel verriegelt sind, wodurch die Entriegelungsbewegung des Verriegelungshebels 155 blockiert wird. Ist der Schutzschalter zurückgestellt, so greift das freie Ende des ausklinkbaren Armes 49, obwohl dies nicht in Fig, 3 dargestellt ist, unter den Querflansch des

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Verriegelungshebels und überträgt auf diesen eine Entriegelungakraft (infolge der Federn 45 und 47), die größer als die Verriegelungsvorspannung auf den Verriegelungshebel und den Eatriegeiungshebel ist und voa Yer-iiegöiüngshsSsl üäsr sie rollende Reibung aufweisende Berührungsstelle auf den Entriegelungshebel übertragen wird«

Bei der gemäß Fig· 3 im Uhrseigersinn erfolgenden Auslösebewegung der Auslösestange 83» die bei einem bestimmten Überlastungszustand durch die nicht dargestellten Auelösemittel in an sich bekannter Weise hervorgerufen wird, kommt der Flansch von der Kerbe 165 frei, so daß die auf den Entriegelungshebel :jj ausgeübte Entriegelungskraft wirksam wird* Der Verriegelungs-

hebel im Uhrzeigersinn und bewegt sich selbst in die Entriegelungsstellung, die in Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Dadurch wird der ausklinkbare Arm 49 freigegeben.

Wie man sieht, weist der Verriegelungsmechanismus zwei Hebel 153 und 155 auf, die um zueinander parallele Achsen drehbar sind und mit rollender Reibung miteinander zusammenwirken· Daher enthält der Verriegelungsmechanismus eine minimale Anzahl beweglicher Teile, die mit minimaler Reibung miteinander

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zusammenwirken. Dadurch können der Entriegelungshebel und der Verriegelungshebel verhältnismäßig kurz sein, was eine kompakte Bauweise ermöglicht. Wie aus Pig. 3 außerdem ersichtlich ist j ist der Abstand zwischen der Drehachse 169 des Entriegelungshebels und dem Berührungspunkt 163, 165 zwischen dem Entriegelungshebel und der Auslösestange größer als der Abstand zwischen der Drehachse des Verriegelungshebels und dem Berührungspunkt zwischen dem Verriegelungshebel 155 und dem ausklinkbaren Arm 49· Ferner ist ersichtlich, daß der Berührungspunkt zwischen dem drehbaren Teil 175 und dem Verriegelungshebel zwischen der Drehachse 161 des Entriegelungshebels und dem Berührungspunkt zwischen dem letzteren und der Auslösestange liegt, daß weiter die Drehachse 168 des Verriegelungshebels einen Abstand vom Berührungspunkt des ietzeren mit dem drehbaren Teil 175 aufweist, der größer als der Abstand vom Berührungspunkt zwischen dem Verriegelungshebel 155 und dem ausklinkbaren Teil 49 ist, und daß schließlich das Teil 49 mit einem Teil des Verriegelungshebels zusammenwirkt, d,h, mit dem Querflansch des Verriegelungshebels, der im wesentlichen parallel zur Drehachse 166 des Verriegelungshebels verläft« Diese Anordnung ergibt einen beträchtlichen mechanischen Vorteil, der ebenfalls zu kompakter Bauweise beiträgt.

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Claims

Schutzansprüche

(l,Jüberstrom-Schutzschalter mit einem, ein ausklinkbares Betätigungsorgan enthaltenden Schaltmechanismus, mit einem Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln des Schaltmechanismus entgegen dem Bestreben des Schaltmechanismus zum selbsttätigen öffnen des Schalters, und mit einem Auslösemechanismus zum Freigeben des Schaltmechanismus beim Auftreten eines Überstroms vorgebbarer Größe, wobei der Auslösemechanismus eine Auslösestange aufweist und wobei der Verriegelungsmechanismus einen Verriegelungshebel, der relativ zum Betätigungsorgan in eine Verriegelung^* und eine Entriegelungsstellung bewegbar ist, und einen Entriegelungshebel aufweist, der mit der Auslösestange zusammenwirkt und relativ zum Verriegelxuigshebel in eine Verriegelungs- und eine Entriegelungsstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungshebel (155) und der Entriegelungshebel (153) um zueinander parallele Achsen (168, l6l) drehbar gelagert sind, in ihren Verriegelungsstellungen mit rollender Reibung miteinander zusammenwirken und unter sie in ihre Verriegelungsstellungen drängender Vorspannung stehen, daß weiter das Betätigungsorgan (49) in seiner verriegelten Stellung eine Auslösekraft auf den Verriegelungshebel ausübt, welche größer als die Vorspannungs-

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kraft auf den Verriegelungshebel und den Entriegelungshebel ist und vom Verriegelungshebel auf den Entriegelungshebel übertragen wird, und daß die Auslösestange den Entriegelungshebel zwecks Verhinderung des Auslösevorganges aufgrund der Auslösekraft normalerweise verriegelt und den Entriegelungshebel beim Auftreten des genannten Überstromes freigibt,

2» Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entriegelungshcbel (153) ein drehbares Teil (175) trägt, welches mit einer Kante des Verriegelungshebels (155) zusammenwirkt, so daß zwischen dem Verriegelungshebel und dem Entriegelungshebel rollende Reibung herrscht«

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil (175) ein drehbar am Entriegelungshebel (153) angeordneter Zapfen ist«

4· Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil (175) eine Rolle ist, die drehbar auf einem am Entriegelungshebel (153) befestigten Zapfen gelagert ist·

5« Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Drehachse (l6l) des Entriegelungshebels (153) und deo Berührungspunkt (l63> 165) zwischen dem Entriegelungshebel und der Auslösestangs (83)

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größer als der Abstand zwischen der Drehachse (l68) des Verriegelungshebels (155) und dem Berührungspunkt zwischen dem Ver- «·*»«»'! »w! i*«!s stss

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6, Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnete daß der Berührungspunkt zwischen dem Verriegelungshebel (155) und dem Entriegelungshebel (153) an einer zwischen der Drehachse (l6l) des Entriegelungshebels und dem Berührungspunkt (163, 16Ί) zwischen dem Entriegelungshebel und der Auslösestange befindlichen Stelle liegt·

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch

hebeis (155) einen größeren Abstand vom Berührungspunkt zwischen dem Verriegelungshebel und dem Entriegelungshebel (153) als vom Berührungspunkt zwischen dem Verriegelungshebel und dem ausklinkbaren Betätigungsorgan (49) aufweist«

8· Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungshebel (155) einen Flansch aufweist, der etwa parallel zur Drehachse (I68) des Verriegelungshebels verläuft, und daß das ausklinkbare Betätigungsorgan (49) durch diesen Flansch verriegelbar ist.

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