DE9207762U1 - Bimetallgesteuerter Schutzschalter - Google Patents

Description

Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 1

Beschreibung

&bgr; Bimetallgesteuerter Schutzschalter

8 Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs

&bgr; des Anspruches 1.

11 Derartige Schutzschalter werden überall dort verwendet, wo zu hohe Ströme

12 elektrische Geräte beschädigen oder zerstören können.

13 Bimetall und elektrisches Gerät sind mit dem Stromkreis in Reihe geschaltet.

14 Das Bimetall wirkt als "Überstromfühler". Bei Überstrom verformt sich das Bi-

15 metall und unterbricht den Stromkreis.

17 Neben der Verwendung des Bimetalls in einem separaten Schutzschalter ist es

18 auch denkbar, das Bimetall in dem elektrischen Gerät zu integrieren.

20 Bei den bekannten Schutzschaltern zur bimetallgesteuerten Unterbrechung

21 eines Stromkreises kann das Bimetall durch zu hohe Ströme überlastet werden.

22 Es wird zerstört oder zumindest in seiner Auslösegenauigkeit und -empfind-

23 lichkeit beeinträchtigt. Damit ist eine sichere Funktionsweise des Schutzschal-

24 ters nicht gewährleistet. Um diese Gefahr zu vermeiden, können bekannte

25 Schutzschalter nur in einem sehr begrenzten Spektrum von verschiedenen

26 Stromstärken eingesetzt werden. Für verschiedene Stromstärken müssen u.U.

27 mehrere Schutzschalter verwendet werden.

28 Um bei großen Stromstärken nicht überlastet zu werden, kann das Bimetall z.B.

29 durch eine Querschnittsvergrößerung robuster gestaltet werden. Ein robusterer so Aufbau beeinträchtigt jedoch die Auslöseempfindlichkeit und -genauigkeit des si Bimetalls bei geringen Strömen.

33 Ausgehend von diesen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,

34 einen Schutzschalter zur bimetallgesteuerten Unterbrechung eines Stromkrei-

35 ses derart aufzubauen, daß das Spektrum der für den Schutzschalter geeigne-

36 ten Stromstärken vergrößert wird, ohne die Auslöseempfindlichkeit und

37 -genauigkeit des Bimetalls für verschiedene Stromstärken zu beeinträchtigen. se Gleichzeitig soll ein platzsparender Aufbau des Schutzschalters berücksichtigt

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&igr; werden. Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1

2 gelöst.

4 Der im Bereich der Kontaktenden des Bimetalls parallelgeschaltete Neben-

5 schlußstrompfad erfüllt eine Doppelfunktion. Er dient einerseits der Stromteilung &bgr; im Bereich des Bimetalls und vergrößert andererseits durch seine magnetische

7 Kraftwirkung auf das Bimetall die Auslöseempfindlichkeit des Schutzschalters.

&bgr; Die Anordnung und Ausgestaltung von Bimetall und Nebenschlußstrompfad

9 nach Anspruch 1 begünstigen den platzsparenden Aufbau des Schutzschalters.

10 Die Stromteilung erlaubt eine Querschnittsverkleinerung des Bimetalls, ohne

11 dessen Material durch Überstrom zu überlasten. Die Querschnittsverkleinerung

12 bewirkt auch eine verbesserte magnetische Kraftwirkung auf das Bimetall. Die

13 gewünschte Auslöseempfindlichkeit kann durch Bimetalle mit unterschiedlichem

14 Querschnitt berücksichtigt werden. Damit der Schutzschalter trotzdem für die

15 gleiche Stromstärke geeignet ist, wird der Nebenschlußstrompfad dann mit ie entsprechend größerem oder kleinerem Querschnitt ausgestaltet.

18 Ein nach Anspruch 2 ausgestalteter Nebenschlußstrompfad verbessert die

ig magnetische Kraftwirkung auf das Bimetall.

21 Die Stromschiene und der Bimetallschenkel nach Anspruch 3 wirken wie zwei

22 vom Strom gegensinnig durchflossene Leiter. Die daraus resultierende magne-

23 tische Kraftwirkung auf das Bimetall unterstützt dessen thermische Auslenkbe-

24 wegung. Dadurch ist die Auslöseempfindlichkeit des Schutzschalters zusätzlich

25 vergrößert.

26 Der für diese Wirkung notwendige Parallelabstand zwischen Stromschiene und

27 Bimetallschenkel begünstigt außerdem den platzsparenden Aufbau des

28 Schutzschalters.

29 Da die Stromschiene ein Teil des Stromkreises innerhalb des Schutzschalters so ist, werden für die vergrößerte Auslöseempfindlichkeit des Schutzschalters

31 keine zusätzlichen Bauteile benötigt.

33 Eine Ausgestaltung der Stromschiene nach Anspruch 4 erhöht die Auslö-

34 seempfindlichkeit des Schutzschalters zusätzlich.

