DE9208010U1 - Fernsteuerbarer Schutzschalter - Google Patents

Description

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Ss'te 1

Beschreibung

6 Fernsteuerbarer Schutzschalter

8 Die Erfindung betrifft einen fernsteuerbaren Schutzschalter mit den Merkmalen

9 des Oberbegriffs des Anspruches 1.

n Derartige Schutzschalter werden z.B. in Bordnetzen von Landfahrzeugen,

12 Flugzeugen oder Schiffen verwendet. Sie ersetzen zunehmend herkömmliche

13 Bordnetzschutzschalter, bei denen die Stromleitungen von der Stromquelle zum &mgr; Schaltpult im Cockpit und von dort zum elektrischen Verbraucher geführt wer-

i5 den.

ie Fernsteuerbare Schutzschalter hingegen können direkt am elektrischen Ver-17 braucher angeordnet werden, so daß die Stromleitungen von der Stromquelle is direkt zum elektrischen Verbraucher ohne den Umweg über das Schaltpult geig führt sind. Die Ein- und Ausschaltsteuerung des Schutzschalters erfolgt dann

20 durch einen im Schaltpult angeordneten externen Schalter. Der externe Schal-

21 ter ist mit dem Schutzschalter nur durch Steuerleitungen verbunden.

23 Eine derartige Anordnung fernsteuerbarer Schutzschalter reduziert das Kabel-

24 gewicht in Bordnetzen und verringert daher auch die Kosten für die Verkabe-

25 lung. Die Verkabelung selbst ist vereinfacht und wirkt platzsparend. Der Aufbau

26 des Schaltpultes ist ebenfalls vereinfacht, da es nur noch aus der Steuerein-

27 richtung, z.B. aus den externen Schaltern, besteht.

29 Die Steuereinrichtung kann aber auch ein Computer sein. Mit Hilfe der Steuer-

30 einrichtung kann der Schutzschalter ein- und ausgeschaltet, der Schaltzustand si der Kontakte angezeigt und die Auslösung durch Überstrom angezeigt werden.

33 Bei den bekannten fernsteuerbaren Schutzschaltern ist eine auf einen Schalt-

34 antrieb einwirkende Steuerelektronik integriert. Außerdem sind im Schutz-

35 schalter ein thermisches Auslöseorgan und eine Mechanik zum Ein- und Aus-

36 schalten des Schutzschalters vorhanden. Der Schaltantrieb bzw. das thermi-

37 sehe Auslöseorgan verursachen die Schaltbewegungen der Mechanik.

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&igr; Bekannte fernsteuerbare Schutzschalter sind in ihrem mechanischen Aufbau

2 kompliziert und daher störanfällig. Die als Schaltantrieb verwendeten Magnet-

3 systeme erfordern eine hohe Steuerenergie.

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

6 einen fernsteuerbaren Schutzschalter derart auszugestalten, daß er mit weni-

7 gen Bauteilen in seinem mechanischen Aufbau vereinfacht und damit seine a Störanfälligkeit verringert wird. Gleichzeitig soll die Schaltempfindlichkeit bei

9 geringer Steuerenergie erhöht werden. Diese Aufgabe ist durch die Merkmals-

10 kombination des Anspruchs 1 gelöst.

12 Als Schaltantrieb wird das aus DE-GM 1 927 273 und aus H.Brungsberg,

13 Polarisierte Magnete für Schaltgeräte, ETZ-A Band 86 (1965), Heft 11,

u S. 371 ff. bekannte Magnetsystem mit all seinen Vorteilen verwendet. Damit ist

is die für den Schaltantrieb notwendige Steuerenergie verringert. Dieser

ie Schaltantrieb erfüllt außerdem die Anforderungen an die EMV

&pgr; (Elektromagnetische Verträglichkeit) in Bordnetzen. Gleichzeitig sind die auf die

is Mechanik übertragenen Zug-, Schub- und Haltekräfte vergrößert. Somit ist für

ig ein zuverlässiges Ein- und Abschalten des Stromkreises ein einfacher Aufbau

20 der Mechanik möglich. Dies wirkt sich günstig auf die Dimensionierung des

21 Schutzschaltergehäuses und auf die Kosten des Schutzschalters aus.

22 Der Hilfsschalter wirkt als Bindeglied zwischen der Steuerelektronik und dem

23 Schaltantrieb einerseits und der Mechanik des Schutzschalters andererseits

24 und nutzt ohne zusätzliche Bauteile die Schaltbewegung des Schaltschlosses

25 nach Freiauslösung des Schutzschalters zur Auslösung des externen Schalters

26 aus. Hierdurch wird eine definierte Ausschaltstellung des Schutzschalters er-

27 reicht.

29 Ein Aufbau des Schutzschalters nach Anspruch 2 bewirkt auf technisch einfa-

30 ehe Weise die Freigabe zur Wiedereinschaltung des Schutzschalters auch nach

31 erfolgter Freiauslösung durch das Bimetall. Die Koppelung der Mechanik mit

32 der Steuerelektronik ermöglicht eine Reduzierung der Bauteile zum Auslösen

33 der verschiedenen Betriebsfunktionen. Dies ist die Voraussetzung für einen

34 einfachen Aufbau des Schutzschalters. Dies vermindert dessen Kosten und

35 erhöht dessen Zuverlässigkeit.

37 Ein Schaltantrieb nach Anspruch 3 unterstützt stabile Betriebsstellungen des

as Schutzschalters. Dieser Schaltantrieb gewährleistet große Halte-, Schub- und

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&igr; Zugkräfte bei geringem Steuerenergieverbrauch. Dies wirkt kostensparend,

2 wobei gleichzeitig die Leistungsfähigkeit des Schutzschalters erhöht ist.

3 Die am Schaltantrieb angebrachte Schaltstange ermöglicht während des

4 Schaltvorganges des Schaltantriebes eine gute Kraftübertragung auf die Me-

5 chanik des Schutzschalters.

7 Anspruch 4 betrifft eine Maßnahme zur mechanischen Koppelung zwischen

&bgr; Schaltantrieb und Verklinkungshebel des Schaltschlosses.

10 Mit Hilfe einer nach Anspruch 5 und 6 ausgestalteten Schaltstange können

11 Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, um ein sicheres Verklinken von

12 Antriebshebel und Verklinkungshebel zu gewährleisten. Ebenso können Ferti-

13 gungstoleranzen zwischen Schaltantrieb und Schaltschloss ausgeglichen

14 werden, um eine konstante Magnetkraft des Schaltantriebs zu erzielen.

ie Die Ansprüche 7 und 8 ermöglichen eine wirksame Kraftübertragung zwischen

&igr;? dem Antriebshebel und dem Verklinkungshebel des Schaltschlosses.

19 Die Ansprüche 9 bis 12 betreffen eine Ausführungsform des Schaltschlosses.

so Diese Ausführungsform unterstützt den einfachen Aufbau des Schutzschalters

21 und eine wirksame Kraftübertragung der Drehbewegungen des Antriebshebels

22 auf den Kontakthebel für dessen Kontakt- und Ausschaltstellung. Somit ist ein

23 zuverlässiges Öffnen und Schließen des Stromkreises gewährleistet.

25 Ein nach Anspruch 13 und 14 aufgebauter Schutzschalter ermöglicht stabile

26 Betriebsstellungen des Schaltschlosses und gewährleistet ebenfalls das stabile

27 Öffnen und Schließen des Stromkreises.

29 Nach Anspruch 15 wird eine Benutzerperson auf einfache Weise darüber in-

30 formiert, ob der Stromkreis geöffnet oder geschlossen ist.

32 Die Ansprüche 16 bis 19 betreffen weitere Maßnahmen zur Herstellung stabiler

33 Schaltstellungen des Schaltschlosses.

35 Nach Anspruch 20 werden die Schaltstellungen des Kontakthebels zum Öffnen

se und Schließen des Stromkreises ausgenutzt. Die Verwendung zweier Kontakt-

37 stellen ermöglicht eine Stromteilung im Bereich des Kontakthebels. Dies führt

se zu einer geringeren Lichtbogenbeanspruchung jeder einzelnen Kontaktstelle.

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&igr; Die Lebensdauer des Kontakthebels und des Stromzweiges sowie die Anzahl

2 der möglichen Schaltvorgänge sind dadurch vergrößert. Außerdem ist die

3 größtmögliche Schaltleistung des Schutzschalters erhöht.

s Ein nach Anspruch 21 aufgebauter Verklinkungshebel bewirkt eine Koppelung

&bgr; der mechanischen Bewegungen des Schaltschlosses mit der Schaltstellung des

7 Hilfsschalters. Ohne zusätzliche Bauteile ist eine Anzeige der Betriebsstellung

&bgr; des Schaltschlosses möglich.

9 Die Funktion des Hilfsschalters als Drehbegrenzungsanschlag unterstützt

10 ebenfalls den Aufbau des Schutzschalters mit geringem Bauteileaufwand.

12 Eine nach Anspruch 22 verwendete Feder bewirkt eine Druckkraft auf den An-

13 triebshebel. Dessen Drehbewegung wird während des Schaltvorganges des

u Schaltantriebes unterstützt. Dies verringert die erforderliche Steuerenergie für

is eine stabile Schaltstellung des Schaltantriebes.

17 Anspruch 23 betrifft eine Maßnahme zum Öffnen des Stromkreises bei Über-

18 strom.

20 Ein nach Anspruch 24 aufgebauter Schutzschalter bewirkt wiederum eine

21 Koppelung mechanischer Bewegungen des Schaltschlosses mit der Schalt-

22 stellung des Hilfsschalters. Ohne zusätzliche Bauteile ist eine Anzeige der

23 Freiauslösung durch das Bimetall möglich.

25 Die gemäß Anspruch 25 im Schutzschalter angeordneten Bauteile schaffen die

26 Voraussetzung für eine geringe Aufbauhöhe des Schutzschalters. Somit erfor-

27 dert der Schutzschalter am Einsatzort nur einen geringen Platzbedarf. Weiter-

28 hin ist die Montage der einzelnen Bauteile innerhalb des Schutzschalters er-

29 leichtert.

31 Anspruch 26 betrifft eine platzsparende Anordnung des Bimetalles innerhalb

32 des Schutzschalters und eine Maßnahme zur Kraftübertragung des ausgelenk-

33 ten Bimetalls auf den Verklinkungshebel. Auf technisch einfache Weise ist ein

34 wirksamer Auslösemechanismus geschaffen.

35 Der Schieber und der Hebel sind innerhalb des Schutzschalters platzsparend se angeordnet.

38 Anspruch 27 betrifft eine besondere Ausgestaltungsform des Bimetalls.

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2 Eine Parallelschaltung von Bimetall und Nebenschlußstrompfad nach Anspruch

3 28 bewirkt eine Stromteilung. Dadurch ist das Bimetall vor einer Überlastung

4 oder Zerstörung durch zu hohe Stromstärken geschützt. Das Spektrum der für

5 den Schutzschalter geeigneten Stromstärken ist damit vergrößert.

&bgr; Die Stromteilung erlaubt auch eine Querschnittsverkleinerung des Bimetalls,

7 ohne dessen Material durch Überstrom zu überlasten. Die gewünschte Auslö-

8 seempfindlichkeit kann durch Bimetalle mit unterschiedlichem Querschnitt be-

9 rücksichtigt werden. Damit der Schutzschalter trotzdem für die gleiche Strom-

10 stärke geeignet ist, wird der Nebenschlußstrompfad dann mit entsprechend

11 größerem oder kleinerem Querschnitt ausgestaltet.

13 Eine Anordnung von Bimetall und Nebenschlußstrompfad nach Anspruch 29

u unterstützt den platzsparenden Aufbau des Schutzschalters.

ie Nach Anspruch 30 vergrößert der Nebenschlußstrompfad durch seine magne-

17 tische Kraftwirkung auf das Bimetall die Auslöseempfindlichkeit des Schutz-

18 schalters. Da der Nebenschlußstrompfad gemäß Anspruch 28 auch eine ie Stromteilung bewirkt, erfüllt er eine Doppelfunktion. Dabei werden keine 20 zusätzlichen Bauteile benötigt.

22 Ein nach Anspruch 31 ausgestalteter Nebenschlußstrompfad verbessert die

23 magnetische Kraftwirkung auf das Bimetall.

25 Die Stromschiene und der Bimetallschenkel nach Anspruch 32 wirken wie zwei

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

27 tische Kraftwirkung auf das Bimetall unterstützt dessen thermische Auslenkbe-

28 wegung. Dadurch ist die Auslöseempfindlichkeit des Schutzschalters zusätzlich

29 vergrößert.

so Der für diese Wirkung notwendige Parallelabstand zwischen Stromschiene und

31 Bimetallschenkel begünstigt außerdem den platzsparenden Aufbau des

32 Schutzschalters.

33 Da die Stromschiene ein Teil des Stromkreises innerhalb des Schutzschalters

34 ist, werden für die vergrößerte Auslöseempfindlichkeit des Schutzschalters

35 keine zusätzlichen Bauteile benötigt.

37 Eine Ausgestaltung der Stromschiene nach Anspruch 33 erhöht die Auslöse seempfindlichkeit des Schutzschalters zusätzlich.

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2 Nach Anspruch 34 sind Nebenschlußstrompfad, Bimetall und Stromschiene

3 eine kompakte Einheit. Außer der Trägerkonsole benötigt diese Einheit keine

4 zusätzlichen Befestigungsmittel innerhalb des Schutzschalters. Dies wirkt bau-

5 teile- und kostensparend.

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

7 ring.

&bgr; Aufgrund des für eine gute magnetische Kraftwirkung notwendigen Parallelab-

9 Standes zwischen Nebenschlußstrompfad, Bimetall und Stromschiene hat diese

&iacgr;&ogr; kompakte Einheit eine schmale Bauform. Sie läßt sich deshalb problemlos in

11 einen Schutzschalter mit geringer Aufbauhöhe einbauen.

12 Wegen der alleinigen Befestigung an der Trägerkonsole ist die kompakte Ein-

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

is Gemäß Anspruch 35 werden Übergangswiderstände zwischen Nebenschluß-

16 strompfad, Bimetall und Stromschiene reduziert.

17 Die Schweißverbindung ermöglicht außerdem eine große Lebensdauer von is Nebenschlußstrompfad, Bimetall, Stromschiene und Trägerkonsole als kom-19 pakte Einheit.

21 Anspruch 36 bewirkt eine stabilere Befestigung der Stromschiene. Außerdem

22 wird durch die zusätzliche Befestigung der Stromschiene die Stromteilung im

23 Bereich des Bimetalls erreicht.

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

25 und dieselbe Maßnahme ereicht. Dies wirkt bauteile- und kostensparend. Die 2&bgr; Verwendung nur weniger Bauteile wirkt sich auch günstig auf die Dimensionie-27 rung des Schutzschaltergehäuses aus.

