EP0333790A1 - Auslöseeinrichtung für schutzschalter - Google Patents

Auslöseeinrichtung für schutzschalter

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EP0333790A1
EP0333790A1 EP88907595A EP88907595A EP0333790A1 EP 0333790 A1 EP0333790 A1 EP 0333790A1 EP 88907595 A EP88907595 A EP 88907595A EP 88907595 A EP88907595 A EP 88907595A EP 0333790 A1 EP0333790 A1 EP 0333790A1
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EP
European Patent Office
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lever
release
tripping
circuit breaker
wire
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88907595A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Wirth
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Weber AG
Original Assignee
Weber AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/14—Electrothermal mechanisms
    • H01H71/18—Electrothermal mechanisms with expanding rod, strip, or wire
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/14—Electrothermal mechanisms
    • H01H71/145—Electrothermal mechanisms using shape memory materials

Definitions

  • the invention relates to a tripping device for circuit breakers according to the preamble of claim 1.
  • a tripping device is, for. B. known from CH-A-616270.
  • a thermoelectric switch with a trigger element made of a shape memory alloy with a two-way effect is known.
  • the switch has at least one tensioning device which interacts with the release element and whose force acting on the release element serves to determine the temperature of the switching operation.
  • the trigger element takes on the double function of slowly and quickly responding trigger elements.
  • the trigger element is a wire made of shape memory alloy (FIG. 7). The actual contact of the switch is operated via a complicated switching mechanism with several tension and compression springs.
  • the invention is based on the object of providing a tripping device for circuit breakers of the type mentioned above, the switching mechanism being particularly simple and the tripping element being able to be both a wire made of a shape memory alloy and a wire made of a thermally expanding metal. It should also be irrelevant whether a shape memory alloy is used after the one-way or two-way effect.
  • the triggering device according to the invention has the great advantage that the triggering mechanism is particularly simple and enables triggering upon contraction as well as upon expansion of the wire-shaped triggering element.
  • a compression spring is arranged between the release lever and a housing rib.
  • the wire-shaped trigger element is always stretched. If, according to claim 3, a thermally expanding wire is used, then due to the reversible and reproducible thermal effect of the wire, a precisely determined thermally dependent length is specified. Even if a shape memory alloy - in particular with a branch effect - is used according to claim 4, the length depending on the temperature is always known.
  • FIG. 3 shows a triggering device with a first variant of a transmission element
  • FIG. 4 shows a triggering device with a second variant of a transmission element.
  • triggering device 1 of a circuit breaker is shown in detail.
  • the structure of such a circuit breaker is known per se and can, for. B. from Swiss patent application No. 03 147 / 87-0.
  • the triggering device 1 consists of a contact lever 2, a spring-loaded triggering lever 3 and a wire-shaped triggering element 4.
  • the triggering element 4 is fixed in place with its end (not shown) and fastened to the triggering lever 3 with its other end.
  • the trigger lever 3 is rotatably mounted on a connecting piece (only partially visible).
  • a leaf spring 6 is fixedly connected to the connecting piece 5 and forms the actual contact of the circuit breaker with its other end.
  • a housing rib 8 in the form of an open rectangle (U-shape) attached.
  • a compression spring 9 is arranged between the housing rib 8 and the release lever 3.
  • the end of the contact lever 2 is bent at an angle and has a cam 10 on the back (shown in dashed lines).
  • a locking element 11 is provided, which is formed by a projecting piece 12 of a bent part of the end (also shown in broken lines).
  • the wire-shaped trigger element 4 can now be a thermally expanding metal wire, for. B., or a wire of a shape memory alloy, such as. B. is known from CH-A-616270.
  • the trigger element is a heat-expanding wire
  • the wire is heated by an overcurrent or a part thereof and expands.
  • the locking element 11 slides with its projecting piece 12 from the cam 10, and the contact lever 2 jumps up due to the spring loading of the leaf spring 6: the contacts open.
  • the trigger element is a wire of a shape memory alloy
  • the wire contracts in the event of an overcurrent (or part thereof) and the contact lever 2 is released again.
  • the compression spring 9 is calculated so that there is a deformation of the wire 4 in the cold state.
  • the force of the compression spring 9 is small enough that the contraction of the wire 4 is ensured when heated.
  • the intermediate lever 13 is U-shaped and also rotatably mounted in the connecting piece 5 with one leg.
  • the shoulder of the intermediate lever 13 is extended downward and is under the spring force of the compression spring 9 against a square stop 15 the housing wall 7.
  • the other leg of the intermediate lever 13 stands on the release lever 3.
  • the additional compression spring 14 is arranged between the shoulder of the intermediate lever 13 and the release lever 3. So that the greatest power transmission is given, the compression spring 14 is close to the other leg of the intermediate lever 13. It goes without saying that it can also be attached at another location.
  • This embodiment of the trigger device 1 is provided for wires of a shape memory alloy.
  • the mode of operation is the same as described above. Now breaks the wire due to careless handling of the circuit breaker - e.g. Drop - so the additional compression spring 14 pushes the release lever 3 to the right and the contact lever 2 is released.
  • the transmission element 16 is essentially a rod-shaped plate, the upper end 19 of which is bent to the right and lies in a wide opening 20 (shown in broken lines) of the release lever 3. This opening 20 prevents the transmission element 16 from moving upward (ie from the Out of the drawing plane).
  • the lower end of the transmission element 16 is provided with a guide cam 21 which projects into the plane of the drawing and which is guided in a guide slot 22 in the housing wall 7.
  • the guide slot 22 is closed on the right with a stop pin 23.
  • the width of the guide cam 21 is substantially smaller than the width of the guide slot 22, as a result of which the guide cam 21 can be rotated to a limited extent in the guide slot 22.
  • the operation of the trigger device 1 is as before. If the wire 4 now breaks, the transmission element 16 is rotated to the right by the pressure of the compression spring 9 about the stop pin 23, as a result of which the upper end 19 also rotates the release lever 3 to the right and the circuit breaker is triggered.

