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Installations-Selbstschalter in Stöpselform, insbesondere in Schraubstöpselform
Die kleinen Installations-Selbstschalter zum Schutze elektrischer Leitungen und
Anlagen gegen überlastung und Kurzschluß konnten erst dann zu ihrer heutigen Vollkommenheit
entwickelt werden, als es gelungen war, den Abschaltlichtbogen zu beherrschen. Die
hierzu unvermeidbare elektromagnetische Lichtbogenblasung reicht allein nicht aus,
weil bei den zufolge der festliegenden Abmessungen des Stöpselgehäuses eng bemessenen
räumlichen Grenzen die Gefahr besteht, daß der Lichtbogen auf empfindliche Teile
auftrifft und diese zerstört. Gelöst wurde die Aufgabe dadurch, daß man das Innere
des Stöpselgehäuses durch eine quer zu dessen Längsachse angeordnete Isolierwand
in zwei Kammern teilte, in der unteren Kammer die Aus lösespulie und in der oberen
Kammer den Schalter mit seinen Kontakten anordnete. Die ursprünglich als Drehschalter
ausgebildete Schalteinrichtung wurde frühzeitig in .eine solche mit einem Druckknopf
abgeändert. Dabei muß die in der Längsrichtung des Stöpsels liegende Bewegung des
Druckknopfes in eine quer hierzu gerichtete der Unterbrechungskontakte umgewandelt
werden, um eine wirksame Blaswirkung zu erzielen; dies erfordert aber besondere
Übertragungshebel. Ordnet man in solchen Fällen auch noch ein thermisches Auslöseglied
(Bimetallstreifen) an, so wird auch dieses über besondere Zwischenglieder zur Einwirkung
auf das Schaltgesperre gebracht. Man hat zur Vereinfachung vorgeschlagen, den Magnetanker
und das thermische Auslöseglied über einen gemeinsamen Zwischenhebel auf das Schaltgesperre
zur Einwirkung zu bringen.
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Eine weitere Ersparnis an Einzelteilen suchte man dadurch zu erzielen,
daß das 'Stöp.selinner-e durch eine parallel zur Längsachse des Stöpselgehäuses
angeordnete
Isolierwand unterteilt, in der einen Kammer die Auslösespule mit ihrer Wickelachse
:senkrecht zur Trennwand und in der anderen Kammer die Unterbrechungskontakte untergebracht
wurden, dabei sind die beiden Kammern durch eine Querwand .abgedeckt, auf der sich
in einer dritten Kammer der eigentliche Schalter befindet.
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Die Anordnung und Befestigung des 'Schaltmechanismus und des Magnetsystems
ist also hierbei derart getroffen, daß der erste längs geteilte Raum das aus 'Spule
und Anker .bestehende Magnetsystem, der zweite längs geteilte Raum lediglich die
'Schaltkontakte und das diese betätigende übertragungsglied und der dritte Querraum
den gesamten 'Schaltmiechanismus aufweist. Charakteristisch für den Aufbaueines
:solchen Selbstschalters ist also seine dreifache Raumteilung in einen Magnetspulen-,
in einen Kontakt- und in einen den Schaltmechanismus ;aufnehmenden Raum. Bei einem
derartigen Selbstschalter muß demnach der dritte Querraum, da @er den .gesamten
Schaltmechanismus aufnimmt, entsprechend groß bemessen sein, wobei der zweite Längsraum
lediglich die Schaltkontakte enthält und zwischen dem Schaltmechanismus und dem
Anker des Magnetsystems einerseits sowie,den Unterbrechungskontakten andererseits
zusätzliche Zwischen- bzw: übertragungsglieder notwendig sind. Mit einem .solchen
Aufbau des Selbstschalters läßt sich demzufolge eine wesentliche Vereinfachung der
Schalt- und Sperreinrichtungen nicht erreichen. Ein weiterer Nachteil ist auch noch
der, daß diese bekannten Selbstschalter für den Schaltmechanismus Dreh- bzw. Walzenschalter
verwenden. Mit diesen 'Schaltern können aber die neuzeitlich gestellten Forderungen
nach hoher Betriebssicherheit, geringster Störungsmöglichkeit und günstigster Preisgestaltung
nicht erfüllt werden.