29 Anspruch 37 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Verbindung zwi-

30 sehen Stromschiene und Nebenschlußstrompfad.

32 Eine nach Anspruch 38 ausgestaltete Trägerkonsole unterstützt die schmale

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

34 gerkonsole zusammengesetzten Einheit. Dadurch ist der Aufbau eines

35 Schutzschaltergehäuses mit geringer Aufbauhöhe zusätzlich begünstigt.

37 Anspruch 39 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Befestigung der

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

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&igr; ohne Zwischenschaltung zusätzlicher stromleitender Bauteile direkt mit einer an

2 den Schutzschalter angeschlossenen Stromleitung kontaktierbar ist. Dies wirkt

3 wiederum bauteile-, kosten- und platzsparend. Außerdem werden zusätzliche

4 Übergangswiderstände vermieden.

6 Anspruch 40 betrifft eine besondere Ausführungsform der elektrischen Kontak-

7 tierung zwischen Trägerkonsole und einer externen Stromleitung oder eines &bgr; elektrischen Verbrauchers.

&thgr; Der Anschlußbolzen erfüllt die Doppelfunktion einerseits als mechanisches Be-

10 festigungsmittel und andererseits als elektrisches Kontaktiermittel für die Trä-

11 gerkonsole.

13 Eine nach Anspruch 41 ausgestaltete Trägerkonsole ermöglicht es ihr, mehrere

&eegr; Funktionen zu erfüllen. Dies unterstützt ebenfalls den platzsparenden Aufbau

is des Schutzschalters.

&igr;? Die nach Anspruch 42 verwendete Justierschraube ermöglicht eine jederzeit

18 veränderbare Einstellung der Auslöseempfindlichkeit. Somit kann für ver-

19 schiedene Überströme ein- und derselbe Schutzschalter verwendet werden.

21 Ein Schutzschalter nach Anspruch 43 ist auch für andere Meßgrößen außer

22 Überstrom geeignet.

24 Ein nach Anspruch 44 ausgestalteter Schutzschalter gewährleistet seine zu-

25 verlässige Arbeitsweise.

27 Der Aufbau der Steuerelektronik gemäß Anspruch 45 ermöglicht einen beque-

28 men und platzsparenden Einbau in den Schutzschalter. Die Verbindungslei-2&bgr; tungen zu Hilfsschalter, Zusatzschalter und Schaltantrieb sind dadurch kurz-

30 gehalten. Die Steuerelektronik läßt sich bei einem Defekt in einfacher Weise

31 austauschen. Somit sind auch Reparaturzeiten am Schutzschalter reduziert.

33 Ein Schutzschalter nach Anspruch 46 berücksichtigt externe Anschlußmög-

34 lichkeiten, z.B. für Meßzwecke. Somit ist eine bequeme Überprüfung ver-

35 schiedener Funktionen des Schutzschalters möglich.

37 Die Ansprüche 47 und 48 betreffen die elektrische Verdrahtung der Steuerelek-

38 tronik.

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2 Ein einpoliger Schutzschalter nach Anspruch 49 ist in einfacher Weise durch

3 Verwendung von solchen Schutzschaltern entsprechend der Anzahl der

4 Stromphasen auch als mehrpoliger Schutzschalter, z.B. für Drehstrom, ge-

5 eignet.

6 Eine Vorkonfektionierung des Schutzschalters entsprechend der Phasenanzahl

7 entfällt. Der konstruktive Aufbau des einpoligen Schutzschalters wird für ver-

8 schiedene Phasenanzahlen nicht verändert. Dies bedeutet reduzierte Ferti-&bgr; gungs- und Logistikkosten.

11 Anspruch 50 vermeidet elektrische Gefahrenquellen, z.B. Kurzschlußgefahr und

12 gewährleistet eine sichere Funktionsweise des einpoligen wie auch des mehr-

13 poligen Schutzschalters.

is Die Ansprüche 51 und 52 betreffen vorteilhafte Maßnahmen zur Koppelung

ie mehrerer einpoliger Schutzschalter zu einem mehrpoligen Schutzschalter.

is Der Erfindungsgegenstand wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten

&igr;&thgr; Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

21 Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des einpoligen Schutzschalters,

22 Fig. 2 eine Explosionsdarstellung des elektromagnetischen Schaltan-

23 triebs,

24 Fig. 3 eine Schnittdarstellung des elektromagnetischen Schaltantriebs im

25 Montageendzustand,

26 Fig. 4 eine Draufsicht auf einen geöffneten, einpoligen Schutzschalter mit

27 dem Antriebshebel in seiner Einschaltstellung und dem Kontakt-

28 hebel in seiner Kontaktstellung,

29 Fig. 5 die Draufsicht auf den geöffneten, einpoligen Schutzschalter mit so dem Antriebshebel in seiner Ausschaltstellung und dem Kontakt-

31 hebel in seiner Ausschaltstellung,

32 Fig. 6 eine Draufsicht auf den geöffneten, einpoligen Schutzschalter mit

33 dem Antriebshebel in seiner Einschaltstellung und dem Kontakt-

34 hebel in seiner Ausschaltstellung,

35 Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Kontakthebels und Teilen des se Stromkreises,

37 Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der Überstrom-Überwachungs-

38 einrichtung,

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&igr; Fig. 9 eine Explosionsdarstellung der in Fig. 8 dargestellten Überstrom-

2 Überwachungseinrichtung,

3 Fig. 10 eine Rückansicht von Teilen der Überstrom-Überwachungsein-

4 richtung nach Fig. 9,

5 Fig. 11 eine Explosionsdarstellung des Antriebshebels und der für die

6 Schaltbewegungen des Antriebshebels notwendigen Bauteile,

7 Fig. 12 die perspektivische Darstellung des einpoligen Schutzschalters mit &bgr; Blick auf die im Schutzschalter angeordnete Steuerelektronik,

9 Fig. 13 eine perspektivische Darstellung des dreipoligen Schutzschalters,

10 Fig. 14 Blockschaltbild mit Darstellung der Kopplung der Mechanik mit der

11 elektronischen Steuerung eines einpoligen Schutzschalters,

12 Fig. 15 Blockschaltbild mit Darstellung der elektrischen Kopplung dreier is einpoliger Schutzschalter zu einem dreipoligen Schutzschalter.

is In Fig. 1 ist erkennbar, daß der Schutzschalter 1 im wesentlichen aus einer als

ie Gehäuseboden 2 wirksamen Gehäuseschale und einer weiteren als Gehäu-

i7 sedeckel 3 wirksamen Gehäuseschale zusammengesetzt ist. Im Bereich ihrer

is Schmalseiten sind der Gehäuseboden 2 und der Gehäusedeckel 3 mit einer zu

ia den Schmalseiten parallelen Befestigungsplatte 4 fest verbunden. Die Befesti-

20 gungsplatte 4 übersteht die Schmalseite beider Gehäuseschalen ihrer Längs-

21 richtung nämlich in Querrichtung 5. In diesem überstehenden Bereich enthält

22 die Befestigungsplatte 4 eine Befestigungsbohrung 6. Die Ausdehnung der

23 Befestigungsplatte 4 ist in Querrichtung 5 durch eine Befestigungsplatten-

24 kante 7 begrenzt. Die Befestigungsplattenkante 7 ist in Tiefenrichtung 8 ver-

25 laufend angeordnet. Ihre Ausdehnung erstreckt sich etwa bis zur Hälfte der

26 Ausdehnung des Schutzschalters 1 in Tiefenrichtung 8. Daran schließt sich ein

27 Bereich der Befestigungsplatte 4 mit geringerer Aufbauhöhe in Querrichtung 5

28 an. Die Aufbauhöhe der Befestigungsplatte 4 fällt in Tiefenrichtung 8

29 kontinuierlich ab, bis sie der Aufbauhöhe des Schutzschalters 1 in Querrich-

30 tung 5 entspricht. Mit Ausnahme des überstehenden Bereiches entspricht die

31 Ausdehnung der Befestigungsplatte 4 in Tiefenrichtung 8 der Ausdehnung des

32 Schutzschalters 1 in Tiefenrichtung 8.

34 Der Gehäusedeckel 3 enthält eine parallel zur durch die Querrichtung 5 und

35 eine Längsrichtung 9 aufgespannten Ebene angeordnete Abdeckplatte 10. Die se Abdeckplatte 10 hat etwa eine quadratische Umrißform. Sie ist durch hier nicht 37 dargestellte Befestigungsmittel von dem Gehäusedeckel 3 entfernbar. Diese

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&igr; Befestigungsmittel greifen in vier an der Abdeckplatte 10 angeordneten Plat-

2 tenbohrungen 11 ein.

3 Die Abdeckplatte 10 deckt die im Schutzschalter 1 befestigte Steuerelektro-

4 nik 142 (Fig. 14) ab. Die Steuerelektronik 142 ist durch Anschlußleitungen

5 (Fig. 12) mit dem Anschlußblock 12 verbunden. Der Anschlußblock 12 ist an der &bgr; der Befestigungsplatte 4 abgewandten Schmalseite des Gehäusedeckels 3

7 angeordnet. In Längsrichtung 9 übersteht der Anschlußblock 12 den Gehäu-

8 sedeckel 3. Der Anschlußblock 12 hat eine rechteckige Umrißform und enthält

9 an seiner Oberfläche zehn Buchsen 13. Die beiden in Tiefenrichtung 8 neben-

10 einander angeordneten Buchsen 13 sind jeweils elektrisch parallel geschaltet. &eegr; An die Buchsen 13 werden z.B. Meß- oder Anzeigeeinrichtungen ange-

12 schlossen. Auch mehrere Schutzschalter 1 können parallel geschaltet werden.

14 Der Anschlußblock 12 ist in einer Aussparung des Gehäusedeckels 3 einge-

15 setzt. Die Abdeckplatte 10 ist im Bereich des Anschlußblockes 12 in Längsie richtung 9 verlängert, um die Aussparung vollständig abzudecken.

&igr;? An der den Anschlußblock 12 tragenden Schmalseite des Gehäusedeckels 3 ist

is ein Sichtfenster 14 angeordnet. Im rechteckförmigen Sichtfenster 14 wird op-

19 tisch angezeigt, ob der Stromkreis geschlossen oder geöffnet ist. Eine Aus-

20 sparung der Schmalseite des Gehäusedeckels 3 im Bereich des Sichtfen-

21 sters 14 ist ebenfalls durch eine Verlängerung der Abdeckplatte 10 in Längs-

22 richtung 9 abgedeckt.

23 Zwei zylindrische, sich in Längsrichtung 9 erstreckende, Anschlußbolzen 15,15'

24 durchgreifen das Schutzschaltergehäuse im Bereich seiner der Befestigungs-

25 platte 4 abgewandten Schmalseite. Beide Anschlußbolzen 15,15' verlaufen

26 etwa in der Teilungsebene zwischen Gehäuseboden 2 und Gehäusedeckel 3.

27 An die beiden Anschlußbolzen 15,15' wird über Stromleitungen ein elektrischer

28 Verbraucher angeschlossen. Die Anschlußbolzen 15,15' sind voneinander

29 durch eine am Gehäuseboden 2 angeformte Trennwand 16 elektrisch abge-

30 schirmt. Die Trennwand 16 ist in Längsrichtung 9 gesehen T-förmig gestaltet.

31 Der T-Quersteg ist in Querrichtung 5 angeordnet und entspricht der Aus-

32 dehnung des Gehäusebodens 2 in dieser Richtung. Der T-Quersteg bildet in

33 Längsrichtung 9 eine Verlängerung des Gehäusebodens 2, wobei der T-Quer-

34 steg gegenüber dem Gehäuseboden 2 in Tiefenrichtung 8 versetzt angeordnet

35 ist. Die Ausdehnung des Schutzschaltergehäuses in Querrichtung 5 ist durch se den vom T-Quersteg senkrecht abstehenden T-Vertikalschenkel in zwei Hälf-37 ten geteilt. Der Vertikalschenkel bildet eine lotrecht am Schutzschaltergehäuse

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&igr; angeordnete Ebene. Dessen Ausdehnung in Tiefenrichtung 8 ist etwas größer

2 als die entsprechende Ausdehnung des Gehäusebodens 2.

4 In Fig. 2 ist der elektromagnetische Schaltantrieb 17 in einem auseinanderge-

5 bauten Zustand zu erkennen. Der prinzipielle Aufbau und die Funktionsweise

6 eines derartigen Schaltantriebs 17 ist aus den vorgenannten Druckschriften er-

7 sichtlich.

&bgr; Der Schaltantrieb 17 besteht im wesentlichen aus einem ringförmigen Dauer-

9 magneten 18, einem hohlzylindrischen Anker 19, der den Anker 19 in Axial-

10 richtung 20 durchgreifenden Schaltstange 21 und zwei Gehäusehälften.

11 Um die Magnetkraft zu vergrößern, werden hochwertige Dauermagnete 18 ver-

12 wendet. Zu diesem Zweck besteht der Dauermagnet 18 z.B. aus einer Legie-

13 rung aus Kobalt und seltenen Erden.

is Die beiden Gehäusehälften sind der zylinderförmige Topfboden 22 und der

ie ebenfalls zylinderförmige Topfdeckel 23. Die einander zugewandten ringförmi-

17 gen Stirnseiten des Topfbodens 22 und des Topfdeckels 23 sind im

is Montageendzustand miteinander verrastet (Fig. 3). Die kreisförmige Außenflä-

19 ehe 24 des Topfdeckels 23 enthält eine zentrale Stangenführungsbohrung 25

20 und zwei Litzenbohrungen 26,27.

22 Die kreisförmige Außenfläche 24 ist mit dem übrigen Bereich des Topf-

23 deckeis 23 einstückig hergestellt. Dadurch werden Luftspalte vermieden, um

24 die magnetische Kraftwirkung zu verbessern. Analoges gilt für den Topfbo-

25 den 22.

27 Im Bereich des Topfbodens 22 ist in Fig. 2 nur die Stangenführungsbohrung 25'

28 zu erkennen. Die Schaltstange 21 durchgreift im Montageendzustand des

29 Schaltantriebs 17 die Stangenführungsbohrungen 25 und 25'. In den Litzen-

30 bohrungen 26,27 des Topfdeckels 23 sowie in den analog ausgestalteten und

31 in Fig. 3 erkennbaren Litzenbohrungen 26',27' des Topfbodens 22 werden An-

32 schlußlitzen 158,158',159,159' der Spulen 28,28' geführt. Die Spule 28 liegt in

33 dem Topfdeckel 23, während die Spule 28' im Topfboden 22 einliegt. Um die

34 Spule 28 in den Topfdeckel 23 einlegen zu können, ist die der Außenfläche 24

35 in Axialrichtung 20 gegenüberliegende Oberfläche des Topfdeckels 23 voll—

se ständig durchbrochen. Im Bereich der Spulen 28,28' vorhandene Isolationslele-

37 mente 29,29',30,30' isolieren die Anschlußlitzen 158,158',159,159' zusätzlich.

