EP0391086B1 - Druckknopfbetätigter Ueberstromschutzschalter - Google Patents

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EP0391086B1
EP0391086B1 EP90104430A EP90104430A EP0391086B1 EP 0391086 B1 EP0391086 B1 EP 0391086B1 EP 90104430 A EP90104430 A EP 90104430A EP 90104430 A EP90104430 A EP 90104430A EP 0391086 B1 EP0391086 B1 EP 0391086B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bimetal
circuit breaker
protective circuit
connector
overcurrent protective
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP90104430A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0391086A1 (de
Inventor
Josef Peter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ellenberger and Poensgen GmbH
Original Assignee
Ellenberger and Poensgen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ellenberger and Poensgen GmbH filed Critical Ellenberger and Poensgen GmbH
Publication of EP0391086A1 publication Critical patent/EP0391086A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0391086B1 publication Critical patent/EP0391086B1/de
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Expired - Lifetime 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
    • H01H71/74—Means for adjusting the conditions under which the device will function to provide protection
    • H01H71/7427—Adjusting only the electrothermal mechanism
    • H01H71/7436—Adjusting the position (or prestrain) of the bimetal
    • 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
    • H01H71/16—Electrothermal mechanisms with bimetal element
    • H01H2071/167—Multiple bimetals working in parallel together, e.g. laminated together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H69/00—Apparatus or processes for the manufacture of emergency protective devices
    • H01H69/01—Apparatus or processes for the manufacture of emergency protective devices for calibrating or setting of devices to function under predetermined conditions

Definitions

  • the invention relates to a push-button-operated overcurrent protection switch and in particular to an on-board circuit breaker with manual release and bimetallic free release with the features specified in the preamble of claim 1.
  • overcurrent protection switches are known for example from DE-C 21 23 765 or EP-A 0 081 290.
  • the bimetallic element of the bimetallic release device is arranged essentially parallel to the narrow side wall of the switch housing running in the pressure direction (D). The adjustment is carried out via an adjusting screw which passes through a hole in this side wall and acts directly on the bimetal or on its connecting base.
  • an electrical overload switch is known from DE-U-88 06 964.8, in which the strip-shaped bimetal is fastened to a connecting piece, which is also held in a fitting and fixed manner in corresponding bearing gaps in the housing.
  • This connector has an extension which can be acted upon by an adjusting screw from the opposite side of the switch housing for adjusting the response value of the bimetal.
  • the invention has for its object to further improve a push-button-operated overcurrent protection switch of the type mentioned with respect to the adjustability of the bimetal.
  • the connecting tab of the connecting piece for the second leg end of the bimetal has a constriction, which is formed by a slit passing through the plate-shaped central section of the connecting piece transversely to the plate plane.
  • the connecting tab can be rotated around the constriction by means of an adjusting screw for adjusting the response value of the bimetal. Due to this construction, the tripping value of the bimetal can be adjusted in a particularly sensitive and exact manner by bracing the two bimetal legs against each other.
  • the narrowing further has the advantage that the heat generated by the bimetal self-heating for tripping flows less quickly from the bimetal into the adjacent conductor parts of the assembly. This means that the nominal tripping value is more reproducible and less scattered.
  • Claims 2 and 3 characterize advantageous designs of the slot and the mounting of the adjusting screw in the housing.
  • the slot is particularly easy to produce immediately when punching the connecting piece in a realization by means of an arcuate punching.
  • the adjusting screw is held captively in the housing by its radially protruding rim, which is supported in a housing groove, on its head.
  • the bimetallic assembly is fixed even better in the housing by the extension of the terminal lug at its inner end and its precise, firm fit in a corresponding housing recess.
  • the characterizing part of claim 5 describes a bimetallic release device which has two bimetals.
  • a self-heated bimetal device can also be used for small nominal currents, which, in addition, does not provide any lower tripping forces in comparison to a one-piece bimetal. Due to the sandwich construction claimed, the entire bimetal device remains very compact and can essentially be arranged and used like a one-piece bimetal. The insulating layer between the two bimetals shields the latter from one another in such a way that the full current path is maintained through the total length of the two bimetals.
  • Claims 9 and 10 characterize a so-called fail-safe for the switch. This is advantageously integrated in the connector of the bimetallic device.