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Eine weitere Vereinfachung im Aufbau von Stöpselauto,maten kann man
auch erzielen, wenn man auf die Freiauslösung verzichtet und .dafür sorgt, daß der
Stöpsel zwecks Wiedereinschaltens aus dem Sicherungselement herausgenommen werden
muß. Hierzu hat man den Mittelkontaktbolzen gegen Federwirkung axial verschiebbar
angeordnet, durch einen auf ihn ausgeübten Zug wird die Einschaltstellung wieder
herbeigeführt. Dann mußaber an den Mittelkontaktbolzen eine bewegliche Zuleitung
angeschlossen oder bei Gleitkontakten ein Spannungsabfall in Kauf genommen werden.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Installati:öins-Selbstschalter
in Stöpsel-, insbesondere in Schraubstöpselform mit einer Auslösespule, deren Wickelachse
quer zur Längsachse des 'Stöpsels liegt, und einer das Innere des Stöpselgehäuses
in seiner Längsrichtung unterteilenden Trennwand zwischen Spule und Unterbrechungskontakten.
Bei einem derartigen Selbstschalter werden erfindungsgemäß die vorstehend genannten
Forderungen in weitgehender Weise dadurch erfüllt, daß der Schalt- und Sperrmechanismus
sowie die Schaltkontakte des Schalters in der von der Spule getrennten Kammer des
längs geteilten Gehäuseraumes untergebracht sind und als Schaltmechanismus ein die
festen Schaltkontakte schließender und öffnender, unter der Wirkung einer Ausischaltfeder
stehender 'Schaltstab dient, der von dem Magnetanker der -Spule in der Einschaltstellung
des Schalters gesperrt wird und in der Längsrichtung des Stöpsels verschiebbar ist.
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Durch eine derartige Anordnung des Schalt- und Sperrmechanismus sowie
der Schaltkontakte des Schalters und insbesondere durch die Ausbildung des die Kontakte
unterbrechenden Teiles als Schaltstab werden die Nachteile vermieden, die sich bei
der Ausbildung als Dreh- oder Druckknopfschalter aus der Notwendigkeit des Einbaues
von übertragungsgliedernergeben. Dadurch ist es möglich, in den beiden, das Innere
des Stöpselgehäuses im wesentlichen ausfüllenden Kammern einerseits die Spule und
andererseits neben den Unterbrechungskontakten auch den Schaltmechanismus unterzubringen.
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Eine besonders günstige Raumausnutzung ergibt sich, wenn die unterteilende
Trennwand einen Führungsschlitz für den Schaltstab erhält. Auf diese Weise wird
ohne irgendwelche zusätzlichen Hilfsmittel, wie sie bei Ausbildung der Schalteinrichtung
als Dreh- oder Druckknopfschalter unvermeidbar sind, eine ausgezeichnete Führung
des Schaltstabes erzielt und die Trennung zwischen Spulen- und 'Schaltraum nicht
beeinträchtigt. Der Schaltstab kann weiterhin die im wesentlichen vom `Stöp.selgehäus;e
und der Trennwand gebildete Lichtbogenkammer in zwei Einzelkammern unterteilen,
so daß bei der für solche Kleinselbstschalter sehr vorteilhaften, .an sich bekannten
doppelten Kontaktunterbrechung die beiden Lichtbögen in voneinander getrennte Räume
geblasen werden. Die Ausschaltfeder kann in einer den Unterbrechungsstellen abgekehTten
Aussparung des 'Schaltstabes angeordnet werden, ist dann also ohne Zuhilfenahme
zusätzlicher Einzelteile dem Zugriff des Schaltlichtbogens entzogen.
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Auch die die Einschaltstellung sichernde Verriegelung des Schaltstabes
läßt sich in günstigster Weise ohne Zuhilfenahme einer Mehrzahl von Einzelteilen
ausbilden. Nach der Erfindung wird der Schaltstab in der Einschaltstellung durch
eine von ihm getragene Blattfeder gehalten, deren freies Ende in Sperrstellung im
Wege eines vom Elektromagneten bewegbaren Bolzens liegt. Dabei kann der Magnetanker
auch unter dem Einfluß des die thermische Auslösung bewirkenden Gliedes stehen,
es wird also ein besonderes Zwischenglied zur übertragung der thermischen Auslösung
auf die Schaltvorrichtung nicht benötigt. Oberhalb der beiden zur Aufnahme von :Spule
und Schalter dienenden Kammern kann man senkrecht zur Längsachse des Stöpsels eine
metallene Querwand anordnen, die der :Stromleitung dient und an der, soweit erforderlich,
isoliert ,die ortsfesten Kontakte sowie stromleitend der Bimetallstreifen befestigt
sind. Diese dritte Kammer im )Stöpsielinnern kann im Gegensatz zu bekannten Ausführungen
flacher gehalten sein, so daß das 'Stöpselinnere im wesentlichen zur Unterbringung
der kräftigen Magnetspule und zur Bildung eines ausreichend großen Unterbrechungsraum,
es
ausgenutzt bleibt. Die metallene Querwand kann auch noch zum Befestigen einer die
Wirkungsweise des Bimetallstreifen.s beeinflussenden Einstellschraube dienen, ohne
daß die günstige Raumverteilung im 'Stöpselinnern beeinträchtigt wird. Man kann
in dieser dritten Kammer auch noch eine Anzei0evo,rrichtung unterbringen, bestehend
in an sich bekannter Weise aus einem kleinen Druckknopf, dessen Stellung durch den
Schaltstab gesteuert wird.