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&igr; Der Anker 19 ist mit der Schaltstange 21 durch zwei Fixierstifte 31 (Fig. 3) fest

2 verbunden. Die Fixierstifte 31 greifen formschlüssig in zwei an der Schalt-

3 stange 21 angeformte Nuten 32 (Fig. 2) und in entsprechende Stiftbohrun-

4 gen 33 des Ankers 19 ein.

5 In den dem Topfdeckel 23 zugewandten Endbereich der Schaltstange 21 ist ein &bgr; in Axialrichtung 20 verlaufender Justierschlitz 34 eingeformt. Quer zur Axial-

7 richtung 20 verläuft der Justierschlitz 34 entsprechend dem Durchmesser der

&bgr; Schaltstange 21. Mittels des Justierschlitzes 34 kann die Schaltstange 21 zu

9 Justierzwecken mechanisch einfach gedreht werden. Ebenfalls zur Übertragung

10 eines Stell-Drehmoments dient die Abplattung 35.

&pgr; Der dem Topfboden 22 zugewandte Endbereich der Schaltstange 21 ist als ein

12 Stangengewinde 119 ausgebildet und mit einem Kopplungsglied 38 ver-

13 schraubt. Das Kopplungsglied 38 enthält ebenso wie der Antriebshebel 39

u (Fig. 4) eine Bohrung, die von einer in Tiefenrichtung 8 (Fig. 1) verlaufenden

is Kopplungsachse 40 durchsetzt sind. Der Aufbau des Antriebshebels 39 und der

ie mit ihm verbundenen Teile ist unten näher erläutert (Fig. 11).

is An den Topfdeckel 23 ist nach innen gerichtet ein Kegelstumpf 37 einstückig

19 angeformt. Der Kegelstumpf 37 verjüngt sich in Richtung auf den gegenüber-

20 liegenden Topfboden 22 und ist zentral von der Stangenführungsbohrung 25 in

21 Axialrichtung 20 durchbrochen. Der Anker 19 weist an seiner dem Kegel-

22 stumpf 37 zugewandten Stirnseite eine dem Kegelstumpf 37 angepaßte kegel-

23 förmige Aussparung auf. Analoges gilt für den Kegelstumpf 37' des Topfbo-

24 dens 22 und der diesem zugewandten Stirnseite des Ankers 19.

26 Die kegelförmigen Aussparungen und Erhebungen vergrößern die Polflächen

27 zwischen Anker 19 und Topfdeckel 23 bzw. Topfboden 22. Dadurch ist die

28 magnetische Kraftwirkung vergrößert.

29 Da der Topfboden 22 und der Topfdeckel 23 aus magnetischem Werkstoff be-

30 stehen, ist der magnetische Kreis innerhalb des Schaltantriebs 17 geschlossen si und nach außen vollständig magnetisch abgedichtet. Nach außen tritt kein

32 Streufluß auf, wodurch der Schaltantrieb 17 den Anforderungen an die elektro-

33 magnetische Verträglichkeit (EMV) beim Einsatz des Schutzschalters 1 in

34 Bord netze &eegr; genügt.

36 Der Dauermagnet 18 ist radial magnetisiert (Fig. 3) mit dem Topfdeckel 23 zu-

37 gewandtem Südpol und dem Anker 19 zugewandten Nordpol. Die Richtung des

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Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 13

&igr; vom Dauermagneten 18 erzeugten Magnetfeldes entspricht der Pfeilrich-

2 tung160.

3 Die Spulen 28,28' sind in Reihe geschaltet. Die stromdurchflossenen Spu-

4 len 28,28' erzeugen ebenfalls ein Magnetfeld. Dessen Richtung entspricht in

5 Fig. 3 der Pfeilrichtung 161. In Fig. 3 sind die beiden Magnetflußrichtungen im

6 Bereich des an dem Kegelstumpf 37 anliegenden Ankers 19 entgegengesetzt

7 gerichtet. Im Bereich des Kegelstumpfes 37' sind diese beiden Magnetflußrich-

8 tungen gleichgerichtet. Die magnetische Kraft im Bereich des Kegel-

9 stumpfes 37' nimmt bei entsprechender Stromrichtung in den Spulen 28,28' zu,

10 während sie im Bereich des Kegelstumpfes 37 abnimmt, bis der Anker 19 in

11 Axialrichtung 20 auf den Kegelstumpf 37' zubewegt wird. Bei umgekehrter

12 Stromrichtung in den Spulen wird der Anker 19 in Axialrichtung 20 in die ent-.3 gegengesetzte Richtung bewegt.

is Der Schaltantrieb 17 liegt im Gehäuseboden 2 (Fig. 4). Er ist hinsichtlich seiner

ie wesentlichen Funktionsteile ein symmetrisches Bauteil mit einer in Axialrich-

17 tung 20 verlaufenden Symmetrieachse. Die Axialrichtung 20 in Fig. 4 entspricht

is der Querrichtung 5 in Fig. 1.

20 Der Antriebshebel 39 erstreckt sich im wesentlichen in Längsrichtung 9. Er ist

21 mittels einer gehäusefesten und in Tiefenrichtung 8 verlaufenden Antriebshe-

22 belachse 41 drehbar gelagert. Hierbei sei erwähnt, daß die Drehachsen sämt-

23 licher Hebel der Schaltmechanik in Tiefenrichtung 8 verlaufend und damit lot—

24 recht zur Bewegungsebene der Hebel angeordnet sind. Dies ist eine Voraus-

25 Setzung für die kleine Aufbauhöhe des Schutzschalters 1.

26 Der Antriebshebel 39 ist ein zweiarmiger Hebel, dessen Arme in Querrichtung

27 gegeneinander versetzt sind. Der der Schaltstange 21 abgewandte Arm des

28 Antriebshebels 39 bildet das Verklinkungsende 42. In das Verklinkungsende

29 ist eine Verklinkungsplatte 43 eingepaßt und mit diesem befestigt. Die Verklin-

30 kungsplatte 43 greift nach Art der Schneide eines Schneidenlagers form-

31 schlüssig in eine Verklinkungskerbe 44 des Verklinkungshebels 45 ein. Der

32 zweiarmige Verklinkungshebel 45 ist an einer Kniegelenkachse 46 drehbar ge-

33 lagert. Der Verklinkungshebel 45 besteht aus einem dem Antriebshebel 39

34 zugewandten Verklinkungsarm 154 und einem Schaltarm 155. Die Enden bei-

35 der Hebelarme des Verklinkungshebels 45 sind in Längsrichtung 9 versetzt

36 gegeneinander angeordnet. Der Verklinkungshebel 45 erstreckt sich im we-

37 sentlichen in Querrichtung 5. Die Kniegelenkachse 46 durchgreift auch die

38 Bohrungen der Hebel 47 und 48.

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Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 14

2 Die beiden Hebel 47,48 bilden den Kniehebel mit dem Kniegelenk im Bereich

3 der Kniegelenkachse 46. Die Hebel 47,48 sind etwa in Längsrichtung 9 ange-

4 ordnet. Das der Kniegelenkachse abgewandte Ende des Hebels 47 ist an einer a gehäusefesten Hebelachse 49 gelagert. Das Ende des Hebels 47 im Bereich

&bgr; der Kniegelenkachse 46 ist konisch in Längsrichtung 9 verlängert. Es bildet

7 eine Begrenzungsnase 50. Die Begrenzungsnase 50 reicht so weit in einen

&bgr; Bereich des Hebels 48 ein, daß sie mit einem an der dem Antriebshebel 39

9 zugewandten Oberfläche des Hebels 48 angeformten Nasenanschlag 51 zu-

10 sammenwirken kann. In Fig. 4 ist der Nasenanschlag 51 rechteckförmig aus-

11 gestaltet. Begrenzungsnase 50 und Nasenanschlag 51 begrenzen den gegen-

12 seifigen Schwenkbereich der Hebel 47,48.

14 Das dem Kontakthebel 52 zugewandte Ende des Hebels 48 bildet das Kon-

15 takthebelende 53 des Kniehebels. Kontakthebel 52 und Kontakthebelende 53 ie des Kniehebels sind über ein Schwenklager 54 miteinander verbunden. Hierzu &igr;? durchgreift eine Achse eine Bohrung des Kontakthebelendes 53 und des Kon-

18 takthebels 52. Der Kontakthebel 52 erstreckt sich im wesentlichen in Querrich-

19 tung 5. Bezüglich des Schwenklagers 54 ist der Kontakthebel 52 ein zweiar-

20 miger Hebel mit einem dem Antriebshebel 39 zugewandten Lagerende 55 und

21 einem davon abgewandten Kontaktende 56. Im Bereich des Lagerendes 55

22 enthält der Kontakthebel 52 einen Längsschlitz 57. Er ist von einem gehäuse-

23 festen Kontakthebellager 58 durchgriffen. Der Längsschlitz 57 erlaubt eine

24 Gleitbeweglichkeit des Kontakthebels 52 während dessen Verschwenkung.

25 Bezüglich des Kontakthebellagers 58 bildet der Kontakthebel 52 einen einar-

26 migen Hebel. Lagerende 55 und Kontaktende 56 sind in Längsrichtung 9 ver-

27 setzt gegeneinander angeordnet. In Fig. 4 verläuft die dem Anschlußbol-

28 zen 15,15' zugewandte Oberfläche des Kontakthebels 52 im Bereich seines

29 Kontaktendes 56 parallel zur Querrichtung 5. Im Bereich des Lagerendes 55 ist so diese Oberfläche dagegen in Richtung auf den Antriebshebel 39 abgeschrägt. si An dieser abgeschrägten Oberfläche ist eine etwa halbkreisförmige Kontakt-

32 hebelnoppe 59 angeformt. Sie ist mit ihrer Konvexseite den Anschlußbol-

33 zen 15,15' zugewandt. Die Konvexseite der Kontakthebelnoppe 59 ist von einer

34 mit der Kontaktdruckfeder 60 verbundenen Druckplatte 61 tangiert. Die

35 Kontaktdruckfeder 60 liegt formschlüssig in einem am Gehäuseboden 2 ange-

36 formten, hohlzylindrischen Federgehäuse 62 ein. Die Kontaktdruckfeder 60

37 erzeugt eine Druckkraft in Längsrichtung 9.

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Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 15

&igr; An die Druckplatte 61 schließt sich senkrecht, in Richtung auf die Anschluß-

2 bolzen 15,15' konisch verlaufend eine Wange 63 an. Die Wange 63 ist mit der

3 Druckplatte 61 einstückig und mit einem Anzeigehebel 64 in einem Dreh-

4 punkt 65 verbunden. Der Anzeigehebel 64 selbst ist in einem gehäusefesten

5 Zapfen 66 drehbar gelagert. Der Anzeigehebel 64 besteht aus zwei senkrecht

6 zueinanderstehenden Armen, deren Schnittpunkt dem Mittelpunkt des Zap-

7 fens 66 entspricht. Der längere der beiden Arme des Anzeigehebels 64 ist etwa &bgr; in Längsrichtung 9 ausgerichtet. Er bildet den Anzeigearm 67 mit einer flansch-

9 artigen Erweiterung an seinem Freiende. Die flanschartige Erweiterung ist

10 kreisbogenartig und erstreckt sich etwa in Querrichtung 5. Sie gibt dem Anzei-

11 gearm 67 die Gestalt eines Hammers. Die in Längsrichtung 9 weisende

12 Stirnfläche der flanschartigen Erweiterung bildet eine Anzeigefläche 68. Sie ist

13 auf die Öffnung des am Gehäuseboden angeformten Sichtfensters 14 gerichtet. &eegr; Somit ist eine optische Anzeige der Betriebsstellung des Kontakthebels 52

is möglich.

17 Anhand von Fig. 7 werden weitere Einzelheiten des Kontakthebels 52 und sein

is Zusammenwirken mit dem Stromkreis erläutert.

19 Das gehäusebodenseitige Ende des Anschlußbolzens 15 ist mit einem U-för-

20 migen Stromzweig 69 formschlüssig und diesen Stromzweig 69 elektrisch kon-

21 taktierend verbunden. Der Stromzweig 69 ist durch den Anschlußbolzen 15 an

22 einer Gehäuseinnenwand des Schutzschalters 1 befestigt. Die beiden U-

23 Schenkel des Stromzweiges 69 sind parallel zur Querrichtung 5 angeordnet.

24 Die beiden U-Schenkel sind unterschiedlich lang. Der kürzere U-Schenkel ist

25 im Bereich seines Freiendes von einer zylindrischen Bolzenöffnung 70 zur

26 formschlüssigen Verbindung mit dem Anschlußbolzen 15 durchbrochen. Am

27 längeren U-Schenkel sind auf der dem Kontakthebel 52 zugewandten Ober-

28 fläche ein Hauptkontakt 71 und ein Vorlaufkontakt 72 befestigt. Hauptkontakt

29 und Vorlaufkontakt 72 sind plattenartig mit rechteckiger Umrißform ausgestaltet. so Im Bereich des Kontaktendes 56 des Kontakthebels 52 sind ein ähnlich dem

31 Hauptkontakt 71 und dem Vorlaufkontakt 72 ausgestalteter Hauptkontakt 71'

32 und ein Vorlaufkontakt 72' angeordnet. Der Hauptkontakt 71' ist an der dem

33 Stromzweig 69 zugewandten Oberfläche des Kontaktendes 56 angeformt. In

34 Tiefenrichtung 8 übersteht der Hauptkontakt 71' den Kontakthebel 52. Der Vor-

35 laufkontakt 72' ist am Freiende eines streifenartigen Federbügels 73 angeformt. se Der Federbügel 73 ist mit seinem Befestigungsende 74 an dem Kontakthe-

37 bei 52 befestigt. Zu diesem Zweck ist das Befestigungsende 74 mit einer

se rechteckförmigen Zapfenöffnung 75 versehen. Die Zapfenöffnung 75 ist von

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Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 16

&igr; einem Nietzapfen 76 (Fig. 4) durchgriffen, wodurch die Verbindung zwischen

2 Kontakthebel 52 und Federbügel 73 entsteht. Das Befestigungsende 74 ist

3 gegenüber dem übrigen, in Querrichtung 5 verlaufenden Teil des Federbü-

4 gels 73 etwa in Längsrichtung 9 auf den Antriebshebel 39 hin abgebogen. Der

5 etwa in Querrichtung 5 verlaufende Teil des Federbügels 73 ist mit Ausnahme

6 seines den Vorlaufkontakt 72' tragenden Freiendes 77 von einem Schlitz

7 durchsetzt. In diesem Schlitz liegt der Kontakthebel 52 ein. Die Abmessungen &bgr; des mit Blick in Längsrichtung 9 rechteckförmigen Schlitzes sind etwas größer a dimensioniert als die Breite des Kontakthebels 52 in Tiefenrichtung 8 und die io Länge des Kontakthebels 52 in Querrichtung 5.