  • the terminal lug, one or more bimetals, the connection piece, which is optionally provided with a fail-safe device, and the adjusting screw are combined to form a preassembled assembly which can be installed as a whole in the switch. This also has advantages in terms of automatic production when assembling the switch.
  • Claims 12 and 13 characterize an advantageous further development of the bimetallic assembly, with which a rapid response of the bimetallic tripping device is achieved in the case of high currents, in particular in the event of a short circuit.
  • these two components can be positioned particularly close to one another without the risk of an electrical short circuit, so that a particularly high repulsion effect is achieved with a very short tripping time.
  • FIG. 1 shows the external view of an exemplary embodiment of a switch according to the invention.
  • This has an approximately cuboidal housing made of insulating material, composed of two housing half-shells (1, 2), on the front narrow side wall (3) of which the push-button assembly (4) with its threaded neck (40) and the push-button (3) which is longitudinally displaceable in the direction of pressure (D) 41) is used.
  • the two angled connecting lugs (5, 6) protrude from the switch housing from the opposite, narrow side wall (3 ') on the bottom.
  • Fig. 2 shows the various functional assemblies that are incorporated in the switch.
  • these are the key switch (7) and the bimetallic assembly (10), which is electrically and mechanically connected to the one connecting lug (5).
  • Detached from the modules in Fig. 2 are still the second tab (6) recognizable, which carries the one housing-fixed mating contact (9) of the switching path on a housing-internal extension (8).
  • the locking lug (11) is rotatably held between the two housing half-shells (1, 2), which can be brought into engagement with the groove (42) on the outside of the threaded neck (40) and an anti-rotation device for represents the threaded neck (40) and the switch itself when it is installed in a control panel.
  • the frame-like release lever (12) forming a kinematic connecting element between the switching lock (7) and the bimetallic assembly (10) and the adjustment cover (13) which can be snapped onto the lower narrow side wall (3 ') should be mentioned.
  • the centerpiece of the bimetallic assembly (10) is the bimetal (101), which is designed as a flat, U-shaped stamped and bent part and is attached with its one leg-free end (102) to the housing-internal extension (103) of the connecting lug (5).
  • the second leg-free end (104) is welded to the bent-up connecting tab (105) of a connecting piece (106) which, at its diametrically opposite end, also carries an upwardly bent extension (107) with the second mating contact (9 ') of the switching path.
  • the two mating contacts (9,9 ') are arranged with their contact surface in a plane which runs transversely to the parting plane between the two housing half-shells (1,2) and approximately parallel to the pressure direction (D).
  • the connecting piece (106) has an arcuate punching (108), in the center of which a threaded hole (109) is made.
  • the adjusting screw (110) can be screwed in from the bottom narrow side wall (3 ') by rotating the connecting piece (106) about the constriction (111) formed by the punched-out part (108) so that the two legs (112, 113) of the bimetal ( 101) can be braced against one another and the triggering value of the bimetal (101) can thus be adjusted.
  • the base (114) of the U-shaped bimetal (101) represents its deflecting end, its deflecting movement through the transfer slide (14) arranged in the housing transversely to the direction of pressure (D) below the push-button assembly (4) and the release lever (12) connected to the switch lock (7) in the sense the triggering of which is transmitted.
  • the switch is switched on and off manually by means of the push button (41) of the push button assembly (4), which is explained in more detail below with reference to FIGS. 3-6.
  • the essentially cylindrical push-button (41) made of insulating material is provided with a blind hole-like bearing recess (43) which is open towards the interior of the housing and extends in the pressure direction (D) and with which it is additionally guided in the pressure direction (D) on a guide part anchored in the housing is.
  • the guide part is jointly formed by a cap-shaped, made of insulating counterbearing shaped part (44) for the helical spring-like push button spring (46) clamped between it and the actuating side bottom (45) of the bearing recess (43) and the U-shaped supporting part in the longitudinal section parallel to the pressure direction ( 47) formed.
  • the two U-legs (48, 49) point counter to the pressure direction (D) and their free ends are in engagement with the counter-bearing molded part (44).
  • the support part (47) has in the apex area between its U-legs (48,49) and its U-base (50) laterally projecting tabs (51), which are supported on a corresponding housing nose (52) (Fig. 2) .
  • the support part (47) and the counter-bearing molded part (44) are thus held in position in the housing.