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Sehr günstig ist ein weiterer Vorschlag nach der Erfindung, wonach
der Schaltstab eines Schraubstöpsels eine Verlängerung erhält, die den vom Gewindekorb
umschlossenen Raum durchsetzt und nur bei aus dem Sicherungselement herausgeschraubtem
Stöpsel zwecks dessen Wiedereinschaltung zugänglich ist. Es handelt sich hier also
um einen Ersatz einer Freiauslösung, doch liegt der Vorteil des erfindungsgemäßen
Vorschlages gegenüber bekannten Anordnungen darin, daß kein einziger Zusatzteil
erforderlich ist, um nach Herausnah.mne des 'Stöpsels aus seinem Element die Wiedereinschaltung
bewirken zu können, auch bedarf es nicht der Inkaufnahme von die Stromleitung erschwe,renden
Hilfsmitteln.
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Die Erfindung führt zu einem äußerst einfachen mechanischen Aufbau
eines 'Selbstschalters unter Vermeidung besonderer übertragungsglieder zwischen
Schaltstab und Magnetsystem bzw. Kontakten. Durch die Verwendung des in der Längsrichtung
des Stöpsels verschiebbaren Schaltstabes sind wesentlich höhere Kontaktwege möglich
als bei der sonst fast allgemein üblichen Bewegung der Unterbrechungskontakte in
Richtung senkrecht zur Längsachse des Stöpsels. Der lange Kontaktunterbrechungsweg
stellt ferner einen frühzeitigen Abriß des Lichtbogens unter dem Einfluß der Blasspule
sicher. Diese Merkmale sowie auch die klare Trennung zwischen Spulen- und Unterbrechungaraum
ermöglichen demnach eine hohe Schaltleistung des Selbstschalters.
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Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Selbstschalters sind noch darin
zu sehen, daß für die Unterbringung des Schaltmechanismus und der Magnetspule ein
verhältnismäßig großer Raum zur Verfügung steht, die Unterbringung der Ausschaltfeder
in einer dem 'Schaltlichtbogen abgekehrten Seite erfolgt, eine einfache Verriegelung
des Schaltmechanismus vom Anker des Magnetsystems und eine Freiauslösung ohne Verwendung
zusätzlicher Teile möglich ist, das mechanische Auslöseglied in räumlicher Hinsicht
günstig angeordnet werden kann und eine eventuelle Querkammer oberhalb der beiden
Längskammern klein bzw. flach gehalten werden kann.
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Die Zeichnung läßt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
in Form eines Installations-Selbstschalters in Schraubstöpselform erkennen, aus
dem noch weitere Merkmale der Erfindung ersichtlich sein werden.
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Abb. i veranschaulicht einen Längsschnitt; Abb.2 stellt einen Schnitt
(teilweise Ansicht) nach Linie A-B der Abb. i dar; Abb.3 veranschaulicht eine Draufsicht
nach der Abnahme der Abdeckung, während Abb. q. einen Schnitt nach Linie C-1? der
Abb. i erkennen läßt.
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In das Innere des Stöpselgehäuses 2 ist eine aus Isolierstoff (z.
B. Hartpapier) bestehende Trennwand 3 !eingesetzt, die mit den übrigen Teilen des
Stöpselgehäuses 2 ,auch aus einem Stück bestehend hergestellt werden kann. Die Trennwand
3 liegt parallel zur Längsachse des Stöpselgehäuses 2 und teilt dessen Inneres in
die beiden Räume ¢ und 5- In den etwas größeren Raum 4. ist im wesentlichen die
Auslösespule 6 eingesetzt, deren Längsachse senkrecht zur Trennwand 3 liegt. In
einer Bohrung 7 des ortsfesten Magnetankers 8 ist gegen Federwirkung ein Bolzen
9 verschiebbar gelagert, der an dem ortsbeweglichen Magnetanker io befestigt ist.