12 Das Freiende 77 ist durch eine Bügelverlängerung 78 erweitert. Die Bügelver-

13 längerung 78 ist gegenüber dem Freiende 77 um 180° in Richtung auf den U Kontakthebel 52 abgebogen. Auf der dem Vorlaufkontakt 72 zugewandten is Oberfläche trägt die Bügelverlängerung 78 den Vorlaufkontakt 72'. An das

ie Freiende 77 schließen sich lotrecht in Längsrichtung 9 zwei parallele Feder-

17 wangen 79,79' an. Sie sind einstückig am Federbügel 73 angeformt. In Quer-

18 richtung 5 erstrecken sie sich über das Freiende 77 bis hin in den Bereich des ie Kontaktendes 56 des Kontakthebels 52. Das Kontaktende 56 wird von den

20 Federwangen 79,79' beidseitig flankiert. Deren Aufbauhöhe in Längsrichtung 9

21 steigt vom Kontaktende 56 ausgehend entlang der Querrichtung 5 kontinuierlich

22 an, bis sie im Bereich der Biegestelle zwischen Freiende 77 und

23 Bügelverlängerung 78 abrupt abfällt.

25 Entlang der Querrichtung 5 befindet sich etwa mittig am Kontakthebel 52 eine

as Lagerbohrung 80 für das Schwenklager 54 (Fig. 4). Am Lagerende 55 ist beid-

27 seitig jeweils ein Anschlußende einer Litze 81 angelötet oder angeschweißt. Die

28 Anschlußenden der Litze 81 für den Kontakthebel 52 bilden die Freienden

29 zweier U-Schenkel. Der U-Grund der Litze 81 ist in Fig. 7 durch die Schieso nenverlängerung 82 einer Stromschiene 83 verdeckt. Der verdeckte U-Grund si der Litze 81 ist an die Schienenverlängerung 82 ebenfalls angelötet oder an-

32 geschweißt. Die Schienenverlängerung 82 ist ein Metallstreifen mit einem in

33 Blickrichtung von Längsrichtung 9 rechteckförmigen Schienenschlitz 84. Der

34 Schienenschlitz 84 ist von dem Antriebshebel 39 durchsetzt. Der Antriebshe-

35 bei 39 ist aus Kunststoff geformt, um den Stromkreis von den Wicklungen der se Spulen 28,28' wirksam zusätzlich zu isolieren. Die Schienenverlängerung 82 ist

37 parallel zur Querrichtung 5 angeordnet. In einem Anschlußbereich an die par-

38 allel zur Längsrichtung 9 verlaufenden Stromschiene 83 ist die Schienenver-

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Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 17

&igr; längerung 82 um 45° in Richtung des Anschlußbolzens 15' abgebogen.

2 Stromschiene 83 und Schienenverlängerung 82 sind einstückig aus einem Me-

3 tallstreifen hergestellt. Der Metallstreifen ist jedoch in Tiefenrichtung 8 im Be-

4 reich der Stromschiene 83 nur etwa halb so breit wie im Bereich der Schie-

5 nenverlängerung 82. Der die Stromschiene 83 bildende Metallstreifen weist an

6 seiner in Montageendstellung dem Gehäusedeckel 3 abgewandten Oberfläche &zgr; eine Mehrzahl von in Querrichtung 5 gesehen rechteckförmigen Ausbuchtun-

8 gen bzw. Nuten auf.

10 Liegen die Hauptkontakte 71,71' und die Vorlaufkontakte 72,72' aneinander an,

11 so ist der Stromkreis geschlossen. Bei den in Fig. 7 dargestellten Bauteilen wird ,2 der Strom z.B. über den Anschlußbolzen 15 in den Stromzweig 69 eingespeist 13 und fließt dann durch die Hauptkontakte 71,71' und die Vorlaufkontakte 72,72'

&mgr; in den Federbügel 73 bzw. in den Kontakthebel 52. Vom Lagerende 55 des

15 Kontakthebels 52 aus fließt der Strom über die Litze 81 in die Stromschiene 83.

17 In Fig. 7 befindet sich der Kontakthebel 52 in einer Ausschaltstellung. Dabei

is liegt der Federbügel 73 mit Vorspannung am Hauptkontakt 71' an. Wird der

ig Kontakthebel 52 in seine Kontaktstellung gebracht, treffen zuerst die Vorlauf-

20 kontakte 72,72' aufeinander. Mit geringer zeitlicher Verzögerung treffen die

21 Hauptkontakte 71,71' aufeinander. In der Kontaktstellung des Kontakthebels 52

22 wird der Federbügel 73 vom Hauptkontakt 71' abgehoben. Bei stromdurchflos-

23 senem Stromzweig 69 erfolgt im Bereich des Hauptkontaktes 71 und des Vor-

24 laufkontaktes 72 eine Stromteilung. Die Stromteilung ist abhängig vom Wider-

25 stand der einzelnen Bauelemente. Der größere Anteil des Stromes fließt über

26 den Kontakthebel 52.

27 Die Vorlaufkontakte 72,72' haben gute Abbrandeigenschaften und deshalb

28 einen höheren Kontaktwiderstand. Die Hauptkontakte 71,71' haben einen ge-

29 ringen Kontaktwiderstand, sind jedoch gegen Lichtbogenbeanspruchung anfäl-

30 liger.

31 Bei der Überführung des Kontakthebels 52 in seine Ausschaltstellung werden

32 zuerst die Hauptkontakte 71,71' getrennt. Durch den entstehenden Lichtbogen

33 wird der Gesamtwiderstand kurzzeitig erhöht. Mit geringer zeitlicher Verzöge-

34 rung werden die Vorlaufkontakte 72,72' voneinander getrennt. Der Hauptlicht-

35 bogen entsteht daraufhin zwischen dem Kontaktbereich der Vorlaufkon-

36 takte 72,72'. Der Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten 71,71' erlischt zu-

37 vor. Die entstehenden Lichtbögen werden durch in den Figuren nicht darge-

38 stellte Löschbleche gekühlt, um die Löschzeiten zu verkürzen.

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Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 10

2 Der weitere Stromverlauf läßt sich ausgehend von den Erklärungen in Fig. 7

3 anhand von Fig. 8 und Fig. 9 erläutern. Der durch die Schienenverlängerung 82

4 und die Stromschiene 83 fließende Strom verzweigt sich in einer aus einem Bi-

5 metall 85 und einem Nebenschlußstrompfad 86 bestehenden Parallelschaltung, &bgr; Im Bereich einer Trägerkonsole 87 summieren sich die beiden Teilströme wie-

7 der. Die Trägerkonsole 87 enthält eine zylindrische Bolzenöffnung 70' ent-

8 sprechend dem Stromzweig 69 (Fig. 7). Die Bolzenöffnung 70' dient der form-&bgr; schlüssigen und elektrisch kontaktierenden Verbindung mit dem Anschlußbolio zen 15' (Fig. 4).

12 Anhand von Fig. 9 wird der Aufbau der Einzelteile der Überstrom-Überwa-

13 chungseinrichtung aus Fig. 8 erklärt.

&mgr; Es handelt sich um eine Bimetallbaugruppe mit einem U-förmig ausgestalteten

is Bimetall 85. Die beiden U-Schenkel 88,88' sind in Längsrichtung 9 angeordnet.

ie Der U-Grund bildet das Bewegungsende 89 des Bimetalls 85 und erstreckt sich

&eegr; in Tiefenrichtung 8. Das Bewegungsende 89 ist in seinem den Bimetallschen-

18 kein 88,88' entfernten Bereich in Querrichtung 5 um 45° gebogen. Dieser ab-

19 gebogene Bereich verläuft in einer parallelen Ebene zu dem ebenfalls um 45°

20 gebogenen Bereich der Schienenverlängerung 82. Die Breite des Bimetalls 85

21 in Tiefenrichtung 8 ist etwas kleiner als die entsprechende Ausdehnung der

22 Schienenverlängerung 82. An den um 45° gebogenen Bereich des Bewe-

23 gungsendes 89 schließt sich ein Bimetallvorsprung 90 an. In Querrichtung 5

24 gesehen ist der Bimetallvorsprung 90 rechteckig ausgestaltet. Er ist in einer zu

25 den Bimetallschenkeln 88,88' parallelen Ebene angeordnet. Der Bimetallvor-

26 sprung 90 hat in Tiefenrichtung 8 eine geringere Ausdehnung als das Bewe-

27 gungsende 89 und ist mittig am Ende des abgebogenen Bereichs des Bewe-

28 gungsendes 89 angeformt. In Montageendstellung der Bimetallbaugruppe sind

29 die Freienden der Bimetallschenkel 88,88' auf den Anschlußbolzen 15' hin ge-

30 richtet. Diese Freienden sind etwa quadratisch geformte Kontaktenden 91,91'.

31 Die Kontaktenden 91,91' sind gegenüber dem übrigen Bereich der Bimetall-

32 schenkel 88,88' in Richtung der Stromschiene 83 versetzt angeordnet. In Mon-

33 tageendstellung deckt die Stromschiene 83 in Querrichtung 5 gesehen den Bi-

34 metallschenkel 88 ab.

35 Der Nebenschlußstrompfad 86 ist ebenfalls U-förmig gestaltet. Der Neben-

36 schlußstrompfad 86 ist in einer zum Bimetall 85 parallelen Ebene angeordnet.

37 Der U-Grund des Nebenschlußstrompfades 86 übersteht die beiden Neben-

38 schlußschenkel 92,92' in Tiefenrichtung 8. Seine Ausdehnung in diese Richtung

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Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite \ 9

&igr; ist etwas größer als die entsprechende Ausdehnung der Schienenverlänge-

2 rung 82. Die beiden Nebenschlußschenkel 92,92 und die sich daran anschlie-

3 ßenden Schenkelenden 93,93' entsprechen in Umrißform und Anordnung etwa

4 den Bimetallschenkeln 88,88' sowie deren Kontaktenden 91,91'. Die Schen-

5 kelenden 93,93' sind jedoch um Kontaktstücke 94,94' verlängert. Das Schen-

6 kelende 93' ist mittels des Kontaktstückes 94' etwa in Längsrichtung 9 verlän-

7 gert. Das Kontaktstück 94' ist jedoch vom Bimetall 85 weggerichtet abgebogen.

8 In Querrichtung 5 gesehen ist das Kontaktstück 94' etwa quadratisch.

9 Das Schenkelende 93 weist im Vergleich zum zugehörigen

10 Nebenschlußschenkel 92 in Tiefenrichtung 8 eine größere Ausdehnung auf.

11 Daran schließt sich rechtwinklig abgebogen und auf die Stromschiene 83 ge-

12 richtet das Kontaktstück 94 an. In Tiefenrichtung 8 gesehen ist die Umrißform is des Kontaktstückes 94 im wesentlichen rechteckig. Das Kontaktstück 94 ist in

14 seinem mittleren Bereich von einer rechteckigen Kontaktöffnung 95 in Tiefen-

15 richtung 8 durchbrochen (Fig. 10). Die in Montageendstellung dem Gehäuse-

16 deckel 3 abgewandte Oberfläche der Stromschiene 83 enthält, wie bereits in &igr;? Fig. 7 erwähnt, eine Mehrzahl von Nuten und Ausbuchtungen. In dem der

is Schienenverlängerung 82 abgewandten Bereich der Stromschiene 83 ist die

19 sich in Tiefenrichtung 8 erstreckende Kontaktausbuchtung 96 angeformt. Seine

20 Umrißform ist an die Umrißform der Kontaktöffnung 95 derart angepaßt, daß im

21 Montageendzustand eine formschlüssige Verbindung zwischen Strom-

22 schiene 83 und Kontaktstück 94 hergestellt ist.

23 Das Schenkelende 93 ist in seinem dem Schenkelende 93' zugewandten Be-

24 reich von einer Schraubenöffnung 97 in Querrichtung 5 durchbrochen. Seine

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

26 kelende 93' zugewandten Konkavseite. Die Schraubenöffnung 97 ermöglicht,

27 daß im Montageendzustand eine Justierschraube 98 mit ihrem Isolierstift 99

28 das Schenkelende 93 berührungslos durchgreifen und auf das Kontaktende 91

29 des Bimetalls 85 einwirken kann. Der zylindrische Isolierstift 99 ist zentral an

so der dem Bimetall 85 zugewandten Stirnseite der Justierschraube 98 angeformt.

si Die Wirkrichtung der Justierschraube 98 entspricht der Querrichtung 5. Die Ju-

32 stierschraube 98 ist in einer Gewindebohrung 100 gelagert. Die Gewindeboh-

33 rung 100 durchbricht einen stromlosen Zweig 101 der Trägerkonsole 87 in

34 Querrichtung 5. In dieser Richtung hat der Zweig 101 die Umrißform einer

35 rechteckigen Platte. Im Bereich seiner dem Nebenschlußschenkel 92 zuge-

36 wandten Eckkante und dazu diagonal gegenüberliegenden Eckkante ist der

37 Zweig 101 jeweils rechteckförmig ausgespart.

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 20

&igr; In Tiefenrichtung 8 ist neben dem stromlosen Zweig 101 eine Neben-

2 schlußkontaktfläche 102 an der Trägerkonsole 87 einstückig angeformt. Die

3 Umrißform der Nebenschlußkontaktfläche 102 ist in Querrichtung 5 gesehen im

4 wesentlichen rechteckig. Während der stromlose Zweig 101 in Montageends stellung parallel zum Schenkelende 93 des Nebenschlußstrompfades 86 an-

6 geordnet ist, ist die Nebenschlußkontaktfläche 102 in Richtung Strom-

7 schiene 83 abgebogen. Die Nebenschlußkontaktfläche 102 und das gegenüber &bgr; dem Schenkelende 93' ebenfalls abgebogene Kontaktstück 94' sind in zuein-

9 ander parallelen Ebenen angeordnet. Am Freiende der Nebenschlußkontakt-

10 fläche 102 ist eine parallel zur Stromschiene 83 verlaufende Bimetallkontakt-

11 fläche 103 einstückig angeformt. In Querrichtung 5 gesehen ist die Bimetall-

12 kontaktfläche 103 quadratisch. Die plattenartige Bimetallkontaktfläche 103

13 übersteht die Nebenschlußkontaktfläche 102 in Tiefenrichtung 8 auf der dem

14 Zweig 101 abgewandten Seite.

is Der Zweig 101 und die Nebenschlußkontaktfläche 102 sind über ein Boden-

16 stück 104 miteinander verbunden. Das Bodenstück 104 ist in Längsrichtung 9

17 rechteckig. Das Bodenstück 104 ist der Teil der Trägerkonsole 87, an dem der is Anschlußbolzen 15' in Montageendstellung elektrisch kontaktiert ist. Zu diesem ig Zweck ist das Bodenstück 104 von der zylindrischen Bolzenöffnung 70' in

20 Längsrichtung 9 durchbrochen.

22 In Montageendstellung ist das der Schienenverlängerung 82 abgewandte

23 Schienenende 105 mit dem Kontaktende 91 des Bimetalls 85 verschweißt. Die

24 Kontaktausbuchtung 96 der Stromschiene 83 ist durch einen Formschluß mit

25 dem Kontaktstück 94 des Nebenschlußstrompfades 86 elektrisch kontaktiert.