36 Nach Anspruch 5 sind Nebenschlußstrompfad, Bimetall und Stromschiene eine

37 kompakte Einheit. Außer der Trägerkonsole benötigt diese Einheit keine zu

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&igr; sätzlichen Befestigungsmittel innerhalb des Schutzschalters. Dies wirkt bau-

2 teile- und kostensparend.

3 Da zusätzliche Befestigungsmittel entfallen, ist auch der Montageaufwand ge-

4 ring.

5 Aufgrund des für eine gute magnetische Kraftwirkung notwendigen Parallelab-

6 Standes zwischen Nebenschlußstrompfad, Bimetall und Stromschiene hat diese

7 kompakte Einheit eine schmale Bauform. Sie läßt sich deshalb problemlos in &bgr; einen Schutzschalter mit geringer Aufbauhöhe einbauen.

&bgr; Wegen der alleinigen Befestigung an der Trägerkonsole ist die kompakte Ein-

io heit sehr handlich und läßt sich bei Bedarf bequem auswechseln.

12 Gemäß Anspruch 6 werden Übergangswiderstände zwischen Nebenschluß-

13 strompfad, Bimetall und Stromschiene reduziert.

&mgr; Die Schweißverbindung ermöglicht außerdem eine große Lebensdauer von

is Nebenschlußstrompfad, Bimetall, Stromschiene und Trägerkonsole als kom-

16 pakte Einheit.

ie Anspruch 7 bewirkt eine stabilere Befestigung der Stromschiene. Außerdem

ie wird durch die zusätzliche Befestigung der Stromschiene die Stromteilung im

20 Bereich des Bimetalls erreicht.

21 Mechanische und elektrische Anforderungen an die Bauteile werden durch ein-

22 und dieselbe Maßnahme ereicht. Dies wirkt bauteile- und kostensparend. Die

23 Verwendung nur weniger Bauteile wirkt sich auch günstig auf die Dimensionie-

24 rung des Schutzschaltergehäuses aus.

26 Anspruch 8 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Verbindung zwischen

27 Stromschiene und Nebenschlußstrompfad.

29 Eine nach Anspruch 9 ausgestaltete Trägerkonsole unterstützt die schmale

so Aufbauform der aus Nebenschlußstrompfad, Bimetall, Stromschiene und Trä-

31 gerkonsole zusammengesetzten Einheit. Dadurch ist der Aufbau eines

32 Schutzschaltergehäuses mit geringer Aufbauhöhe zusätzlich begünstigt.

34 Anspruch 10 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Befestigung der

35 Trägerkonsole. Diese Art der Befestigung ermöglicht, daß die Trägerkonsole

se ohne Zwischenschaltung zusätzlicher stromleitender Bauteile direkt mit einer an

37 den Schutzschalter angeschlossenen Stromleitung kontaktierbar ist. Dies wirkt

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&igr; wiederum bauteile-, kosten- und platzsparend. Außerdem werden zusätzliche

2 Übergangswiderstände vermieden.

4 Anspruch 11 betrifft eine besondere Ausführungsform der elektrischen Kontak-

5 tierung zwischen Trägerkonsole und einer externen Stromleitung oder eines

6 elektrischen Verbrauchers.

7 Der Anschlußbolzen erfüllt die Doppelfunktion einerseits als mechanisches Be-

8 festigungsmittel und andererseits als elektrisches Kontaktiermittel für die Trä-&bgr; gerkonsole.

11 Eine nach Anspruch 12 ausgestaltete Trägerkonsole ermöglicht es ihr, mehrere

12 Funktionen zu erfüllen. Dies unterstützt ebenfalls den platzsparenden Aufbau

13 des Schutzschalters.

is Die nach Anspruch 13 verwendete Justierschraube ermöglicht eine jederzeit

ie veränderbare Einstellung der Auslöseempfindlichkeit. Somit kann für ver-

17 schiedene Überströme ein- und derselbe Schutzschalter verwendet werden.

ie Der Erfindungsgegenstand wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten

20 Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

22 Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Überstrom-Überwachungsein-

23 richtung,

24 Fig. 2 eine Rückansicht von Teilen der Überstrom-Überwachungsein-

25 richtung nach Fig. 1,

26 Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Stromkreises innerhalb eines

27 Schutzschalters,

28 Fig. 4 eine Draufsicht der Überstrom-Überwachungseinrichtung im

29 Montageendzustand mit teilweiser Darstellung eines Schutzschal-

30 tergehäuses.

32 Anhand von Fig. 1 wird der Aufbau der Einzelteile der Überstrom-Überwa-

33 chungseinrichtung erklärt.