Landscapes

  • Breakers (AREA)
  • Thermally Actuated Switches (AREA)

Abstract

Es wird eine Auslöseeinrichtung (1) für Schutzschalter mit einem thermisch beeinflussbaren, drahtförmigen Auslöseelement (4) vorgestellt, dessen eines Ende mit einem unter Federkraft stehenden, drehbar gelagerten Auslösehebel (3) befestigt, und dessen anderes Ende ortsfest fixiert ist. Die thermisch beeinflusste, laterale Bewegung am einen Ende des Auslöseelementes (4) bewirkt die Entriegelung des Schutzschalters. Am freien Ende des Auslösehebels (3) ist ein Verriegelungselement (11) vorgesehen, das mit einem Nocken (10) eines unter Federkraft stehenden Kontakthebels (2) derart in Eingriff steht, dass der Schutzschalter sowohl bei Kontraktion als bei Ausdehnung des Auslöseelementes (4) ausgeschaltet wird. Abstract A release mechanism (1) for protective switches has a temperature-sensitive release element (4) in the form of a wire, one end of which is fastened to a spring-loaded pivoting release lever (3), the other end being immovably fastened. The temperature-induced lateral movement at one end of release element (4) unlocks the protective switch. A locking element (11) at the free end of the release lever (3) engages with a catch (10) on a spring-loaded contact lever (2) in such a way that the protective switch is switched off when the release element (4) contacts as well as when it expands.