26 Das Kontaktende 91' des Bimetalls 85 ist mit der Bimetallkontaktfläche 103

27 verschweißt. Gleiches gilt für das Kontaktstück 94' des Nebenschluß-

28 strompfades 86 und die Nebenschlußkontaktfläche 102. Die einander zuge-

29 wandten Stirnseiten des Kontaktendes 91 und des Schenkelendes 93 sind so durch einen Luftspalt voneinander getrennt. Zur zusätzlichen Isolation kann

31 eine Isolierscheibe zwischen diesen beiden Stirnseiten eingebracht sein. Mittels

32 der Justierschraube 98 wird das Kontaktende 91 des Bimetalls 85 druckbeauf-

33 schlagt. Die Bimetallschenkel 88,88' können durch Verstellung der Justier-

34 schraube 98 gegeneinander verspannt werden. Damit wird das Bimetall 85 ju-

35 stiert und es kann eine unterschiedliche Auslöseempfindlichkeit eingestellt se werden.

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 21

&igr; Der gemäß den Erläuterungen in Fig. 7 fließende Strom wird im Bereich des

2 Schienenendes 105 aufgeteilt. Ein Teil fließt durch das Bimetall 85 vom Kon-

3 taktende 91 zum Kontaktende 91'. Der andere Stromanteil fließt durch den

4 Nebenschlußstrompfad 86 vom Kontaktstück 94 zum Kontaktstück 94'. Im Be-

5 reich der Nebenschlußkontaktfläche 102 der Trägerkonsole 87 summieren sich

6 die beiden Teilströme wieder. Das Bimetall 85 ist derart beschaffen, daß das

7 Bewegungsende 89 bei Überstrom in Richtung auf den Ne-

8 benschlußstrompfad 86 ausgelenkt wird. Dies entspricht der Auslenkseite 156 &bgr; Fig. 8. Die entgegengesetzte Richtung entlang der Querrichtung 5 entspricht &iacgr;&ogr; der Rückseite 157. Die thermische Auslenkbewegung wird durch eine auf den

11 Bimetallschenkel 88 wirkende magnetische Kraft unterstützt. Stromschiene 83

12 und Bimetallschenkel 88 wirken wie zwei parallele, vom Strom gegensinnig

13 durchflossene Leiter. Solche Leiter stoßen sich aufgrund der magnetischen &eegr; Kraftwirkung ab.

is Der Nebenschlußschenkel 92 und der Bimetallschenkel 88 wirken wie zwei

ie parallele, vom Strom gleichsinnig durchflossene Leiter. Solche Leiter ziehen

&eegr; sich aufgrund der magnetischen Kraftwirkung an. Die Auslenkbewegung des

is Bimetalls 85 aufgrund der magnetischen Kraftwirkung unterstützt die thermi-

19 sehe Auslenkbewegung des Bimetalls 85. Die Auslöseempfindlichkeit des

20 Schutzschalters ist vergrößert.

21 Die in Fig. 8 und in Fig. 9 dargestellte Bimetallbaugruppe ist für Stromstärken

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

23 strompfad 86 erfolgt eine Stromteilung, die eine Querschnittsverkleinerung des

24 Bimetalls 85 ermöglicht. Mit der Querschnittsverkleinerung kann die magneti-

25 sehe Kraftwirkung besser ausgenutzt werden.

27 Anhand von Fig. 4 bis Fig. 6 werden die Betriebsstellungen des Schutzschal-

28 ters 1 erläutert.

2fl In Fig. 4 ist der Kontakthebel 52 in seiner Kontaktstellung. Die Hauptkon-

30 takte 71,71' und die Vorlaufkontakte 72,72' liegen mit ihren einander zuge-

31 wandten Stirnseiten aneinander an, so daß der Stromkreis innerhalb des

32 Schutzschalters 1 geschlossen ist. Das aus dem Kniehebel und dem Kontakt-

33 hebel 52 bestehende Schaltschloß ist geschlossen. Der aus den beiden Hebeln

34 47 und 48 gebildete Kniehebel befindet sich hierbei in seiner Streckstellung. Die

35 Begrenzungsnase 50 und der Nasenanschlag 51 verhindern, daß der Kniehe-

36 bei über seine Strecklage hinaus gespannt wird.

37 Der Kontakthebel 52 wird am Kontakthebellager 58 geführt. Die Kontaktdruckse feder 60 wirkt mit ihrer Federkraft in Längsrichtung 9 mittels der Druckplatte 61

(4.Junl 19S2)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 22

&igr; auf die Kontakthebelnoppe 59 des Kontakthebels 52 ein. Dadurch wird der

2 Kontakthebel 52 mit dem Schwenklager 54 als Drehachse im Uhrzeigersinn

3 gedreht. Gleichzeitig drückt das Kontakthebelende 53 des Kniehebels den

4 Kontakthebel 52 mit dem Kontakthebellager 58 als Drehachse im Uhrzeigersinn &bgr; in Richtung der Anschlußbolzen 15,15'. Dadurch wird an den Hauptkontak-

6 ten 71,71' sowie an den Vorlaufkontakten 72,72' ein ausreichender Kontakt-

7 druck erzeugt. Die Stellung des Anzeigehebels 64 ist von der Stellung der

&bgr; Kontaktdruckfeder 60 abhängig. Beide Baueile sind über den Drehpunkt 65

9 miteinander verbunden. Bei einer Bewegung der Kontaktdruckfeder 60 in

10 Längsrichtung 9 wird der Anzeigearm 67 um den Zapfen 66 als Drehachse ge-

11 dreht. Je nach Stellung der Kontaktdruckfeder 60 und damit des Kontakthe-

12 bels 52 ist im Sichtfenster 14 ein bestimmter Teilbereich der Anzeigefläche

13 erkennbar. Im Sichtfenster wird demnach angezeigt, ob der Stromkreis geöffnet

14 oder geschlossen ist.

ie Der Antriebshebel 39 befindet sich in Fig. 4 in seiner Einschaltstellung. Er wird

&igr;? durch die Haltekraft des Schaltantriebs 17 in seiner Einschaltstellung gehalten.

is Die magnetische Flußrichtung innerhalb des Schaltantriebs 17 ist derart ausge-

19 richtet, daß der Anker 19 mit einer Stirnseite am Kegelstumpf 37 des Topf-

20 deckeis 23 anliegt.

21 Um die Haltekraft des Schaltantriebs zu verbessern, ist zusätzlich eine Dreh-

22 feder 106 vorgesehen. Sie ist an dem gehäusefesten und in Tiefenrichtung 8

23 verlaufenden Bolzen 107 fixiert. Der eine Federschenkel ist an einer Nocke

24 des Antriebshebels 39 abgestützt. Die Nocke 108 ist am dem Verklinkungshe-

25 bei 45 abgewandten Ende des Antriebshebels 39 angeformt. Der zweite Fe-

26 derschenkel liegt an einem ebenfalls gehäusefesten und in Tiefenrichtung 8

27 verlaufenden Gehäusezapfen 109 an. Die Kraftwirkung der Drehfeder 106 ist

28 der Magnetkraft des Schaltantriebs 17 in der Einschaltstellung des Antriebs-

29 hebeis 39 gleichgerichtet. Während der Überführung des Kontakthebels 52 in so seine Ausschaltstellung (Fig. 5) muß die Magnetkraft dem Druck der Drehfe-

31 der 106 entgegenwirken. In diesem Fall ist aber die vom Schaltschloß gefor-

32 derte Kraft gering. In Fig. 4 liegt die Verklinkungsplatte 43 in der Verklinkungs-

33 kerbe 44 ein. Dadurch sind Antriebshebel 39 und Verklinkungshebel 45 mit-

34 einander verklinkt. Dies gewährleistet bei den Verhältnissen in Fig. 3 eine sta-

35 bile Streckstellung des Kniehebels und ein zuverlässiges Verbleiben des Kon-

36 takthebels 52 in seiner Kontaktstellung.

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 23

&igr; In Fig. 5 befindet sich der Antriebshebel 39 in seiner Ausschaltstellung. Hierzu

2 wird das Magnetfeld der Spulen 28,28' ausgehend von den Verhältnissen in

3 Fig. 4 umgepolt. Die Spulen 28,28' erhalten dabei einen Stromimpuls von

4 etwa 30 ms. Der Anker 19 bewegt sich daraufhin in Axialrichtung 20 auf den

5 Kegelstumpf 37' des Topfbodens 22 zu und wird nach dem Stromimpuls nur

6 durch die Kraftwirkung des Dauermagneten 18 in seiner neuen Schaltstellung

7 gehalten. Der Antriebshebel 39 wird dadurch mit der Antriebshebelachse 41 als &bgr; Drehachse entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und in seine Ausschaltstellung &bgr; überführt. Ein am Antriebshebel 39 angeformter Druckarm 110 druckbeauf-

10 schlagt in der Ausschaltstellung des Antriebshebels 39 den Schaltknopf eines

11 Zusatzschalters 111. Während der Überführung in seine Ausschaltstellung

12 bleibt der Antriebshebel 39 mit dem Verklinkungshebel 45 verklinkt. Der Knie-

13 hebel ist in seine Knickstellung überführt. Unter dem Druck der Kontaktdruck-

14 feder 60 wird der Kontakthebel 52 mit dem Kontakthebellager 58 als Drehachse is entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und in seine Ausschaltstellung überführt. ie Ein Entklinken von Antriebshebel 39 und Verklinkungshebel 45 ist nicht mög-

17 lieh, da der Verklinkungshebel 45 mittels einer in den Figuren nicht dargestell-

18 ten Drehfeder um die Kniegelenkachse 46 im Uhrzeigersinn derart gedreht ie wird, daß er das Verklinkungsende 42 des Antriebshebels 39 druckbeauf-

20 schlagt. Die nicht dargestellte Drehfeder ist an der Kniegelenkachse 46 gela-

21 gert. Weiterhin liegt der Verklinkungshebel 45 mit seiner dem Kontakthebel 52

22 zugewandten Oberfläche am Nasenanschlag 51 und mit dem Ende seines

23 Schaltarmes 155 an einem ortsfest fixierten Hilfsschalter 112 an. Eine Drehung

24 des Verklinkungshebels 45 um die Kniegelenkachse 46 entgegen dem

25 Uhrzeigersinn ist demnach zusätzlich erschwert. Der Verklinkungshebel 45

26 verbleibt zuverlässig in seiner zur Querrichtung 5 parallelen Lage.

27 Während der Ausschaltstellung des Antriebshebels 39 druckbeaufschlagt das

28 dem Hilfsschalter 112 zugewandte Ende des Schaltarmes 155 einen Schalt-

29 knopf 113 des Hilfsschalters 112.

31 Fig. 6 zeigt die Verhältnisse der Mechanik des Schutzschalters 1 nach der

32 Freiauslösung durch das Bimetall 85.

33 Das Bimetall 85 durchgreift mit seinem Bimetallvorsprung 90 einen parallel zur

34 Querrichtung 5 gehäusegelagerten Schieber 114 im Bereich seines einen An-

35 triebsendes. Das in Querrichtung 5 gegenüberliegende Antriebsende des

se Schiebers 114 ist von einem Antriebsarm 115 eines Winkelhebels 116 durch-

37 setzt. Der Winkelhebel 116 besteht im wesentlichen aus dem Antriebsarm 115

38 und einem dazu senkrecht angeordneten und etwa in Querrichtung 5 verlau-

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 24

&igr; fenden Entkiinkungsarm 117. Der Winkelhebel 116 ist mit einer kreisförmigen

2 Verlängerung des Entklinkungsarms 117 im Bereich der Schnittpunkte beider

3 Arme 115,117 um eine Winkelhebelachse 118 drehbar gelagert. Der Winkel-

4 hebel 116 wird durch eine nicht dargestellte Feder im Uhrzeigersinn gedreht.

5 Der Schieber 114 wird dabei durch den Antriebsarm 115 in Richtung Hilfs—

6 schalter 112 bewegt.

8 Der Antriebsarm 115 und der Bimetallvorsprung 90 des Bimetalls 85 liegen je-

9 weils in Aussparungen des Schiebers 114 ein. Der Bimetallvorsprung 90 hat

10 innerhalb der ihm zugeordneten Aussparung des Schiebers 114 je nach Ju-

11 stierpunkt und Umgebungstemperatur eine andere Lage. Um den Schieber

12 nicht ungewollt durch veränderte Umgebungstemperaturen anzutreiben, kann

13 der Antriebsarm 115 des Winkelhebels 116 z.B. aus einem Kompensationsbi-H metall bestehen.

ie Ausgehend von den Funktionsstellungen der Mechanik des Schutzschalters 1

&eegr; in Fig. 4 wird der Bimetallvorsprung 90 im Überstromfall in Richtung des Ne-

18 benschlußstrompfades 86 ausgelenkt. Der Schieber 114 wird in die gleiche

ie Richtung angetrieben. Dadurch wird der Winkelhebel 116 um die Winkelhebe-

20 lachse 118 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Der Entkiinkungsarm 117 des

21 Winkelhebels 116 schlägt an der ihm zugewandten Oberfläche des Schalt-

22 armes 155 an und druckbeaufschlagt den Verkiinkungshebei 45 in diesem Be-

23 reich. Der Verkiinkungshebei 45 wird um die Kniegelenkachse 46 entgegen

24 dem Uhrzeigersinn gedreht. Verklinkungsplatte 43 und Verklinkungskerbe 44

25 geraten außer Eingriff, was zu einer Entklinkung von Antriebshebel 39 und

26 Verkiinkungshebei 45 führt. Der Antriebshebel 39 verbleibt dabei in seiner Ein-

27 schaltstellung. Aufgrund der Entklinkung führt der Verkiinkungshebei 45 in

28 Fig. 6 dieselbe Bewegung in Richtung Schaltknopf 113 aus wie bei der Über-

29 führung des Antriebshebels 39 von seiner Einschaltstellung (Fig. 4) in seine

30 Ausschaltstellung (Fig. 5).

31 Die Überführung des Kontakthebels 52 in seine Ausschaltstellung bei der

32 Freiauslösung durch das Bimetall 85 nach dem Entklinken von Antriebshe-

33 bei 39 und Verkiinkungshebei 45 entspricht den Erläuterungen in Fig. 5.

35 Anstatt des Bimetalls 85 können auch Sensoren verwendet werden, um den

se Schutzschalter 1 von seiner Einschaltstellung in seine Ausschaltstellung zu

37 schalten. Der Sensor ist elektrisch parallel zum Hilfsschalter 112 geschaltet und

38 löst bei Über- oder Unterschreiten vorgegebener Werte die Schaltfunktion aus.