An diesiem liegt die in den Raum q. hineinragende Bimetallfeder i i an. Der Raum
5 wird durch einen aus Isolierstoff bestehenden Schaltstab 12, dessen Querschnitt
im wesentlichen aus Abb. ¢ ersichtlich ist, in die beiden Lichtbogenräume 13, 14
unterteilt. Der Schaltstab 12 ist, wie Abb. q. erkennen läßt, in einem Schlitz 15
der Trennwand 3 derart geführt, daß er diesten Schlitz 15 völlig ausfüllt. Die Räume
¢, 5 sind durch eine quer zur Längsachse des Stöpselgehäuses 2 liegende metallene
Wand 16 abgedeckt, die oberhalb der beiden Räume q:, 5 eine dritte Kammer 17 innerhalb
der Abdeckung i 8 bildet. Der Schaltstab 12 steht unter der Wirkung der Ausschaltfeder
i g, die innerhalb einer vom Schaltstab 12 gebildeten Ausnehmung 2o, Abb. ¢, angeordnet
ist und :sich einerseits am Schaltstab 12, andererseits an der Querwand 16 abstützt.
Am Schaltstab 12 ist durch Nictung od. dgl. eine Blattfeder 21 befestigt, deren.
freies Ende einen kleinen Ansatz trägt, der in die Bohrung 7 des Ankers 8 in der
Einschaltstellung einzuschnappen und dadurch den Schaltstab 12 zu verrasten vermag.
An dem Schaltstab 12 ist die ortsbewegliche, im Querschnitt U-förmig gestaltete
Kontaktbrücke 22 befestigt, die unter der Wirkung der Feder 23 steht. Unmittelbar-
an der metallenen Querwand 16 ist in Form eines Winkels der eine ortsfeste Kontakt
2¢ befestigt, dagegen liegt die Befestigungsstelle des zweiten ortsfesten Kontaktes
25 innerhalb einer Aussparung 26 der Metallplatte 16. D-er Kontakt 25 ist an einer
Isolierstoffplatte (keramischer Isolierstoff) 27 unter Zwischenfügung eines Winkels
28 festgenietet. Der Winkel 28 besitzt eine Fahne 29, an die eine zur Magnetspule
6 führende Leitung angeschlossen (z. B. angelötet) ist. In einem einseit-'g offenen
Lager 3o an der Abdeckung 18 ist mittels der Achse 31 ein zweiarmiger Hebel
32 drehbar gelagert und durch eine Feder 33 in seiner Lage gesichert, der
an enem Ende eine Nase 3.., an seinem zweiten Ende einen Anzeigeknopf 35 trägt.
Die Feder 33 ist dabei derart angeordnet, daß sie nicht nur die Achse 31 des Hebels
32 in dem :einseitig offenen Lager festhält, sondern bestrebt ist, den zweiarmigen
Hebel 32 im Sinne entgegen dem Uhrzeiger in de aus Abb. i ersichtliche Lage zu drehen.
Die Metallplatte 16 besitzt eine in den Raum 17 weisende Abbiegung 36,
an
der das eine Ende des Bimetallstreifens r i festgenietet ist, und die ferner eine
Einstellschraube 37 zur Beeinflussung der Wirkungsweise des thermischen Auslösegliedes
i i trägt. Der Bimetallstreifen i i ragt durch .eine Aussparung 44 in den Spulenraum
4, an ihm ist das Ende der Leitung 38 angenietet, die zum Gewindekorb 39 führt.
In den Stöpselfuß 40 ist wie üblich der Fußkontaktzapfen 41 eingesetzt, von dem
aus eine Leitung 42 zur Spule 6 führt. Im eingeschalteten Zustand verläuft also
der 'Strom aus dem Fußkontakt 41 über die Leitung 4z, durch die Spule 6, nicht dargestellte
Leitung zum Ansatz 29, über die Kontakte 25, 22, 24 zur Metallplatte 16, Bimetallstreifen
i i und zum Gewindekorb 39. In der dargestellten Ausschaltstellung ragt der Anzeigeknopf
3 5 aus der Abdeckung 18 hervor. Der 'Schaltstab 12 besitzt eine Verlängerung 43,
die den vom Gewindekorb 39 umschlossenen Raum des 'Stöpselfuß@es 4o durchsetzt.