Description

Auslöseeinrichtung für Schutzschalter
Die Erfindung betrifft eine Auslöseeinrichtung für Schutzschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Ausiöseeinrichtung ist z. B. bekannt aus CH-A-616270. Dort ist ein thermoelektrischer Schalter mit einem Auslöseelement aus einer Formgedächtnislegierung mit Zweiwegeffekt bekannt. Der Schalter besitzt mindestens eine mit dem Auslöseelement zusammenwirkende Spanneinrichtung, deren auf das Auslöseelement einwirkende Kraft zur Festlegung der Temperatur des Schaltvorganges dient. Das Auslöseelement übernimmt dabei die Doppelfunktion von langsam und von schnell ansprechenden Auslöseelementen. In einer besonderen Ausführungsform ist das Auslöseelement ein Draht aus Formgedächtnislegierung (Fig. 7). Ueber eine komplizierte Schaltmechanik mit mehreren Zug- und Druckfedern wird der eigentliche Kontakt des Schalters bedient.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Auslöseeinrichtung für Schutzschalter der obengenannten Art zu schaffen, wobei die Schaltmechanik besonders einfach ist und das Auslöseelement sowohl ein Draht aus einer Formgedächtnislegierung als auch ein Draht aus einem wärmedehnenden Metall sein kann. Es soll zudem unerheblich sein, ob eine Formgedächtnislegierung nach dem Einweg- oder Zweiwegeffekt verwendet wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Auslöseeinrichtung der obengenannten Art gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Die erfindungsgenässe Auslöseeinrichtung hat den grossen Vorteil, dass die Auslösemechanik besonders einfach gestaltet ist und sowohl eine Auslösung bei Kontraktion als bei Ausdehnung des drahtförmigen Auslöseelementes ermöglicht. In einer besonderen Ausführung gemäss Patentanspruch 2 ist eine Druckfeder zwischen dem Auslösehebel und einer Gehäuserippe angeordnet. Dadurch wird das drahtförroige Auslöseelement stets gestreckt. Wird nach Patentanspruch 3 ein wärmedehnender Draht verwendet, so ist aufgrund des reversiblen und reproduzierbaren thermischen Effektes des Drahtes eine genau bestimmte thermisch abhängige Lange vorgegeben. Auch wenn eine Formgedächtnislegierung -insbesondere mit Zweigeffekt-, nach Anspruch 4 verwendet wird, ist die Länge in Abhängigkeit der Temperatur stets bekannt. Wenn in den obigen Fällen der Draht durch unvorsichtige Handhabung bricht, wird der Schutzschalter ebenfalls ausgelöst. Werden Drähte aus Formgedächtnislegierung nach dem Einwegeffekt als Auslöseelement angewandt, und wird eine Wiedereinschaltung des Schutzschalters nach einem Störungsfall verlangt, so ist ein Anschlag im Gehäuse erforderlich. Damit dennoch eine Auslösung bei Bruch des Drahtes gewährleistet ist, sind der Zwischenhebel mit zusätzlicher Druckfeder nach Anspruch 5 oder das Uebertragungselement nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8 vorgesehen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Dort wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:
Fig.1 eine besonders einfache Ausführungsform einer Auslöseeinrichtung für Schutzschalter,
Fig.2 eine Auslöseeinrichtung mit Zwischenhebel und zusätzlicher Druckfeder,
Fig.3 eine Auslöseeinrichtung mit einer ersten Variante eines Cebertragungselementes, und
Fig.4 eine Auslöseeinrichtung mit einer zweiten Variante eines Uebertragungselementes.
In den Figuren werden für dieselben Elemente dieselben Bezugsziffern verwendet.
In Fig. 1 ist im Ausschnitt die Auslöseeinrichtung 1 eines Schutzschalters dargestellt. Der Aufbau eines solchen Schutzschalters ist für sich bekannt und kann z. B. aus dem schweizerischen Patentgesuch Nr. 03 147/87-0 entnommen werden. Die Auslöseeinrichtung 1 besteht aus einem Kontakthebel 2, einem federbelasteten Auslösehebel 3 und einem drahtförmigen Auslöseelement 4. Das Auslöseelement 4 ist mit seinem (nicht-dargestellten) Ende ortsfest fixiert, und mit seinem anderen Ende an dem Auslosehebel 3 befestigt. Der Auslösehebel 3 ist auf einem Verbindungsstück (nur teilweise sichtbar) drehbar gelagert. Eine Blattfeder 6 ist fest mit dem Verbindungsstück 5 verbunden, und bildet mit ihrem anderen Ende den eigentlichen Kontakt des Schutzschalters. In der Gehäusewand 7 des Schutzschalters ist eine Gehauserippe 8 in der Form eines offenen Rechteckes (U-Form) angebracht. Zwischen der Gehäuserippe 8 und dem Auslösehebel 3 ist eine Druckfeder 9 angeordnet. Das Ende des Kontakthebels 2 ist winkelförmig abgebogen und besitzt auf der Rückseite einen Nocken 10 (strichliert dargestellt). Am freien Ende des Auslösehebels 3 ist ein Verriegelungselement 11 vorgesehen, das von einem vorstehenden Stück 12 eines abgebogenen Teiles des Endes gebildet wird (ebenfalls strichliert dargestellt). Das drahtförmige Auslöseelement 4 kann nun ein wärmedehnender Metalldraht, z. B. , oder ein Draht einer Formgedächtnislegierung sein, wie z. B. aus CH-A-616270 bekannt ist.