34 Es handelt sich um eine Bimetallbaugruppe mit einem U-förmig ausgestalteten

35 Bimetall 1. Die beiden U-Schenkel 2,102 sind in Längsrichtung 3 angeordnet. se Der U-Grund bildet das Auslenkende 4 des Bimetalls 1 und erstreckt sich in

37 Tiefenrichtung 5. Das Auslenkende 4 ist in seinem den Bimetallschenkeln 2,102

38 entfernten Bereich in Richtung der Stromschiene 7 um 45° abgebogen. An den

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&igr; um 45° gebogenen Bereich des Auslenkendes 4 schließt sich ein Bimetallvor-

2 sprung 8 an. In Querrichtung 6 gesehen ist der Bimetallvorsprung 8 rechteckig

3 ausgestaltet. Er ist in einer zu den Bimetallschenkeln 2,102 parallelen Ebene

4 angeordnet. Der Bimetallvorsprung 8 hat in Tiefenrichtung 5 eine geringere

5 Ausdehnung als das Auslenkende 4 und ist mittig am Ende des abgebogenen &bgr; Bereichs des Auslenkendes 4 angeformt. Die Freienden der Bimetallschen-

7 kel 2,102 sind in Querrichtung 6 etwa quadratisch geformt und bilden die Kon-

8 taktenden 9,109. Die Kontaktenden 9,109 sind gegenüber dem übrigen Bereich &bgr; der Bimetallschenkel 2,102 in Richtung der Stromschiene 7 versetzt angeord-

10 net. In Montageendstellung deckt die Stromschiene 7 in Querrichtung 6 gese-

11 hen den Bimetallschenkel 2 ab.

13 Die Stromschiene 7 ist parallel zum Bimetall 1 angeordnet. An ihrem dem Aus-

H lenkende 4 zugewandten Ende ist einstückig eine Schienenverlängerung 10

is angeformt. Die Schienenverlängerung 10 hat in Tiefenrichtung 5 gesehen etwa

ie einen quadratischen Querschnitt. Die Längserstreckung der Schienenverlän-

17 gerung 10 entspricht der Tiefenrichtung 5. Stromschiene 7 und Schienenver-

ia längerung 10 sind senkrecht zueinander angeordnet. Sie weisen zusammen

19 eine L-Form auf.

20 Stromschiene 7 und Schienenverlängerung 10 sind einstückig aus einem Me-

21 tallstreifen hergestellt. Dieser Metallstreifen ist jedoch in Tiefenrichtung 5 im

22 Bereich der Stromschiene 7 nur etwa halb so breit wie im Bereich der Schie-

23 nenverlängerung 10. Der in Tiefenrichtung 5 dem Bimetallschenkel 2 zuge-

24 wandte Außenbereich der Stromschiene 7 weist eine Mehrzahl von in Quer-

25 richtung 6 gesehen rechteckförmigen Ausbuchtungen bzw. Nuten auf.

26 Die Breite des Bimetalls 1 in Tiefenrichtung 5 ist etwas kleiner als die entspre-

27 chende Ausdehnung der Schienenverlängerung 10.

ze Der Nebenschiußstrompfad 11 ist ebenso wie das Bimetall 1 U-förmig gestal-

30 tet. Der Nebenschiußstrompfad 11 ist in einer zum Bimetall 1 parallelen Ebene

31 angeordnet. Der U-Grund des Nebenschlußstrompfades 11 übersteht die bei-

32 den Nebenschlußschenkel 12,112 in Tiefenrichtung 5. Seine Ausdehnung in

33 diese Richtung ist etwas größer als die entsprechende Ausdehnung der

34 Schienenverlängerung 10. Die beiden Nebenschlußschenkel 12,112 und die

35 sich daran anschließenden Schenkelenden 13,113 entsprechen in Umrißform se und Anordnung etwa den Bimetallschenkeln 2,102 sowie deren Kontakten-

37 den 9,109.

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&igr; Die Schenkelenden 13,113 sind jedoch um Befestigungsenden 14,114 verlän-

2 gert. Das Schenkelende 113 ist mittels des Befestigungsendes 114 etwa in

3 Längsrichtung 3 verlängert. Das Befestigungsende 114 ist jedoch vom Bime-

4 tall 1 weggerichtet abgebogen. In Querrichtung 6 gesehen ist das Befesti-

5 gungsende 114 etwa quadratisch.

&bgr; Das Schenkelende 13 weist im Vergleich zum zugehörigen Nebenschluß-

7 schenkel 12 in Tiefenrichtung 5 eine größere Ausdehnung auf. Daran schließt

&bgr; sich rechtwinklig abgebogen und auf die Stromschiene 7 gerichtet das Befe-

o stigungsende 14 an. In Tiefenrichtung 5 gesehen ist die Umrißform des Befe-

10 stigungsendes 14 im wesentlichen rechteckig (Fig. 2). Das Befestigungs-

11 ende 14 ist in seinem mittleren Bereich von einer rechteckigen Kontaktöff-

12 nung 15 in Tiefenrichtung 5 durchbrochen.