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Der Schraubstöpsel muß vor Einsetzen in das Sich@erungs@elem@ent in
die Einschaltstellung gebracht werden. Hierzu genügt es, auf die Verlängerung 43
in Richtung des in Abb. 2 veranschaulichten Pfeiles einen Druck .auszuühen. Dadurch
wird der Schaltstab i 2 entgegen der Wirkung der Ausschaltfeder i 9 so weit verschoben,
daß einerseits die bewegliche Kontaktbrücke 22 zur Anlage an die ortsfesten Gegenkontakte
24, 25 gelangt und andererseits das freie Ende der Blattfeder 21 in die Bohrung
7 des ortsfesten Magnetkernes 8 einschnappt. Beim Verschieben des Schaltstabes 12
in der Einschaltrichtung trifft der 'Schaltstab 12 ,auf die Nase 3 4 des zweiarmigen
Hebels 32 auf und verdreht diesen entgegen der zur Achse 3 i exzentrisch gelagerten
Feder 33 d'er'art, daß der Anzeigeknopf 35 in der Abdeckung i8 verschwindet. Der
nunmehr in das 'Sicherungselement eingeschraubte Stöpsel, ist arbeitsbereit. Tritt
ein Kurzschluß ein, so wird der ortsbewegliche Anker io vom Magneten 6, 8 angezogen;
es trifft der Bolzen 9 auf das freie, in der Bohrung 7 ruhende Ende der Blattfeder
2 i und entrastet diese, so da.ß der Schaltstab 12 unter der Wirkung der Ausschaltfeder
i 9 in die aus Abb. i ersichtliche Stellung gebracht wird. Dabei kann auch zufolge
Abgleitens des 'Schaltstabes i2 von der Nase 34 der Anzeigeknopf 3 5 in die gezeichnete
Lage, die die Ausschaltstellung ,anzeigt, übergehen. Der bei diesier Ausschaltung
zwischen den ortsfesten Kontakten 24, 25 @einezseits und dem beweglichen Kontakt
22 andererseits entstehende doppelte Abschaltlichtbogen wird unter der Wirkung der
magnetischen Blaswirkung der Spule 6 einerseits in den Blasraum 13, andererseits
in den Blasraum 14 getrieben und hier zufolge der kühlenden Wandungen des Stöpselgehäusies
2 und der Trennwand 3 zum Erlöschen gebracht. Dabei kann der Ausschaltweg der beweglichem.
Kontaktbrücke 22 aus der Ein- in die Ausschaltstellung, da dieser Weg in Richtung
der Längsachsie des 'Stöpselgehäuses 2 liegt, sehr groß, gegebenenfalls größer :als
beim Ausführungsbeispiel gewählt werden; das bedeutet, daß die Abschaltlichtbögeneinerseits
durch großen Kontaktweg, andererseits durch die Blaswirkung außerordentlich rasch
. zum Ahriß gebracht werden. Bei einer an sich geringen, erst durch längere Dauer
gefährlich werdenden Überlastung wird der beim Ausführungsbeispiel unmitbelhar von
Strom durchflossene Bimetall,streifen i i derart erwärmt, daß er sich im. Bild der
Abb. i nach links ausbiegt, dabei auf den Anker i o sowie den Bolzen 9 einwirkt
und das freie Ende der Blattfeder 2 i entrastet, also den 'Schaltstab 12 zur Schnellbewegung
in die Ausschaltstellung freigibt. Dias Wiedereinschalten ist erst nach Herausnahm:e
des 'Schraubstöpsels aus seinem Sicherung:selernent möglich.
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Der Selbstschalter nach der Erfindung kann auch in sonstiger ;Stöpsiel-,
z. B. Elementform, ausgebildet sein, muß also nicht stets ein Schraubgewinde zum
Einsetzen in das Sicherungselement aufweisen. Es ist bekannt; das Stöpselgehäuse
an Stelle der bei 'Schmelzsicherungen üblichen Schraubgewinde mittels Steckvorrichtungen
mit dem Sicherungselement zu verbinden. Bei einer ,solchen Ausführung in Ausgestaltung
gemäß der Erfindung wird die Verlängerung 43 des Schaltstabes 12 zwecks Wiedereinschaltens
erst dann zugänglich, wenn das die 'Schalteinrichtung enthaltende Gehäuse vom Sockel.
abgenommen ist.