Die Funktionsweise der obigen Auslöseeinrichtung ist nun folgendermassen:
1. Ist das Auslöseelement ein wärmedehnender Draht, so wird der Draht durch einen Ueberstrom oder einen Teil davon, erwärmt und dehnt sich aus. Das Verriegelungselement 11 gleitet mit seinem vorstehenden Stück 12 von dem Nocken 10 ab, und der Kontakthebel 2 springt aufgrund der Federbelastung der Blattfeder 6 nach oben: die Kontakte öffnen sich.
2. Ist das Auslöseelement ein Draht einer Formgedächtnislegierung, so kontrahiert der Draht sich bei einem Ueberstrom (oder Teil davon), und der Kontakthebel 2 wird wieder freigegeben. Die Druckfeder 9 ist dabei so berechnet, dass eine Deformation des Drahtes 4 im kalten Zustand gegeben ist. Dazu ist es wünschenswert, rechts des Auslösehebels 3 einen - hier nicht dargestellten - Anschlag im Gehäuse vorzusehen. Die Kraft der Druckfeder 9 ist aber genügend klein, dass die Kontraktion des Drahtes 4 bei Erwärmung gewährleistet ist.
In Fig. 2 ist eine Auslöseeinrichtung 1 mit einem Zwischenhebel 13 und einer zusätzlichen Druckfeder 14 dargestellt, welche schwächer dimensioniert ist, als die Druckfeder 9. Der Zwischenhebel 13 ist U-förmig und mit dem einen Schenkel ebenfalls in dem Verbindungsstück 5 drehbar gelagert. Die Schulter des Zwischenhebels 13 ist nach unten verlängert und liegt unter der Federkraft der Druckfeder 9 gegen einen vierkantigen Anschlag 15 der Gehäusewand 7 an. Der andere Schenkel des Zwischenhebels 13 steht auf dem Auslösehebel 3. Die zusätzliche Druckfeder 14 ist zwischen der Schulter des Zwischenhebels 13 und dem Auslösehebel 3 angeordnet. Damit die grösste Kraftübertragung gegeben ist, liegt die Druckfeder 14 nahe des anderen Schenkels des Zwischenhebels 13. Es versteht sich, dass sie auch an einem anderen Ort angebracht werden kann.
Diese Ausführungsform der Auslöseeinrichtung 1 ist vorgesehen für Drähte einer Formgedächtnislegierung. Die Funktionsweise ist im Ueberstromfall dieselbe wie vorstehend beschrieben. Bricht nun der Draht durch unvorsichtige Handhabung des Schutzschalters - z.B. Fallenlassen -, so wird durch die zusätzliche Druckfeder 14 der Auslösehebel 3 nach rechts gedrückt und der Kontakthebel 2 wird freigegeben.
Fig. 3 zeigt eine andere Variante der Auslöseeinrichtung 1 mit einem Uebertragungselement 16 ohne zusätzlicher Druckfeder (vgl. oben). Das Uebertragungselement 16 ist ebenfalls U-förmig, jedoch liegt es hier unter dem Druck der Druckfeder 9 auf dem Auslösehebel 3. Die Schulter des Cebertragungseleraentes 16 ist hälftig nach unten mit einem abgebogenen Führungsteil 17 verlängert, das mit dem benachbarten Schenkel des Uebertragungselementes 16 einen Stift 18 in der Gehäusewand 7 umgreift. Im Ueberstrom - oder Kurzschlussfall - ist das Uebertragungselement 16 wie einstückig mit dem Auslösehebel 3 verbunden. Der Stift 18 dient dabei als Führung für das Cebertragungselement 16. Bei einem Bruch des Drahtes 4 aus einer Formgedächtnislegierung ist der Stift 18 nun Drehpunkt für das Uebertragungselement 16, das unter dem Druck der Druckfeder 9 sich in Uhrzeigersinn dreht, und den Auslösehebel 3 nach rechts drückt. Der Kontakthebel 2 wird somit wieder freigegeben.
Fig. 4 zeigt eine andere Variante des Uebertagungselementes 16 der Auslöseeinrichtung 1. Der Einfachheithalber ist hier der Kontakthebel 2 weggelassen. Das Uebertragungselement 16 ist im wesentlichen eine stabförmige Platte, deren oberen Ende 19 nach rechts abgebogen ist und in eine breite Oeffnung 20 (strichliert gezeichnet) des Auslösehebels 3 liegt. Diese Oeffnung 20 verhindert, dass das Uebertragungselement 16 nach oben (d. h. aus der Zeichnungsebene heraus ) verrutschen kann. Das untere Ende des Uebertragungselementes 16 ist mit einem - in die Zeichnungsebene hineinragenden - Führungsnocken 21 versehen, der in einem Führungsschlitz 22 der Gehäusewand 7 geführt ist. Der Führungsschlitz 22 ist rechts mit einem Anschlagsstift 23 abgeschlossen. Die Breite des Führungsnocken 21 ist wesentlich geringer als die Breite des Führungsschlitzes 22, wodurch der Führungsnocken 21 beschränkt drehbar ist im Führungsschlitz 22.
Die Funktionsweise der Auslöseeinrichtung 1 ist wie vorher. Bricht nun der Draht 4, so wird das Uebertragungselement 16 durch den Druck der Druckfeder 9 um den Anschlagsstift 23 nach rechts gedreht, wodurch das obere Ende 19 den Auslösehebel 3 ebenfalls nach rechts dreht, und der Schutzschalter ausgelöst wird.