(4. Juni 1892)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 25

&igr; Derartige Sensoren können z.B. Temperaturfühler, Druckmesser, Be-

2 schleunigungsfühler, Drehzahlmesser oder Hallsonden sein.

4 Anhand von Fig. 11 ist die Verbindungsstelle zwischen der Schaltmechanik und

5 dem elektromagnetischen Schaltantrieb 17 erläutert.

&bgr; Das dem Antriebshebel 39 zugewandte Ende der Schaltstange 21 ist mit dem

7 Stangengewinde 119 versehen. Das Stangengewinde 119 greift in ein Innen-

8 gewinde 120 des Kopplungsgliedes 38 ein. Das Innengewinde 120 durchbricht

&bgr; in Längsrichtung 5 zentral eine Basisplatte 121. Die Basisplatte 121 ist in Quer-

10 richtung 5 gesehen quadratisch. Im Montageendzustand ist die Basisplatte 121

11 senkrecht zur Längserstreckung der Schaltstange 21 angeordnet. Die Basis-

12 platte 121 ist Bestandteil des Kopplungsgliedes 38. An den beiden sich in

13 Längsrichtung 9 erstreckenden Außenkanten der Basisplatte 121 ist jeweils ein U senkrecht zur Basisplatte 121 und in Querrichtung 5 verlaufender Anteil des

15 Kopplungsgliedes 38 angeformt. Diese Anteile sind in Richtung auf den An-

16 triebshebel 39 konisch geformt und im Bereich der Konusspitze etwa halb-

17 kreisförmig abgerundet. Diese Anteile sind in Tiefenrichtung 8 jeweils von einer is Kopplungsbohrung 122,122'durchbrochen.

2o Im Montageendzustand flankieren die Bereiche des Kopplungsgliedes mit den

2. Kopplungsbohrungen 122,122' den Antriebshebel 39. In diesem Bereich ist der

22 Antriebshebel 39 mit einer Kopplungsachsenöffnung 123 versehen. Die Kopp-

23 lungsbohrungen 122,122' und die Kopplungsachsenöffnung 123 sind im Mon-

24 tageendzustand von der Kopplungsachse 40 durchsetzt. Der Durchmesser der

25 Kopplungsbohrungen 122,122' ist kleiner als derjenige der Kopplungsachsen-

26 Öffnung 123. Durch diesen Unterschied werden Toleranzen, die sich während

27 des Betriebs des Schutzschalters 1 einstellen, ausgeglichen. Die Achse 40

28 durchsetzt im Montageendzustand ebenfalls zwei Zwischenhebelbohrun-

29 gen 124,124' eines Zwischenhebels 125. Die Zwischenhebelbohrun-

30 gen 124,124' durchbrechen jeweils zugehörige Flankierungsteile 126,126'.

32 Die parallel zueinander angeordneten Flankierungsteile 126,126' sind Be-

33 standteile des Zwischenhebels 125. Sie sind in Längsrichtung 9 konisch aus-

34 gestaltet mit etwa halbkreisförmig, der Nocke 108 des Antriebshebels 39 zuge-

35 wandten Konusspitze. Die Flankierungsteile 126,126' flankieren im Monta-

36 geendzustand außenseitig die Bereiche der Kopplungsbohrungen 122,122' des

37 Kopplungsgliedes 38. Das Flankierungsteil 126 ist außerdem mit einer Lager-

38 bohrung 127 versehen. Die entsprechende Bohrung im Flankierungsteil 126' ist

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 26

&igr; in Fig. 11 nicht dargestellt. Eine Zwischenhebelachse 128 durchgreift im Mon-

2 tageendzustand die Lagerbohrung 127 des Flankierungsteiles 126 und die

3 entsprechende Bohrung des Flankierungsteiles 126' sowie ein Zwischenhebel-

4 lager 129. Das Zwischenhebellager 129 durchbricht den Antriebshebel 39 und

5 ist der Umrißform der Zwischenhebelachse 128 angepaßt. Die Flankierungs-

6 teile 126,126' tangieren den Antriebshebel 39 außenseitig im Bereich seines &tgr; Zwischenhebellagers 129. Der Zwischenhebel 125 ist dadurch im Monta-

8 geendzustand am Antriebshebel 39 gelagert. Die Flankierungsteile 126,126'

9 sind durch ein senkrecht zu diesen angeordnetes Basisteil 130 verbunden. Das

10 Basisteil 130 ist in Querrichtung 5 quadratisch geformt mit einer zentralen

11 Schenkelbohrung 131. In Längsrichtung 9 gesehen ist das Basisteil 130 U-för-

12 mig mit auf den Antriebshebel 39 gerichteten Freienden der U-Schenkel. Die

13 U-Schenkel des Basisteils 130 bilden teilweise die Verbindungsstellen zwi-

14 sehen Basisteil 130 und Flankierungsteilen 126,126'.

ie Im mittleren Bereich des Antriebshebels 39 liegt in Querrichtung 5 eine Aus-

17 gleichsfeder 132 ein. Im Montageendzustand druckbeaufschlagt sie die dem

ie Antriebshebel 39 zugewandte Fläche des Basisteils 130. Die Ausgleichsfe-

ie der 132 ist so abgestimmt, daß der Anker 19 mit seinen den Kegelstümp-

20 fen 37,37' zugewandten Stirnflächen an diesen unmittelbar anliegen kann.

21 Zu Beginn oder während des Betriebes des Schutzschalters 1 auftretende Fer-

22 tigungstoleranzen zwischen Schaltschloss und Schaltantrieb 17 können durch

23 die Schaltstange 21 ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck greift z.B. ein

24 Schraubendreher in den Justierschlitz 34 der Schaltstange 21 ein.

25 Schaltstange 21, Kopplungsglied 38, Zwischenhebel 125, Ausgleichsfeder 132,

26 Drehfeder 106 und Antriebshebel 39 wirken derart zusammen, daß das Spiel

27 zwischen Antriebshebel 39 und Verklinkungshebel 45 ausgeglichen wird, um

28 ein sicheres Ver- und Entklinken dieser beiden Bauteile zu gewährleisten.

& Außerdem kann durch Drehen der Schaltstange 21 der Luftspalt zwischen dem

so Anker 19 und dem Kegelstumpf 37 bzw. dem Kegelstumpf 37' konstant klein-

31 gehalten werden, um eine konstante Magnetkraft zu erzielen.

33 Der sich am Gehäusezapfen 109 abstützende Schenkel der Drehfeder 106

34 durchgreift in Montageendstellung die Ausgleichsfeder 132 und die Schenkel-

35 bohrung 131 (Fig. 4).

37 Die Nocke 108 begrenzt die Längsausdehnung des Antriebshebels 39 an seise nem dem Verklinkungshebel 45 abgewandten Ende (Fig. 4). Die Nocke 108 hat

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seilt, 27

&igr; in Tiefenrichtung 8 eine kreisrunde Umrißform mit einer halbkreisförmigen Ver-

2 längerung an einem Teil des Umfanges. An der äußersten Längsausdehnung

3 des Antriebshebels 39 ist die Nocke 108 abweichend von dem kreisförmigen

4 Umriß etwa in Querrichtung 5 abgeflacht. Die Nocke 108 ist in Tiefenrich-

5 tung 108 von einer Bohrung durchsetzt. In die Nocken 108 mehrerer Antriebs-

6 hebel 39 kann eine gemeinsame Achse eingeführt werden, so daß eine me-

7 chanische Koppelung mehrerer Schutzschalter 1 entsteht. Die Nocke 108 ist in &bgr; Tiefenrichtung 8 breiter ausgestaltet als der sich anschließende Bereich des

9 Antriebshebels 39.

11 Die der Schaltstange 21 zugewandte Oberfläche dieses Bereiches des An-

12 triebshebels 39 ist in Längsrichtung 9 ausgespart. In Querrichtung 5 gesehen

13 ist diese Aussparung 133 U-förmig. Der Antriebshebel 39 wird dadurch von der &eegr; Schaltstange 21 während seiner Drehbewegungen nicht behindert. An den mit is der Aussparung 133 versehenen Bereich des Antriebshebels 39 schließt sich

ie ein in Tiefenrichtung 8 verbreiterter Bereich an. In diesen Bereich ist die Aus-

17 gleichsfeder 132 eingesetzt. Der Antriebshebel 39 ist mittels einer Hebelach-

18 senbohrung 134 an der gehäusefesten Antriebshebelachse 41 gelagert. In ie diesem Bereich ist die Aufbauhöhe des Antriebshebels 39 in Querrichtung 5

20 gegenüber dem nockenseitigen Ende des Antriebshebels 39 vergrößert. Im

21 Bereich der Hebelachsenbohrung 134 ist der Druckarm 110 einstückig ange-

22 formt. Er ist mit seinem dem Antriebshebel 39 zugewandten Ende in Tiefen-

23 richtung 8 angeordnet und knickt in Richtung seines Freiendes senkrecht, etwa

24 in Längsrichtung 9 verlaufend, ab. Das Freiende des Druckarmes 110 ist in

25 Querrichtung 5 gegenüber dem übrigen Bereich des Druckarms 110 verbreitert.

26 Die dem Zusatzschalter 111 zugewandte Oberfläche des Freiendes des

27 Druckarmes 110 ist etwa halbkreisförmig mit dem Zusatzschalter 111 zuge-

28 wandter Konvexseite abgerundet.

30 Im Bereich der Hebelachsenbohrung 134 schließt sich mit in Querrichtung 5

31 verringerter Aufbauhöhe der dem Verklinkungshebel 45 zugewandte Arm des

32 Antriebshebels 39 an. Dieser Arm ist gegenüber der den Druckarm 110 tra-

33 genden Außenfläche des Antriebshebels 39 in Tiefenrichtung 8 versetzt ange-

34 ordnet. In dieser Richtung ist seine Breite etwa halb so groß wie die Länge der

35 Hebelachsenbohrung 134. In die dem Verklinkungshebel 45 zugewandte

se Stirnseite des Antriebshebels 39 ist eine in Längsrichtung 9 verlaufende He-

37 belnut 135 eingeformt. Die Nutbreite in Tiefenrichtung 8 ist an die entspre-

38 chende Breite des Verklinkungshebels 45 im Bereich seiner Verklinkungs-

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 28

&igr; kerbe 44 angepaßt. Unmittelbar neben der Hebelnut 135 ist der Antriebshe-

2 bei 39 in Querrichtung 5 von einer Hebelbohrung 136 durchbrochen. In die

3 Hebelbohrung 136 kann z.B. eine Schraube eingesetzt werden, um die Ver-

4 klinkungsplatte 43 mit dem Antriebshebel 39 zu verbinden (Fig. 4).

e In Fig. 12 ist der einpolige Schutzschalter 1 erkennbar, jedoch mit entfernter

&zgr; Abdeckplatte 10. In dem durch die Abdeckplatte 10 verschließbaren Innenbe-

8 reich ist eine Leiterplatte 137 eingepaßt. Sie ist parallel zu der durch die Quer-

9 richtung 5 und die Längsrichtung 9 aufgespannten Ebene angeordnet. Auf der

10 Leiterplatte 137 befindet sich die gesamte Steuerelektronik 142. Ein Teil der

&eegr; Steuerelektronik 142 ist die Hybridschaltung 138. Auf der Leiterplatte befinden

12 sich ebenfalls die Anschlüsse für den Zusatzschalter 111 und den Hilfsschal-

13 ter 112. Fünf Anschlußleitungen 139 verbinden die Steuerelektronik 142 mit den &eegr; Buchsen 13 des Anschlußblockes 12. Jeweils zwei in Tiefenrichtung 8 neben-

15 einander angeordnete Buchsen 13 sind parallelgeschaltet. Dadurch ist eine

ie elektrische Koppelung mehrerer Schutzschalter 1 möglich.

&eegr; Die Koppelung mehrerer Schutzschalter 1 kann aber auch durch direkte Ver-

18 bindungen der Leiterplatten 137 erfolgen. Zu diesem Zweck sind Gehäusebo-

ie den 2 und Gehäusedeckel 3 mit nicht dargestellten Öffnungen versehen, damit

zo die das gleiche elektrische Signal betreffenden Leiterbahnen auf den Leiter-

21 platten 137 mehrerer Schutzschalter 1 über Anschlußdrähte elektrisch parallel

22 geschaltet werden können.

23 Bis auf einen einzigen Anschlußblock 12 für den Anschluß z.B. des externen

24 Schalters 147 sind die übrigen Anschlußblöcke 12 in diesem Fall überflüssig.

26 Im Gehäusedeckel 3 sind vier Gehäusedeckelbohrungen 140 vorgesehen, die

27 mit den Plattenbohrungen 11 der Abdeckplatte 10 korrespondieren.

28 An der dem Gehäusedeckel 3 zugewandten Stirnseite des Gehäusebodens 2 2&bgr; ist im Bereich des elektromagnetischen Schaltantriebs 17 eine nutartige Juso stieröffnung 141 eingeformt. Durch die Justieröffnung 141 kann z.B. ein

31 Schraubendreher in den Justierschlitz 34 der Schaltstange 21 eingreifen, um

32 den Antriebshebel 39 und den Anker 19 zu justieren.

34 In Fig. 13 ist der Aufbau eines dreipoligen Schutzschalters erkennbar. Er ist aus

35 drei einpoligen Schutzschaltern 1 zusammengesetzt. Sämtliche einpolige

se Schutzschalter 1 sind baugleich. Die einpoligen Schutzschalter 1 sind elektrisch

37 oder mechanisch miteinander gekoppelt.

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 29

&igr; Die Nocken 108 der Antriebshebel 39 können von einer gemeinsamen Kopp-

2 lungsstange durchgriffen sein. In diesem Fall können bei einer ausreichenden

3 Kraftübertragung des Antriebshebels 39 die elektromagnetischen Schaltan-

4 triebe 17 der beiden äußeren Schutzschalter 1 entfallen. Die die Nocken 108

5 der Antriebshebel 39 durchgreifende Kopplungsstange stellt eine mechanische &bgr; Koppelung aller Schutzschalter 1 her. Das Auslösen eines Schutzschalters 1

7 bewirkt das gleichzeitige Auslösen der übrigen Schutzschalter 1.

&bgr; Über die Anschlußblöcke 12 können die Ein- und Ausgänge mehrerer einpoli-

9 ger Schutzschalter 1 parallelgeschaltet werden. Bei dieser elektrischen Koppe-

10 lung bewirkt das Auslösen eines einpoligen Schutzschalters 1 durch die

1, Steuerelektronik auch das Auslösen aller übrigen einpoligen Schutzschalter 1.

13 Anhand von dem Blockschaltbild in Fig. 14 wird die interne Schutzschalter-

u Steuerung des einpoligen Schutzschalters 1 erläutert.

is Die Steuerelektronik 142 ist sowohl für Gleichspannung (z.B. 28 Volt) als auch

ie für Wechselspannung (z.B. 115 V) ausgelegt. Dies wird durch die Spannungs-

17 begrenzung 143 und die interne Stromversorgung 144 erreicht.