13 Die dem Befestigungsende 14 zugewandte Oberfläche der Stromschiene 7

14 enthält, wie bereits in Fig. 1 erwähnt, eine Mehrzahl von Nuten und Ausbuch-

15 tungen. An dem der Schienenverlängerung 10 abgewandten Schienenende 16 ie der Stromschiene 7 ist die sich in Tiefenrichtung 5 erstreckende Kontaktaus-

17 buchtung 17 angeformt. Seine Umrißform ist an die Umrißform der Kontaktöff-

18 nung 15 derart angepaßt, daß im Montageendzustand eine formschlüssige

ie Verbindung zwischen Stromschiene 7 und Befestigungsende 14 hergestellt ist.

21 Das Schenkelende 13 ist in seinem dem Schenkelende 113 zugewandten Be-

22 reich von einer Schraubenöffnung 18 in Querrichtung 6 durchbrochen. Seine

23 Umrißform entspricht etwa der eines Halbkreises mit seiner zum Schen-

24 kelende 113 zugwandten Konkavseite. Die Schraubenöffnung 18 ermöglicht,

25 daß im Montageendzustand eine Justierschraube 19 (Fig. 3) mit ihrem Isolier-

26 stift 20 das Schenkelende 13 berührungslos durchgreifen und auf das Kontak-

27 tende 9 des Bimetalls 1 einwirken kann.

28 Der zylindrische Isolierstift 20 ist zentral an der dem Bimetall 1 zugewandten 2&bgr; Stirnseite der Justierschraube 19 angeformt. Die Wirkrichtung der Justier-

30 schraube 19 entspricht der Querrichtung 6. Die Justierschraube 19 ist in einer

31 Gewindebohrung 21 gelagert. Die Gewindebohrung 21 durchbricht einen

32 stromlosen Lagerarm 22 der Trägerkonsole 23 in Querrichtung 6. In dieser

33 Richtung hat der Lagerarm 22 die Umrißform einer rechteckigen Platte. Im Be-

34 reich seiner dem Nebenschlußschenkel 12 zugewandten Eckkante und dazu

35 diagonal gegenüberliegende Eckkante (Fig. 3) ist der Lagerarm 22 jeweils se rechteckförmig ausgespart.

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&igr; In Tiefenrichtung 5 ist neben dem Lagerarm 22 ein Anschlußarm 24 an der

2 Trägerkonsole 23 einstückig angeformt. Die Umrißform des Anschlußarmes

3 ist in Querrichtung 6 gesehen im wesentlichen rechteckig. Während der strom-

4 lose Lagerarm 22 in Montageendstellung parallel zum Schenkelende 13 des

5 Nebenschlußstrompfades 11 angeordnet ist, ist der Anschlußarm 24 in Rich-

6 tung Stromschiene 7 abgebogen. Der Anschlußarm 24 und das gegenüber dem

7 Schenkelende 113 ebenfalls abgebogene Befestigungsende 114 sind in zu-

8 einander parallelen Ebenen angeordnet. Am Freiende des Anschlußarmes &bgr; ist eine parallel zur Stromschiene 7 verlaufende Bimetallkontaktfläche 25 ein-

10 stückig angeformt.

11 In Querrichtung 6 gesehen ist die Bimetallkontaktfläche 25 quadratisch. Die

12 plattenartige Bimetallkontaktfläche 25 übersteht den Anschlußarm 24 in Tiefen-

13 richtung 5 auf der dem Lagerarm 22 abgewandten Seite.

&eegr; Das Bodenstück 26 ist in Längsrichtung 3 gesehen rechteckig. Das Boden-

15 stück 26 ist der Teil der Trägerkonsole 23, an dem ein Anschlußbolzen 27

ie (Fig. 4) in Montageendestellung elektrisch kontaktiert ist. Um die Trägerkon-

17 sole 23 und den Anschlußbolzen 27 formschlüssig und elektrisch kontaktierend

is miteinander zu verbinden, ist das Bodenstück 26 von einer zylindrischen BoI-

ie zenöffnung 28 in Längsrichtung 3 durchbrochen.

21 In Fig. 3 ist die Bimetallbaugruppe in ihrem zusammengebauten Zustand er-

22 kennbar.

23 Das Schienenende 16 ist mit dem Kontaktende 9 des Bimetalls 1 verschweißt.

24 Die Kontaktausbuchtung 17 der Stromschiene 7 ist durch einen Formschluß mit

25 dem Befestigungsende 14 des Nebenschlußstrompfades 11 verbunden und

26 elektrisch kontaktiert. Das Kontaktende 109 des Bimetalls 1 ist mit der Bime-

27 tallkontaktfläche 25 verschweißt. Gleiches gilt für das Befestigungsende 114

28 des Nebenschlußstrompfades 11 und den Anschlußarm 24.

29 Die einander zugewandten Stirnseiten des Kontaktendes 9 und des Schen-

30 kelendes 13 sind durch einen Luftspalt voneinander getrennt. Zur zusätzlichen

31 Isolation kann eine Isolierscheibe zwischen diesen beiden Stirnseiten einge-

32 bracht sein.