Claims

Patentansprüche
1. Auslöseeinrichtung (1) für Schutzschalter mit einem thermisch beeinflussbaren, drahtformigen Auslöseelement (4), dessen eines Ende mit einem unter Federkraft stehenden, drehbar gelagerten Auslösehebel (3) befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das andere Ende des Auslöseelementes (4) ortsfest fixiert ist und die thermisch beeinflusste, laterale Bewegung am einen Ende des Auslöseelementes (4) die Entriegelung des Schutzschalters bewirkt, und
- am freien Ende des Auslösehebels (3) ein Verriegelungselement (11) vorgesehen ist, das mit einem Nocken (10) eines unter Federkraft stehenden Kontakthebels (2) derart in Eingriff steht, dass der Schutzschalter sowohl bei Kontraktion als bei Ausdehnung des Auslöseelementes (4) ausgeschaltet wird.
2. Auslöseinrichtung (1) für Schutzsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckfeder (9) zwischen einer Gehäuserippe (8) und dem Auslösehebel (3) angeordnet ist, die das Auslöseelement (4) stets streckt, und dass das eine Ende des Auslöseelementes (4) am freien Ende des Auslösehebels (3) befestigt ist.
3. Auslöseeinrichtung (1) für Schutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (4) ein wärmedehnender Draht oder ein Schmelzdraht ist.
4. Auslöseeinrichtung (1) für Schutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (4) ein Draht aus einer Formgedächtnislegierung ist.
5. Auslöseeinrichtung (1) für Schutzschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckfeder (9) und dem Auslösehebel (3) ein U-förmiger Zwischenhebel (13) vorgesehen ist, dessen einer Schenkel nahe des Auslösehebels (3) gelagert ist und dessen anderer Schenkel auf dem Auslösehebel (3) steht, dass ein Anschlag (15) im Gehäuse vorgesehen ist, auf den der Zwischenhebel (13) mit einem verlängerten Teil seiner Schulter abgestützt ist, und dass eine zusätzliche Druckfeder (14) zwischen dem Zwischenhebel (13) und dem Auslösehebel (3) angeordnet ist.
6. Auslöseeinrichtung (1) für Schutzschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Uebertragungselement (16) zwischen der Druckfeder (9) und den Auslösehebel (3) vorgesehen ist, das sich gegen den Auslösehebel (3) abstützt und einseitig in der Gehäusewand (7) geführt ist, und dass ein Stift (18,23) vorgesehen ist, der im Normalfall als Anschlag dient und der ira Fall eines Bruches des Auslöseelementes (4) eine Drehbewegung des Uebertragungselementes (16) ermöglicht.
7. Auslöseeinrichtung (1) für Schutzschalter nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Uebertragungselement (16) U-förmig ist und dessen Schulter im Bereich des Stiftes (18) mit einem abgebogenen Führungsteil (17) verlängert ist.
EP88907595A 1987-09-29 1988-09-20 Auslöseeinrichtung für schutzschalter Withdrawn EP0333790A1 (de)

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CH3721/87 1987-09-29
CH372187 1987-09-29

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EP88907595A Withdrawn EP0333790A1 (de) 1987-09-29 1988-09-20 Auslöseeinrichtung für schutzschalter

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EP (1) EP0333790A1 (de)
AU (1) AU611951B2 (de)
WO (1) WO1989003116A1 (de)

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