18 Der Zusatzschalter 111 ist mit der Schaltstellung des Antriebshebels 39 über &iacgr;&ogr; den Druckarm 110 gekoppelt. Der Hilfsschalter 112 ist mit der Schaltstellung

20 des Kontakthebels 52 über den Verklinkungshebel 45 gekoppelt. Zusatzschal-

21 ter 111 und Hilfsschalter 112 sind über Signalleitungen mit Eingängen einer

22 innerhalb der Steuerelektronik 142 angeordneten Phasenanschnittsteue-

23 rung 145 verbunden. Die Ausgänge der Phasenanschnittsteuerung 145 sind

24 über einen mit "1" bezeichneten Eingang 146 der Steuerelektronik 142 mit ei-

25 nem externen Schalter 147 verbunden. Der Eingang 146 ist an eine Anschluß-

26 leitung 139 (Fig. 12) angeschlossen. Der externe Schalter 147 ist z.B. im

27 Cockpit eines Flugzeugs angeordnet.

28 Die beiden in Reihe geschalteten Spulen 28,28' (Fig. 3) entsprechen im Block-

29 Schaltbild der "bistabilen Schaltspule". Sie erhält ihre Steuerenergie über einen so Impulsgeber 148 und einer diesem nachgeschalteten Transistorvollbrücke 149.

32 Ein Statusmelder 150 zeigt die jeweilige Betriebsstellung des Kontakthebels 52

33 an. Zu diesem Zweck dient ein Mikroschalter als Statusmelder 150. Er ist in

34 Zeichnungsebene von Fig. 4 bis Fig. 6 hinter dem Hilfsschalter 112 angeordnet

35 und deshalb dort nicht dargestellt. Er wird ebenso wie der Hilfsschalter 112 se mittels des Schaltarmes 155 des Verklinkungsarmes 45 geschaltet. Der Sta-37 tusmelder 150 ist mit drei Anschlußleitungen 139 (Fig. 12) verbunden. Mittels se der Buchsen 13 des Anschlußblockes 12 ist eine Anzeigevorrichtung an den

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg SeKo 30

&igr; Statusmelder 150 anschließbar. Dadurch kann z.B. optisch oder akustisch an-

2 gezeigt werden, ob der Stromkreis geöffnet oder geschlossen ist.

3 Bei der elektrischen Koppelung mehrerer Schutzschalter 1 zu einem mehrpha-

4 sigen Schutzschalter ist der Einsatz eines einzigen Statusmelders 150 ausrei-

5 chend.

7 Die Schutzschaltersteuerung reagiert auf ein äußeres Schaltsignal (externer

&bgr; Schalter 147) sowie auf ein inneres Schaltsignal. Das innere Schaltsignal wird

&bgr; durch das Bimetall 85 oder durch einen Sensor ausgelöst. Es ist auch eine

10 Kombination aus Sensor und Bimetall 85 denkbar.

11 Der externe Schalter 147 wird z.B. eingeschaltet. Die Steuerelektronik 142

12 empfängt dadurch am Eingang 146 ein äußeres Schaltsignal. Das äußere

13 Schaltsignal erzeugt über den Impulsgeber 148 und die Transistorvoll-

H brücke 149 einen etwa 30 ms dauernden Stromimpuls für die Spulen 28,28'.

is Der Antriebshebel 39 wird in seine Einschaltstellung gedreht, der Kontakthe-

16 bei 52 gelangt in seine Kontaktstellung (Fig. 4).

17 Wird der externe Schalter 147 ausgeschaltet, erhalten die Spulen 28,28' einen is entgegengesetzten, ebenfalls etwa 30 ms dauernden Stromimpuls. Antriebs-

19 hebel 39 und Kontakthebel 52 werden in ihre Ausschaltstellung überführt

20 (Fig. 5).

21 Wird der Schutzschalter 1 durch Überstrom ausgelöst (Fig. 6), so bewirkt die

22 Kombination der Schaltstellungen von Zusatzschalter 111 und Hilfsschalter 112

23 über die Phasenanschnittsteuerung 145 einen Stromfluß durch den externen

24 Schalter 147. Dieser Strom beträgt etwa den mehrfachen Nennstrom des als

25 Überstromschutzschalter wirkenden externen Schalters 147. Der Antriebshe-

26 bei 39 befindet sich bei Überstromauslösung durch das Bimetall 85 noch in &zgr;? seiner Einschaltstellung (Fig. 6). Der Stromfluß durch den externen Schal-

28 ter 147 bewirkt jedoch, daß dieser ausgelöst wird. Der Stromkreis innerhalb des

29 externen Schalters 147 ist deshalb unterbrochen. Daraufhin liegt am Ein-

30 gang 146 ein elektrisches Signal an, wodurch die Spulen 28,28' über den Im-

31 pulsgeber 148 einen Stromimpuls erhalten. Der Antriebshebel 39 wird in seine

32 Ausschaltstellung gedreht (Fig. 5). Die neue Kombination der Schaltstellungen

33 von Zusatzschalter 111 und Hilfsschalter 112 bewirkt über die

34 Phasenanschnittsteuerung 145, daß am Impulsgeber 148 kein Signal mehr an-

35 liegt. Sobald der externe Schalter 147 wieder eingeschaltet wird, erhalten die se Spulen 28,28' erneut einen Stromimpuls zur Überführung des Antriebshe-

37 bels 39 in seine Einschaltstellung (Fig. 4).

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seütr 31

&igr; In Fig. 15 ist schematisch die elektrische Koppelung dreier einpoliger Schutz-

2 schalter 1 zu einem dreipoligen oder dreiphasigen Schutzschalter dargestellt.

3 Die mit "A1" und "A2" bezeichneten Anschlüsse entsprechen den Anschluß-

4 bolzen 15,15'. An die Anschlußbolzen 15,15' werden die Netzleitung bzw. der

5 elektrische Verbraucher angeschlossen.

6 Bei der elektrischen Koppelung ist ein mit "1a" bezeichneter Parallelein-

7 gang 151 jeweils mit dem Eingang 146 der beiden anderen Schutzschalter 1

&bgr; elektrisch verbunden. Aus Fig. 14 ist zu ersehen, daß Eingang 146 und Paral-

9 leleingang 151 parallelgeschaltet sind. Ein mit "2" bezeichneter Ausgang 152 ist

10 ebenfalls zu einem mit "2a" bezeichneten Parallelausgang 153 parallelge-

11 schaltet (Fig. 14). Der Ausgang 152 ist an eine Anschlußleitung 139 (Fig. 12)

12 angeschlossen. Er ist außerdem mit Masse verbunden.

13 Für die Parallelschaltung des Parallelausganges 153 eines Schutzschalters 1 u und der Ausgänge 152 der anderen Schutzschalter 1 gelten analog die Ausis führungen bezüglich Paralleleingang 151 und Eingänge 146. Wegen der elek-16 irischen Koppelung ist es ausreichend, einen einzigen externen Schalter 147 zu &igr;? verwenden. Die elektrischen Signale an dem Eingang 146 eines Schutzschal-

18 ters 1 werden wegen der Parallelschaltung auch allen anderen Schutzschal-

19 tern 1 zugeführt.

(4. Juni 1992)

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg

Bezugszeichenliste

1 Schutzschalter

2 Gehäuseboden

3 Gehäusedeckel

4 Befestigungsplatte

5 Querrichtung

6 Befestigungsbohrung

7 Befestigungsplattenkante

8 Tiefenrichtung

9 Längsrichtung

10 Abdeckplatte

11 Plattenbohrung

12 Anschlußblock

13 Buchse

14 Sichtfenster 15,15' Anschlußbolzen

16 Trennwand

17 Schaltantrieb

18 Dauermagnet

19 Anker

20 Axialrichtung

21 Schaltstange

22 Topfboden

23 Topfdeckel

24 Außenfläche

25,25' Stangenführungsbohrung 26,26' Litzenbohrung 27,27' Litzenbohrung 28,28' Spule 29,29' Isolationselement 30,30' Isolationselement

31 Fixierstift

32 Nut

33 Stiftbohrung

34 Justierschlitz

35 Abplattung 37,37' Kegelstumpf

38 Kopplungsglied

39 Antriebshebel

40 Kopplungsachse

41 Antriebshebelachse

42 Verklinkungsende

43 Verklinkungsplatte

44 Verklinkungskerbe

45 Verklinkungshebel

46 Kniegelenkachse

47 Hebel

48 Hebel

49 Hebelachse

50 Begrenzungsnase

51 Nasenanschlag

52 Kontakthebel

53 Kontakthebelende

54 Schwenklager

55 Lagerende

56 Kontaktende

57 Längsschlitz

58 Kontakthebellager

59 Kontakthebelnoppe

60 Kontaktdruckfeder

61 Druckplatte

62 Federgehäuse

63 Wange

64 Anzeigehebel

65 Drehpunkt

66 Zapfen

67 Anzeigearm

68 Anzeigefläche

69 Stromzweig 70,70' Bolzenöffnung

(4. Juni 1992

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg

71,71' Hauptkontakt 72,72' Vorlaufkontakt

73 Federbügel

74 Befestigungsende

75 Zapfenöffnung

76 Nietzapfen

77 Freiende

78 Bügelverlängerung 79,79' Federwange

80 Lagerbohrung

81 Litze

82 Schienenverlängerung

83 Stromschiene

84 Schienenschlitz

85 Bimetall

86 Nebenschlußstrompfad

87 Trägerkonsole 88,88' Bimetallschenkel

89 Bewegungsende

90 Bimetallvorsprung 91,91' Kontaktende 92,92' Nebenschlußschenkel 93,93' Schenkelende 94,94' Kontaktstück

95 Kontaktöffnung

96 Kontaktausbuchtung

97 Schraubenöffnung

98 Justierschraube

99 Isolierstift

100 Gewindebohrung

101 Zweig

102 Nebenschlußkontaktfläche

103 Bimetallkontaktfläche

104 Bodenstück

105 Schienenende

106 Drehfeder

107 Bolzen

108 Nocke

109 Gehäusezapfen

110 Druckarm

111 Zusatzschalter

112 Hilfsschalter

113 Schaltknopf

114 Schieber

115 Antriebsarm

116 Winkelhebel

117 Entklinkungsarm

118 Winkelhebelachse

119 Stangengewinde

120 Innengewinde

121 Basisplatte

122,122'Kopplungsbohrung 123 Kopplungsachsenöffnung 124,124'Zwischenhebelbohrung 125 Zwischenhebel 126,126' Flankierungsteil

127 Zwischenhebellagerbohrung

128 Zwischenhebelachse

129 Zwischenhebellager

130 Basisteil

131 Schenkelbohrung

132 Ausgleichsfeder

133 Aussparung

134 Hebelachsenbohrung

135 Hebelnut

136 Hebelbohrung

137 Leiterplatte

138 Hybridschaltung

139 Anschlußleitung

140 Gehäusedeckelbohrung

(4. Juni 1992

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seit«

141 Justieröffnung

142 Steuerelektronik

143 Spannungsbegrenzung

144 Stromversorgung

145 Phasenanschnittsteuerung

146 Eingang

147 externer Schalter

148 Impulsgeber

149 Transistorvollbrücke

150 Statusmelder

151 Paralleleingang

152 Ausgang

153 Parallelausgang

154 Verklinkungsarm

155 Schaltarm

156 Auslenkseite

157 Rückseite

158,158'Anschlußschlitze 159,159'Anschlußschlitze

160 Pfeilrichtung

161 Pfeilrichtung

Claims (1)

1. Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seit3 1

   &igr; 92217-1/8/11/13
   2 4. Juni 1992

   Ansprüche

   &bgr; 1. Mittels eines externen Schalters (147) fernsteuerbarer Schutzschalter (1) mit

   9 - einer Steuerelektronik (142),

   ro - mit einem Schaltantrieb (17)

   11 zur Schwenkung eines Antriebshebels (39) zwischen einer Einschalt- und

   12 einer Ausschaltstellung und

   13 für einen mit einem Festkontakt (71,72) in Kontaktstellung bringbaren

   &mgr; Kontakthebel (52) zum stabilen Schließen und Öffnen eines Stromkreises,

   is wobei der Antriebshebel (39) über einen mit ihm in lösbarer Verklinkung

   ie stehenden Verklinkungshebel (45) ein Schaltschloß schließt und öffnet,

   &igr;? welches den Kontakthebel (52)

   is — bei Schließung gegen den Druck einer Kontaktdruckfeder (60) in seine

   19 Kontaktstellung überführt und

   20 — bei Öffnung zur unter dem Druck der Kontaktdruckfeder erfolgenden

   21 Überführung in seine Ausschaltstellung freigibt und

   22 - mit einem Bimetall (85), welches

   23 — bei Überstrom den Verklinkungshebel (45) entklinkt,

   24 dadurch das Schaltschloß zur Öffnung durch die Kontaktdruckfeder (60)

   25 freigibt und

   26 eine Freiauslösung des Schutzschalters (1) bewirkt,

   27 gekennzeichnet durch

   28 einen Hilfsschalter (112), der

   2&bgr; - bei Freiauslösung des Schutzschalters (1) geschaltet ist und dadurch den

   so Schaltantrieb (17) unter Wiederverklinkung von Antriebshebel (39) und

   31 Verklinkungshebel (45) in die Ausschaltstellung überführt,

   32 - nach Auslösung des Schutzschalters (1) mittels des den Schaltantrieb (17)

   33 in die Ausschaltstellung überführenden externen Schalters (147) bei mit-

   Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seit3

   &igr; einander verklinktem Antriebshebel (39) und Verklinkungsnebel (45) ge-

   2 schaltet ist und

   3 - während der Ausschaltstellung des Schaltantriebs (17) geschaltet bleibt.

   5 2. Schalter nach Anspruch 1,

   6 gekennzeichnet durch

   7 einen vom Antriebshebel (39) in seiner Ausschaltstellung geschalteten

   &bgr; Zusatzschalter (111) zur Freigabe einer Wiedereinschaltung des Schutz-

   &bgr; schalters (1) durch den externen Schalter (147).

   11 3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2,

   12 gekennzeichnet durch

   13 einen elektromagnetischen Schaltantrieb (17) mit einer in Axialrichtung (20)

   14 verschiebbaren Schaltstange (21).

   ie 4. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   &igr;? dadurch gekennzeichnet,

   ie daß der Antriebshebel (39) ein am Schaltergehäuse drehbar gelagerter,

   ie zweiarmiger Schwenkhebel ist,

   20 - an dessen Antriebsende die Schaltstange (21) angelenkt ist und

   21 - dessen anderes Ende als Verklinkungsende (42) mit dem Verklinkungs-

   22 hebel (45) verklinkbar ist.