  • the counter-bearing molded part (44) has, on its opposite side walls parallel to the direction of pressure, each in the pressure direction (D), with bottom open guide slots (67) for the axis (55). Due to their design, the support (47) and counterbearing molded part (44) in turn form a guide (53) running in the pressure direction (D) for a support lever (15) which extends essentially in the pressure direction (D) and with its push button side End (16) via a rotary-slide joint is connected to the inner end of the push button (41).
  • This articulated connection is created by the axis (55) held on two lateral projections (54) of the push button (41) through the link-like elongated hole (17) in the push button end (16) of the support lever (15).
  • the elongated hole (17) is of an angular shape, the leg (18) pointing counter to the pressure direction (D) parallel to this direction and the leg (19) pointing in the pressure direction (D) pointing in an acute direction, counter to the locking engagement direction (20) Angle (W) run.
  • the support lever (15) has a latching projection (21) on the side next to the elongated hole (17), which, due to the displaceability of the support lever (15) in the pressure direction (D) and its pivotability transversely to this direction, engages with the latching recess (56) in one of the U-legs (48, 49) of the support part (47) can be brought.
  • the end (22) of the support lever (15) pointing in the pressure direction (D) is connected to the switch lock (7) of the switch via an axis of rotation (70).
  • the central part of this switch lock (7) is the L-shaped contact bridge support (71), which can be displaced in the pressure direction (D) and can be pivoted in a pivot plane parallel to this, and which in its apex area is connected to the interior of the housing via the swivel joint formed by the axis of rotation (70) End (22) of the support lever (15) is connected.
  • the approximately in the direction of pressure (D) contact bridge leg (72) carries in the region of its free end, which is arranged transversely to the direction of pressure, bridging the two mating contacts (9,9 ') fixed to the housing, serving for the contact bridge (73).
  • This is articulated to the contact bridge support (71) via the swivel connection (74).
  • the pivot connection (74) is additionally acted upon in the contact closing direction by a contact pressure spring (75) designed as a leg spring.
  • the contact bridge support (71) is designed as a double leg spring which is seated on the axis of rotation (70)
  • Switch-off spring (77) acts against the contact closing direction.
  • the switch-off spring (77) is supported on the one hand by an inclined projection (23) (FIG. 2) on the inside of the housing half-shells (1, 2) and on the other hand on the top of the pawl leg (76) extending transversely to the pressure direction (D).
  • an articulated lever (79) is articulated at one end, which can be fixed in a latch (V) with its opposite free end (80).
  • the articulated lever (79) has at its free end (80) an axis (81) extending transversely to the pressure direction (D), which on the one hand passes through a longitudinal opening (82) of a pawl lever (83) which is pivotably mounted in the housing, and which on the other hand is laterally displaceably guided at the ends of the housing grooves (24) which run approximately transversely to the pressure direction (D).
  • the through opening (82) has an angled portion (84) at its end remote from the switching lock, in which the axis (81) can be latched to the housing grooves (24) in cooperation with the guide.
  • the pivotable pawl lever (83) which is acted upon by the leg spring (85) in the latching direction, is kinematically connected to the bimetal (101) via the release lever (12) and the transfer slide (14). Whose deflection is transferred via the transfer slide (14) and the release lever (12) into a pivoting movement of the pawl lever (83) against the pawl engagement direction, so that the axis (81) is released from its latching.
  • Fig. 3 the switch is shown in its off position. If the push button is actuated, the axis (55) runs in the leg (18) of the elongated hole (17) parallel to the direction of pressure until it reaches the lower side edge of the elongated hole leg, which runs obliquely to this direction (19) hits. From this position, the support lever is moved in the pressure direction (D) and at the same time acted upon transversely to it. As soon as the locking projection (21) on the support lever (15) overlaps the locking recess (56) on the support part (47), the support lever (15) is pivoted counterclockwise with respect to FIG. 3 and the locking projection (21) engages in the locking recess (56) a.
  • the contact bridge support (71) By moving the support lever (15) in the pressure direction (D), the contact bridge support (71) is simultaneously moved in a rotary-sliding movement into a position in which the contact bridge (73) is in the switched-on position (FIG. 4).
  • the contact bridge (73) is fixed in the switched-on position by the locking of the support lever (15) and the associated fixing of the axis of rotation (70) to the contact bridge support (71) and the latching (V).