33 Der Bimetallvorsprung 8 durchgreift einen rechteckförmigen Schieberschlitz

34 eines Schiebers 30. Der Schieber 30 ist gehäusegelagert und erstreckt sich in

35 der durch Tiefenrichtung 5 und Querrichtung 6 aufgespannten Ebene. In

se Längsrichtung 3 gesehen hat der Schieber 30 eine rechteckige Umrißform.

37 Der Schieberschlitz 29 ist in Querrichtung 6 breiter als der Bimetallvorsprung

38 Je nach Umgebungstemperatur und Justierung des Bimetalls 1 liegt der Bime-

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&igr; tallvorsprung 8 innerhalb des Schieberschlitzes 29 entlang der Querrichtung 6

&zgr; in einer anderen Lage ein.

4 Zur Vermeidung von Kurzschlüssen ist der Schieber 30 aus elektrisch nicht lei-

5 tendem Material hergestellt.

&bgr; Die Schienenverlängerung 10 und ein Kontakthebel 31 sind durch eine elek-

7 irisch leitende Litze 35 miteinander verbunden. Der Kontakthebel 31 besteht

&bgr; aus elektrisch leitendem Material

10 Der Kontakthebel 31 erstreckt sich im wesentlichen in Querrichtung 6. In sei-

11 nem dem Bimetall 1 zugewandten Endbereich enthält der Kontakthebel 31 eine

12 Lageröffnung 41. Die Lageröffnung 41 durchbricht den Kontakthebel 31 in Tie-

13 fenrichtung 5.

&mgr; Die Lageröffnung 41 ist von einer hier nicht dargestellten, sich in Tiefenrich-

15 tung 5 erstreckenden, gehäusefesten Achse durchgriffen. Dadurch ist der Kon-

16 takthebel 31 gehäusefest gelagert. An der dem Schieber 30 in Längsrichtung &igr;? abgewandten Oberfläche des Kontakthebels 31 ist ein plattenförmiges Kon-

18 taktstück 32 befestigt. Das Kontaktstück 32 ist an dem in Querrichtung 6 der

ie Lageröffnung 41 abgewandten Endbereich des Kontakthebels 31 angeordnet.

21 An der mit dem Kontaktstück 32 verbundenen Oberfläche des Kontakthebels

22 ist ein sich in Längsrichtung 3 erstreckender Zapfen 42 angeformt. Der Zap-

23 fen 42 ist in Querrichtung 6 betrachtet zwischen der Lageröffnung 41 und dem

24 Kontaktstück 32, jedoch mit geringerem Abstand zur Lageröffnung 41 ange-

25 ordnet. Der Zapfen 42 ist von einer Druckfeder 43 formschlüssig umgeben. Die

26 Druckfeder 43 wirkt gegen eine hier nicht dargestellte Oberfläche und druck-

27 beaufschlagt dadurch den Kontakthebel 31 in Längsrichtung 3. Die Druckfe-

28 der 43 unterstützt das Verbleiben des Kontakthebels 31 in einer definierten

29 Einschaltstellung (Fig. 3) bzw. in einer definierten Ausschaltstellung.

31 Das Kontaktstück 32 wirkt mit einem Festkontakt 33 zum Schließen und Öffnen

32 des Stromkreises zusammen. Der Festkontakt 33 ist ebenfalls plattenförmig.

33 Der Festkontakt 33 ist an einem Trägersockel 34 befestigt. Der Trägersockel

34 ist ein in Tiefenrichtung 5 gesehen U-förmig gebogener Metallstreifen. Die U-

35 Schenkel erstrecken sich in Querrichtung 6. Der U-Grund ist dem Bimetall 1 se zugewandt. Der Festkontakt 33 ist im Endbereich des dem Kontakthebel 31 37 zugewandten U-Schenkel des Trägersockels 34 angeordnet.

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&igr; Die in Längsrichtung 3 einander zugewandten Stirnflächen von Kontaktstück

2 und Festkontakt 33 bilden deren Kontaktflächen. Diese Kontaktflächen er-

3 strecken sich etwa in der durch Tiefenrichtung 5 und Querrichtung 6 aufge-

4 spannten Ebene.

5 Liegen die einander zugewandten Stirnseiten des Kontaktstückes 32 und des &bgr; Festkontaktes 33 aneinander an (Fig. 3), so ist der Trägersockel 34 mit der

7 Schienenverlängerung 10 elektrisch verbunden.

8 Der dem Kontakthebel 31 abgewandte U-Schenkel des Trägersockels 34 ist

&bgr; von einer Bolzenöffnung 128 in Längsrichtung 3 durchbrochen. Sie dient dem-

io selben Zweck wie die Bolzenöffnung 28 im Bereich des Bodenstückes 26.