   24 5. Schalter nach Anspruch 4,

   25 dadurch gekennzeichnet,

   26 daß der Antriebshebel (39) über ein Kopplungsglied (38) und einen Zwi-

   27 schenhebel (125) an die Schaltstange (21) angelenkt ist.

   29 6. Schalter nach Anspruch 5,

   so dadurch gekennzeichnet,

   31 daß die Schaltstange (21) Justiermittel (34,35,119) zur Justierung des

   32 Antriebshebels (39) und des Ankers (19) enthält.

   34 7. Schalter nach Anspruch 4, ??

   35 dadurch gekennzeichnet,

   se daß der verklinkte Antriebshebel (39) mit seinem Verklinkungsende (42) nach

   37 Art etwa der Schneide eines Schneidenlagers in einer Verklinkungs-

   38 kerbe (44) des Verklinkungshebels (45) einliegt.

   Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seito

   2 8. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   3 dadurch gekennzeichnet,

   4 daß der Verklinkungshebel (45) am Schaltschloß drehbar gelagert ist und an

   5 einem Ende die Verklinkungskerbe (44) trägt.

   7 9. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   &bgr; dadurch gekennzeichnet,

   9 daß das Schaltschloß einen mit einem kontakthebelfernen Ende am Gehäuse

   10 gelagerten Kniehebel (47,48) enthält.

   12 10. Schalter nach Anspruch 8,

   13 dadurch gekennzeichnet,

   14 daß der Verklinkungshebel (45) am Kniegelenk des Kniehebels (47,48) ge-

   15 lagert ist.

   &igr;? 11. Schalter nach Anspruch 9 oder 10,

   is dadurch gekennzeichnet,

   19 daß der Kniehebel (47,48) den Kontakthebel (52) mit seinem Kontakthe-

   20 beiende (53) beaufschlagt.

   22 12. Schalter nach Anspruch 11,

   23 gekennzeichnet durch

   24 ein Schwenklager (54) zwischen Kontakthebel (52) und Kontakthe-

   25 beiende (53) des Kniehebels (47,48).

   27 13. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   28 dadurch gekennzeichnet,

   29 daß der Kniehebel (47,48)

   so - bei in Kontaktstellung befindlichem Kontakthebel (52) bzw. bei geschlos-

   31 senem Schaltschloß seine Streckstellung und

   32 - bei in Ausschaltstellung befindlichem Kontakthebel (52) bzw. bei geöffne-

   33 tem Schaltschloß seine Knickstellung einnimmt und

   34 daß sich die Hebel (47,48) des Kniehebels sowohl in dessen Streck- als

   35 auch in dessen Knickstellung auf derselben Seite außerhalb ihrer ge-

   36 streckten Totpunktlage befinden.

   Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seito 1

   &igr; 14. Schalter nach Anspruch 13,

   2 gekennzeichnet durch

   3 an den Hebeln (47,48) des Kniehebels befindliche Anschläge (50,51) zur

   4 Begrenzung von deren gegenseitigem Schwenkbereich.

   &bgr; 15. Schalter nach Anspruch 13,

   7 dadurch gekennzeichnet,

   &bgr; daß die Schaltstellung des Schaltschlosses durch ein Sichtfenster (14) an-

   9 gezeigt wird.

   11 16. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   12 dadurch gekennzeichnet,

   13 daß der Kontakthebel (52) an seinem kontaktfernen Lagerende (55) gehäu-

   14 seiest gelagert ist.

   16 17. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   &pgr; dadurch gekennzeichnet,

   ie daß der Kniehebel (47,48) den Kontakthebel (52) zwischen Lagerende (55)

   ig und Kontaktende (56) beaufschlagt.

   21 18. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   22 gekennzeichnet durch

   23 eine den Kniehebel (47,48) zwischen dem Lagerende (55) und dem Knie-

   24 hebellager von der dem Kniehebel (47,48) gegenüberliegenden Seite her

   25 derart beaufschlagende Kontaktdruckfeder (60), daß diese

   26 - bei geschlossenem Schaltschloß den Kontaktdruck erzeugt und

   27 - bei entklinktem Verklinkungshebel (45) das Schaltschloß in seine

   28 Öffnungsstellung überführt.

   30 19. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   si dadurch gekennzeichnet,

   32 daß das gehäusefeste Kontakthebellager (58) durch ein Gleit-Dreh-Gelenk

   33 mit etwa in Öffnungsrichtung verlaufender Gleitbeweglichkeit gebildet ist.

   35 20. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   se dadurch gekennzeichnet,

   37 daß ein Hauptkontakt (71') und ein Vorlaufkontakt (72') mit dem Kontakthe-

   Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Geito 5

   &igr; bei (52) verbunden sind und mit den Festkontakien (71,72) eines Strom-

   2 zweiges (69) zum Öffnen und Schließen des Stromkreises zusammenwirken.

   4 21. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   5 dadurch gekennzeichnet,

   &bgr; daß der Verklinkungshebel (45) zweiarmig ist und bei geöffnetem Schalt-

   7 schloß den Hilfsschalter (112) mit seinem Schaltarm (155) schaltend beauf-

   8 schlagt und daß der Hilfsschalter (112) dabei einen eine Wegschwenkung

   9 des Verklinkungsarmes (154) vom Antriebshebel (39) verhindernden Dreh-

   10 begrenzungsanschlag bildet.

   12 22. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   13 gekennzeichnet durch

   &mgr; eine auf den Antriebshebel (39) in Einschaltrichtung einwirkende, gehäuse-

   15 feste Feder, insbesondere Drehfeder (106) zur Unterstützung des Schaltan-

   16 triebes(17).

   18 23. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   ie dadurch gekennzeichnet,

   20 daß das Bimetall (85) bei Überstrom den Verklinkungshebel (45) vom An-

   21 triebshebel (39) wegschwenkt.

   23 24. Schalter nach Anspruch 23,

   24 dadurch gekennzeichnet,

   25 daß das Bimetall (85) bei Überstrom den Schaltarm (155) des Verklin-

   26 kungshebels (39) zum Schalten des Hilfsschalters (112) beaufschlagt.

   28 25. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   29 dadurch gekennzeichnet,

   so daß Schaltstange (21), Verklinkungshebel (39) und Kontakthebel (52) etwa

   31 parallel zueinander angeordnet sind, daß Antriebshebel (39) und Schalt-

   32 schloß (Kniehebel 47,48) in Öffnungsrichtung der Kontakte (71,71 ',72,72')

   33 und etwa rechtwinklig zu den parallelen Teilen verlaufen und

   34 daß die von den vorgenannten Teilen aufgespannte Ebene deren Bewe-

   35 gungsebene ist.

   37 26. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   se dadurch gekennzeichnet,

   Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Seite G

   &igr; - daß das Bimetall (85) etwa parallel zum Antriebshebel (39) und zu einer

   2 Gehäusewand neben dieser verläuft,

   3 - daß es mit seinem die thermische Auslenkbewegung erzeugenden Bewe-

   4 gungsende (89) einen etwa parallel zum Verklinkungshebel (45) gehäu-

   5 segelagerten Schieber (114) antreibt und

   &bgr; - daß der Schieber (114) bei ausgelenktem Bimetall (85) über einen in der

   7 Bewegungsebene schwenkbaren Hebel (116) den Verklinkungshebel (45)

   &bgr; zu dessen Entklinkung beaufschlagt.

   10 27. Schalter nach Anspruch 26,

   11 dadurch gekennzeichnet,

   12 daß das mit dem Stromkreis in Reihe geschaltete Bimetall (85) aus zwei Bi-

   13 metallschenkeln (88, 88') und dem diese verbindenden Bewegungsende (89) &eegr; besteht.

   ie 28. Schalter nach Anspruch 27,

   &eegr; dadurch gekennzeichnet,

   18 daß das Bimetall (85) im Bereich der als Kontaktende (91,91') wirksamen

   ie Freienden seiner Bimetallschenkel (88,88') mit einem Nebenschlußstrompfad

   20 (86) parallel geschaltet ist.

   22 29. Schalter nach Anspruch 28,

   23 dadurch gekennzeichnet,

   24 daß der Nebenschlußstrompfad (86) der Gestalt des Bimetalls (85) entspre-

   25 chend geformt ist.

   27 30. Schalter nach Anspruch 29,

   28 dadurch gekennzeichnet,

   29 daß der Nebenschlußstrompfad (86) das Bimetall (85) in einem die thermi-

   30 sehe Auslenkbewegung des Bimetalls (85) durch eine magnetische Kraft-

   31 wirkung unterstützenden Parallelabstand flankiert.

   33 31. Schalter nach Anspruch 30,

   34 dadurch gekennzeichnet,

   35 daß der Nebenschlußstrompfad (86) das Bimetall (85) über seine gesamte se Länge flankiert.

   Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Sorte

   &igr; 32. Schalter nach einem der Ansprüche 27 bis SI,

   2 dadurch gekennzeichnet,

   3 daß der Stromkreis auf der der Auslenkseite (156) des Bimetalls (85) abge-

   4 wandten Rückseite (157) als einen Bimetallschenkel (88) in einem solchen

   5 Parallelabstand flankierende Stromschiene (83) ausgebildet ist, daß sie die

   6 thermische Auslenkbewegung des Bimetalls (85) durch eine magnetische

   7 Kraftwirkung zusätzlich unterstützt.

   9 33. Schalter nach Anspruch 32,

   10 dadurch gekennzeichnet

   11 daß die Stromschiene (83) den Bimetallschenkel (88) über seine gesamte

   12 Länge flankiert.

   14 34. Schalter nach einem der Ansprüche 27 bis 33,

   is dadurch gekennzeichnet,

   ie daß Nebenschiußstrompfad (86), Bimetall (85) und Stromschiene (83) auf

   &igr;? einer Trägerkonsole (87) fixiert sind, an welcher Nebenschiußstrompfad (86)

   18 und Bimetall (85) jeweils mit dem als Befestigungsende ausgebildeten Frei-

   19 ende (94¹, 91') ihres einen Schenkels (92', 88') mit elektrischer Kontaktierung

   20 fixiert sind, während die Stromschiene (83) am Freiende (91) des anderen

   21 Bimetallschenkels (88) ebenfalls mit elektrischer Kontaktierung fixiert ist.

   23 35. Schalter nach Anspruch 34,

   24 gekennzeichnet durch

   25 eine Schweißverbindung als Fixiermittel.

   27 36. Schalter nach Anspruch 34,

   28 dadurch gekennzeichnet,

   29 daß die Stromschiene (83) zusätzlich am Freiende (94) des anderen Neben-

   30 Schlußschenkels (92) fixiert ist.

   32 37. Schalter nach Anspruch 36,

   33 dadurch gekennzeichnet,

   34 daß die Stromschiene (83) durch eine Formschlußverbindung am Freiende

   35 (94) des Nebenschlußschenkels (92) fixiert ist.

   Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Soits

   &igr; 38. Schalter nach Anspruch 34,

   &zgr; dadurch gekennzeichnet,

   3 daß die Trägerkonsole (87) als Verlängerung der Freienden (94', 91') von

   4 Nebenschlußstrompfad (86) und Bimetall (85) angeordnet ist.

   &bgr; 39. Schalter nach Anspruch 34 oder 38,

   7 gekennzeichnet durch

   8 eine Befestigung der Trägerkonsole (87) an einer Gehäusewand (2,3) des

   9 Schalters (1).

   11 40. Schalter nach Anspruch 39,

   12 dadurch gekennzeichnet,

   13 daß die Trägerkonsole (87) an einem für den Anschluß einer externen

   &eegr; Stromleitung oder eines elektrischen Verbrauchers dienenden Anschlußbol-

   15 zen (15') des Schalters (1) befestigt ist.

   &igr;? 41. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   is dadurch gekennzeichnet,

   is daß die Trägerkonsole (87)

   20 - einen Anschlußarm (102, 103) für das Befestigungsende (94', 91') des Ne-

   21 benschlußstrompfades (86) und des Bimetalls (85) sowie

   22 - einen stromlosen Zweig (101) zur Lagerung einer Justierschraube (98)

   23 aufweist.

   25 42. Schalter nach Anspruch 41,

   26 dadurch gekennzeichnet,

   27 daß die Justierschraube (98) zur Verstellung der Auslöseempfindlichkeit des

   28 Schalters (1) auf das Bimetall (85) einwirkt.

   30 43. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   31 gekennzeichnet durch einen

   32 Sensor zur Freiauslösung des Schutzschalters (1).

   34 44. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   35 gekennzeichnet durch

   se eine Steuerelektronik (142) für seine Funktionsstellung und den Funktions-

   37 ablauf.

   Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg Soita

   &igr; 45. Schalter nach Anspruch 44,

   2 dadurch gekennzeichnet,

   3 daß die Steuerelektronik (142) im wesentlichen aus einer Hybridschal-

   4 tung (138) besteht.

   6 46. Schalter nach Anspruch 44 oder 45,

   7 dadurch gekennzeichnet,

   &bgr; daß die Steuerelektronik (142) Signalwege (139) zu einem am Gehäuse des

   &bgr; Schalters befestigten Anschlußblock (12) enthält.

   n 47. Schalter nach einem der Ansprüche 44 bis 46,

   12 dadurch gekennzeichnet,

   13 daß die Steuerelektronik (142) Signalwege zu Hilfsschalter (112), Zusatz-H schalter (111), Schaltantrieb (17) und externem Schalter (147) enthält.

   ie 48. Schalter nach Anspruch 46,

   &eegr; dadurch gekennzeichnet,

   is daß der Anschlußblock (12) mit Eingang (146) und Ausgang (152) der

   ie Steuerelektronik (142) sowie mit einem Statusmelder (150) verbunden ist.

   21 49. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   22 dadurch gekennzeichnet,

   23 daß mehrere einpolige Schutzschalter (1) duch seitliches Aneinandersetzen

   24 zu einem mehrpoligen Schutzschalter gekoppelt sind.

   26 50. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   27 dadurch gekennzeichnet,

   28 daß am Gehäuse des Schutzschalters (1) eine Trennwand (16) zur elektri-

   29 sehen Abschirmung einzelner Pole (15,15¹) angeordnet ist.

   31 51. Schalter nach Anspruch 49,

   32 dadurch gekennzeichnet,

   33 daß der mehrpolige Schutzschalter mindestens einen Schaltantrieb (17)

   34 enthält, der durch mechanische Kopplung über eine gemeinsame Achse auf

   35 die Antriebshebel (39) sämtlicher einpoligen Schutzschalter (1) gemeinsam se einwirkt.

   Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg S.3Ke 10

   52. Schalter nach Anspruch 49,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß sämtliche den mehrpoligen Schutzschalter bildenden einpoligen Schutzschalter (1) jeweils einen Schaltantrieb (17) enthalten und die Eingänge (146) sämtlicher Steuerelektroniken bzw. die Ausgänge (152) sämtlicher Steuerelektroniken über die Anschlußblöcke (12) miteinander verbunden sind.