  • the axis (55) of the push button (41) is held in this position in the sloping lower leg of the elongated hole (17), since the push button spring (46) is not able to hold the push button (41) and thus the axis (55) to apply such a force against the pressure direction (D) that the latching between the latching projection (21) on the support lever (15) and the latching recess (56) in the end part (47) could be released.
  • the support lever (15) is pivoted clockwise by acting on the inclined side edge of the slot leg (19) by means of the axis (55), the locking projection (21) out of the locking recess (56) pulled out and thus released this locking. This allows the support lever (15) to move upward, which pulls the contact bridge support (71) and transfers the contact bridge (73) to the switch-off position (FIG. 3).
  • the contact bridge support (71) is released by a release of the latch (V) and rotates under the influence of the switch-off spring (77) around the axis of rotation (70) clockwise with respect to FIG. 5.
  • the contact opening through Lifting the contact bridge (73) from the mating contacts (9,9 ') also works in the case in which the push button (41) is held in its switch-on position. So it is a real free trip.
  • the counter-bearing molded part (44) has on its upper transverse wall (58) an integrally molded pin (57) which engages from below in the helical spring-like push button spring (46) and additionally guides it.
  • the support lever (15) passes through the U-base (50) of the support part (47) via a transverse slot (59) with lateral play, so that the support lever (15) remains pivotable.
  • a cylindrical insulating sleeve (60) is inserted between the threaded neck (40) and the push button (41) and carries at its lower end a plate-shaped insulating cover (61) running transversely to the printing direction (D). The latter delimits the interior of the switch towards the push button side and has a circular opening (68) in the center corresponding to the inner opening of the insulating sleeve (60).
  • the insulating sleeve (60) has on its inner wall flanking the push button (41) a projection (62) which engages in a groove (42 ') in the outer wall of the push button to prevent the push button (41) from rotating.
  • the push button is also provided on its wall with a circumferential ring shoulder (63) which limits its insertion movement by a stop on the end face of the threaded neck (40) when the push button is actuated.
  • the fastening of the bimetallic assembly (10) in the housing and its adjustment will be discussed in more detail with reference to FIGS. 2-5.
  • the interior of the extension (103) on the connecting lug (5) has a plate-shaped extension (115) which fits snugly and securely in a fixing pocket (27) formed by a side partition (26) in the housing half-shells (1, 2) is held in the housing.
  • the extension (103) and consequently the attachment point of the bimetal leg (112) are thus held in their position and precisely defined.
  • the essentially plate-shaped connecting piece (106) is divided into two areas by an arcuate punch-out (108), which are connected by a constriction (111).
  • the bimetallic device is adjusted by means of the adjusting screw (110), which is introduced into a threaded hole (109) in the radial center of the punched-out area (108) in the connecting piece (106).
  • the bottom narrow side wall (3 ') Aligned with this threaded bore (109), the bottom narrow side wall (3 ') has an adjustment bore (29) in which the adjustment screw (110) lies and is accessible from the outside.
  • the angle projection (28) On the opposite side of the adjustment bore (29), has a semicircular recess (30) in each housing half-shell (1, 2) in which the threaded end of the adjustment screw (110) can move freely.
  • the adjustment bore (29) has an annular circumferential support groove (31) approximately in its center on its inner wall, in which the radially projecting ring (117) is supported on the head (118) of the adjustment screw (110).
  • twisting the adjusting screw (110) thus fixed in its longitudinal axial direction tilts the area of the connecting piece (106) on the part of the connecting tab (105) by twisting it around the constriction (111), as a result of which the two legs (112, 113) of the bimetal (101) braced against each other and the response value of the bimetal (101) is changed accordingly.
  • the adjustment screw (110) is placed through the adjustment cover (13) which can be snapped onto the housing and is designed as a cap.
  • the latter can, for example, be permanently connected to the housing by ultrasonic welding, which effectively prevents subsequent manipulation of the switch with regard to a change in the tripping nominal value.
  • the constriction (111) also represents a thermal resistance that prevents the heat required to respond to the bimetal (101) from the bimetal (101) via the connecting tab (105) and the connecting piece (106) from moving too quickly towards the counter contact ( 9 ′) flows off. A quick response and an exact adjustability of the bimetal (101) is thus achieved.