12 Mittels der Justierschraube 19 wird das Kontaktende 9 des Bimetalls 1 druck-

13 beaufschlagt. Die Bimetallschenkel 2,102 können durch Verstellung der Ju-H stierschraube 19 gegeneinander verspannt werden. Damit wird das Bimetall 1 is justiert und es kann eine unterschiedliche Auslöseempfindlichkeit eingestellt ie werden.

18 Ein ausgehend von dem Trägersockel 34 in Richtung Stromschiene 7 fließen-

19 der Strom teilt sich im Bereich des Schienenendes 16 (Fig. 1) auf. Ein Teil fließt

20 durch das Bimetall 1 vom Kontaktende 9 zum Kontaktende 109. Der andere

21 Stromanteil fließt durch den Nebenschlußstrompfad 11 vom Befestigungs-

22 ende 14 zum Befestigungsende 114. Im Bereich des Anschlußarmes 24 der

23 Trägerkonsole 23 summieren sich die beiden Teilströme wieder. Das Bimetall 1

24 ist derart beschaffen, daß das Auslenkende 4 bei Überstrom in Richtung der

25 Auslenkseite 36 ausgelenkt wird. Die davon abgewandte Seite ist die Rück-

27 Die thermische Auslenkbewegung des Bimetalls 1 wird durch eine auf den Bi-

28 metallschenkel 2 wirkende magnetische Kraft unterstützt. Stromschiene 7 und

29 Bimetallschenkel 2 wirken wie zwei parallele, vom Strom gegensinnig durch-

30 flossene Leiter. Solche Leiter stoßen sich aufgrund der magnetischen Kraft-

31 wirkung ab.

32 Der Nebenschlußschenkel 12 und der Bimetallschenkel 2 wirken wie zwei par-

33 allele, vom Strom gleichsinnig durchflossene Leiter. Solche Leiter ziehen sich

34 aufgrund der magnetischen Kraftwirkung an.

35 Das Bimetall 1 wird folglich durch diese magnetischen Kraftwirkungen zusätz-

36 lieh in Richtung der Auslenkseite 36 ausgelenkt. Damit ist die Auslöseempfind-

37 lichkeit des Schutzschalters vergrößert.

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&igr; Zum Schließen und Öffnen des Stromkreises innerhalb des Schutzschalters

2 wirken der Schieber 30 und der Kontakthebel 31 mit einem Schaltschloß 44

3 (Fig. 3) zusammen.

4 Das Schaltschloß 44 ist schematisch als etwa quadratischer Kasten dargestellt.

5 Es kann sich aus verschiedenen elektrischen und mechanischen Bauteilen, z.B. &bgr; aus Schaltern und Hebeln, zusammensetzen. Die Pfeilrichtungen 45,145 deu-

7 ten das Zusammenwirken von Schieber 30 und Kontakthebel 31 mit dem

&bgr; Schaltschloß 44 an.

10 Der Schieber 30 wirkt z.B. auf einen hier nicht dargestellten Auslöser des

11 Schaltschlosses 44 ein.

12 Während der Auslenkbewegung des Bimetalls 1 schlägt der Bimetallvor-

13 sprung 8 am Schieberschlitz 29 an. Dadurch wird der gehäusegelagerte Schie-H ber 30 in Richtung der Auslenkseite 36 bewegt (Fig. 3). Die Schaltstellung des is nicht dargestellten Auslösers bewirkt, daß die druckbeaufschlagende Wirkung ie des Schaltschlosses 44 auf den Kontakthebel 31 in Richtung auf den Festkon-

17 takt 33 beendet wird. Der Kontakthebel 31 wird um die die Lageröffnung 41

18 durchgreifende Achse entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Die Drehung des

19 Kontakthebels 31 entgegen dem Uhrzeigersinn wird durch die Druckfeder 43

20 unterstützt. Der Kontakthebel 31 erreicht dadurch seine definierte Ausschalt-

21 stellung.

23 Zur Überführung des Kontakthebels 31 in seine Einschaltstellung (Fig. 3) kann

24 am Schaltschloß 44 ein nicht dargestelltes Betätigungselement vorgesehen

25 sein. Das Betätigungselement ist durch eine Bedienerperson schaltbar. Da-

26 durch erzeugt das Schaltschloß 44 seine druckbeaufschlagende Wirkung auf

27 den Kontakthebel 31. Hierbei wird der Kontakthebel 31 um die die Lageröff-

28 nung 41 durchgreifende Achse im Uhrzeigersinn in Richtung auf den Festkon-20 takt 33 gedreht. Die einander zugewandten Stirnseiten des Kontaktstückes 32 &mgr; und des Festkontaktes 33 liegen in der Einschaltstellung des Kontakthebels 31

31 aneinander an. Der Stromkreis innerhalb des Schutzschalters ist dadurch ge-

32 schlossen. Die Wirkrichtung des Kontaktdruckes entspricht der Längsrich-

33 tung 3. Der Kontaktdruck wird durch die Wirkung der Druckfeder 43 zusätzlich

34 verbessert.

36 Die druckbeaufschlagende Wirkung des Schaltschlosses 44 auf den Kontakt-

37 hebel 31 zum Verbleiben in seiner Einschaltstellung (Fig. 3) kann durch die

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&igr; Bedienerperson z.B. über das nicht dargestellte Betätigungselement beendet

2 werden.

3 Das Schaltschloß 44 kann auch mit einer Elektronik zur fernbedienbaren

4 Steuerung der Schaltstellung des Kontakthebels 31 verbunden sein.

e Die in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellte Bimetallbaugruppe ist auch für Stromstärken

7 oberhalb von 50 A geeignet. Durch den parallelgeschalteten Nebenschluß-

8 strompfad 11 erfolgt eine Stromteilung, die eine Querschnittsverkleinerung des

&bgr; Bimetalls 1 ermöglicht. Mit der Querschnittsverkleinerung kann die magnetische

io Kraftwirkung besser ausgenutzt werden.

12 In Fig. 4 ist die Bimetallbaugruppe an einer Gehäusewand 38 des Schutz-

13 schalters befestigt. Der Anschlußbolzen 27 durchgreift formschlüssig die Ge-H häusewand 38 sowie das Bodenstück 26 und stellt auf diese Weise eine feste is mechanische Verbindung zwischen der Gehäusewand 38 und der Trägerkon-16 sole 23 her.

&eegr; Die Bimetallbaugruppe ist bedingt durch ihren Aufbau eine selbsttragende,

18 kompakte und stabile Einheit und benötigt außer der Trägerkonsole 23 keine

&kgr;» zusätzlichen Befestigungsmittel innerhalb des Schutzschaltergehäuses.

20 Wegen der notwendigen Isolation besteht das gesamte Schutzschaltergehäuse,

21 d.h. auch die Gehäusewand 38, und eine senkrecht dazu angeordnete Ge-

22 häusewand 39 aus einem Isolierwerkstoff.

23 An den Anschlußbolzen 27 ist eine externe Stromleitung oder ein elektrischer

24 Verbraucher anschließbar.

26 Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß der geometrische Aufbau der Bimetallgruppe an

27 den Verlauf der Gehäusewände 38,39 gut angepaßt ist. Dieser platzsparende

28 Aufbau ermöglicht kleine Abmessungen des Schutzschaltergehäuses.

2&bgr; An der Gehäusewand 39 ist im Bereich des Bimetallvorsprunges 8 ein Schieso bergehäuse 40 angeformt. Das Schiebergehäuse 40 erstreckt sich in Quer-

31 richtung 6. Im Schiebergehäuse 40 ist der Schieber 30 gelagert. Die Bewe-

32 gungen des Schiebers 30 werden in Querrichtung 6 geführt.

33 Die Bewegungen sämtlicher Bauteile werden in der durch Längsrichtung 3 und

34 Querrichtung 6 aufgespannten Ebene durchgeführt. Auch dies begünstigt den

35 platzsparenden Aufbau des Schutzschaltergehäuses.

5. Juni 1992

Patentanwaltsbüro Tergau & PoN, Nürnberg

Bezugszeichenliste	Bimetall	35	Litze
	Bimetallschenkel	36	Auslenkseite
1	Längsrichtung	37	Rückseite
2	Auslenkende	38	Gehäusewand
3	Tiefenrichtung	39	Gehäusewand
4	Querrichtung	40	Schiebergehäuse
5	Stromschiene	41	Lageröffnung
6	Bimetallvorsprung	42	Zapfen
7	Kontaktende	43	Druckfeder
8	Schienenverlängerung	44	Schaltschloß
9	Nebenschlußstrompfad	45	Pfeilrichtung
10	Nebenschlußschenkel
11	Schenkelende	102	Bimetallschenkel
12	Befestigungsende	109	Kontaktende
13	Kontaktöffnung	112	Nebenschlußschenkel
14	Schienenende	113	Schenkelende
15	Kontaktausbuchtung	114	Befestigungsende
16	Schraubenöffnung	128	Bolzenöffnung
17	Justierschraube	145	Pfeilrichtung
18	Isolierstift
19	Gewindebohrung
20	Lagerarm
21	Trägerkonsole
22	Anschlußarm
23	Bimetallkontaktfläche
24	Bodenstück
25	Anschlußbolzen
26	Bolzenöffnung
27	Schieberschlitz
28	Schieber
29	Kontakthebel
30	Kontaktstück
31	Festkontakt
32	Trägersockel
33
34

5. Juni 1992

Claims (1)

1. Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 1

   92298-8/24/13

   3 5. Juni 1992

   Ansprüche

   &bgr; 1. Schutzschalter zur bimetallgesteuerten Unterbrechung eines Stromkreises,

   10 dessen mit dem Stromkreis in Reihe geschaltetes Bimetall (1) zwei Bime-

   11 tallschenkel (2,102) enthält,

   12 - die mit ihrem mittigen Verwendungsbereich das die thermische Auslenk-

   13 bewegung erzeugende Auslenkende (4) bilden und

   &eegr; - deren Freienden die Kontaktenden (9,109) zum Stromkreis bilden,

   is dadurch gekennzeichnet,

   ie - daß der Stromkreis zwischen den Kontaktenden (9,109) des Bimetalls (1)

   17 mit einem Nebenschlußstrompfad (11) parallelgeschaltet ist und

   is - daß der Nebenschlußstrompfad (11)

   ie — der Gestalt des Bimetalls (1) entsprechend geformt ist und

   20 — das Bimetall (1) mit einem Parallelabstand flankiert, der die thermische

   21 Auslenkbewegung des Bimetalls (1) durch eine magnetische Kraftwirkung

   22 unterstützt.

   24 2. Schalter nach Anspruch 1,

   25 dadurch gekennzeichnet,

   26 daß der Nebenschlußstrompfad (11) das Bimetall (1) über seine gesamte

   27 Länge flankiert.

   29 3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2,

   so dadurch gekennzeichnet,

   31 daß der Stromkreis auf der der Auslenkseite (36) des Bimetalls abgewandten

   32 Rückseite (37) als einen Bimetallschenkel (2) in einem solchen Parallelab-

   33 stand flankierende Stromschiene (7) ausgebildet ist, daß sie die thermische

   34 Auslenkbewegung des Bimetalls (1) durch eine magnetische Kraftwirkung

   35 zusätzlich unterstützt.

   5. Juni 1992 (U:\AN\92298.TXT)

   Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite

   &igr; 4. Schalter nach Anspruch 3,

   2 dadurch gekennzeichnet

   3 daß die Stromschiene (7) den Bimetallschenkel (2) über seine gesamte

   4 Länge flankiert.

   6 5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

   7 dadurch gekennzeichnet,

   &bgr; daß Nebenschlußstrompfad (11), Bimetall (1) und Stromschiene (7) auf einer

   &bgr; Trägerkonsole (23) fixiert sind, an welcher Nebenschlußstrompfad (11) und

   10 Bimetall (1) jeweils mit dem als Befestigungsende ausgebildeten Freiende

   11 (114; 109) ihres einen Schenkels (112; 102)mit elektrischer Kontaktierung fi-

   12 xiert sind, während die Stromschiene (7) am Freiende (9) des anderen Bi-

   13 metallschenkels (2) ebenfalls mit elektrischer Kontaktierung fixiert ist.

   is 6. Schalter nach Anspruch 5,

   ie gekennzeichnet durch

   &igr;? eine Schweißverbindung als Fixiermittel.

   ie 7. Schalter nach Anspruch 5,

   20 dadurch gekennzeichnet,

   21 daß die Stromschiene (7) zusätzlich am Freiende (14) des anderen Neben-

   22 schlußschenkels (12) fixiert ist.

   24 8. Schalter nach Anspruch 7,

   25 dadurch gekennzeichnet,

   ze daß die Stromschiene (7) durch eine Formschlußverbindung am Freiende

   27 (14) des Nebenschlußschenkels (12) fixiert ist.

   29 9. Schalter nach Anspruch 5,

   &mgr; dadurch gekennzeichnet,

   31 daß die Trägerkonsole (23) als Verlängerung der Freienden (114; 109) von

   32 Nebenschlußstrompfad (11) und Bimetall (1) angeordnet ist.

   34 10. Schalter nach Anspruch 5 oder 9,

   35 gekennzeichnet durch

   se eine Befestigung der Trägerkonsole (23) an einer Gehäusewand (38) des

   37 Schalters.

   5. Juni 1992 (&ugr;&Lgr;&Agr;&Ngr;\922&thgr;8.&Tgr;&KHgr;&Tgr;)

   Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 3

   &igr; 11. Schalter nach Anspruch 10₁

   2 dadurch gekennzeichnet,

   3 daß die Trägerkonsole (23) an einem für den Anschluß einer externen

   4 Stromleitung oder eines elektrischen Verbrauchers dienenden Anschlußbol-

   5 zen (27) des Schalters befestigt ist.

   7 12. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   &bgr; dadurch gekennzeichnet,

   &bgr; daß die Trägerkonsole (23)

   10 - einen Anschlußarm (24, 25) für das Befestigungsende (114; 109) des Ne-

   11 benschlußstrompfades (11) und des Bimetalls (1) sowie

   12 - einen stromlosen Lagerarm (22) zur Lagerung einer Justierschraube (19)

   13 aufweist.

   is 13. Schalter nach Anspruch 12,

   ie dadurch gekennzeichnet,

   &eegr; daß die Justierschraube (19) zur Verstellung der Auslöseempfindlichkeit des

   18 Schalters auf das Bimetall (1) einwirkt.

   5. Juni 1&bgr;&bgr;2 (1-&Igr;:\&Agr;&Ngr;\922&bgr;8.&Tgr;&KHgr;&eegr;