  • a first alternative design (10 ') of the bimetallic assembly is shown, in which instead of a bimetallic (101) two again approximately U-shaped bimetals (121,122) are used. These are arranged flat on one another in the manner of a sandwich construction with the interposition of an insulating layer (123).
  • One bimetal (121) is attached with its leg-free end (102) to the connecting lug (5), the second bimetal (122) is welded with its leg-free end (104) to the connecting tab (105).
  • the remaining leg free ends (102 ', 104') of the two bimetals (121, 122) have an inward bend (124).
  • the two bimetals (121, 122) are identically shaped, but arranged in a mirror-inverted manner, so that their bends (124) overlap one another in the installed position.
  • the corresponding insulating layer (123) is provided with a cutout (125), as a result of which the two bends (124) of the leg ends (102 ', 104') can be welded directly to one another and thus a permanent electrical and mechanical connection between the two bimetals (121,122 ′) is created.
  • the latter are therefore electrical connected in series. This results in a doubling of the current path through the bimetallic device, which means that tripping is also possible at lower nominal currents.
  • a further alternative embodiment (10 ⁇ ) of the bimetallic assembly is shown, in which two bimetals (131, 132) are used, the legs (112, 113, 112 ', 113') of which have corresponding punched-outs and a meandering course. This multiplies the current path through these two bimetals (131, 132) and consequently reduces the tripping nominal current to a fraction.
  • the two bimetals (131, 132) are arranged analogously to the bimetals (121, 122) in a so-called sandwich construction with an insulating layer (123 ') between them. Their shape is also identical and their installation position is mirror-inverted.
  • the connection of their leg free ends (102, 104) to the connecting lug (6) and to the connecting tab (105) and their leg free ends (102 ', 104') to one another is carried out analogously to the bimetals (121, 122).
  • FIG. 9 shows a further alternative embodiment (10 ′′′) of the bimetal assembly, in which a so-called fail-safe is provided.
  • this failure protection is already known from EP-A 0 081 290.
  • the connecting piece (106 ') is separated approximately in the middle into two sections (119, 120) which are electrically connected by a thin sheet metal bridge (126).
  • the sheet metal bridge also represents the flexible, rotatable part in the connecting piece (106 ') which corresponds to the function of the constriction (111).
  • it is a fusible conductor which is provided with several punched-out areas (127) to reduce the cross-section of the line.
  • at least the central, circular punching (127 ') is sealed with solder (128).
  • a further alternative bimetallic assembly 10 ⁇ ⁇ is shown with an improved tripping characteristic at high overcurrents.
  • the connector 5 has no plate-shaped extension 115, but a U-shaped extension 135 which flanks the U-shaped bimetal 101 laterally. This means that in a plan view of the plane of the bimetal 101, the bimetal 101 and the extension 135 are arranged substantially overlapping.
  • the free end 136 of the extension 135 is welded to the leg free end 102 of the bimetal 101.
  • the second leg-free end 104 of the bimetal 101 is welded to the connecting tab 105 of the connecting piece 106 analogously to the embodiment according to FIG. 2.
  • An L-shaped insulating layer 139 is inserted between the U-leg 137 attached to the connecting lug 5 and the U-base 138 of the extension 135 and the U-leg 113 flanked by these components and the base 114 of the bimetal 101.
  • connection lug 5 runs over the extension 135 in the direction indicated by the arrows.
  • the current enters the latter via the connection point at the free ends 136, 102 of the extension 135 or of the bimetal 101 and runs through the bimetal 101 in the direction indicated by the arrows shown there, which are opposite to the current directions in the individual sections of the extension 135 runs.
  • the current passes through the second leg-free end 104 of the bimetal 101 into the connecting piece 106 and arrives there at the mating contact 9 'for the contact bridge 73.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft einen druckknopfbetätigten Überstromschutzschalter und insbesondere einen Bordnetzschutzschalter mit Handauslösung und bimetallgesteuerter Freiauslösung mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
  • Derartige Überstromschutzschalter sind beispielsweise aus DE-C 21 23 765 bzw. EP-A 0 081 290 bekannt. Bei diesen Schaltern ist das Bimetell der Bimetallauslösevorrichtung im wesentlichen parallel zu der in Druckrichtung (D) verlaufenden Schmalseitenwand des Schaltergehäuses angeordnet. Die Justierung erfolgt über eine Justierschraube, die eine Bohrung in dieser Seitenwand durchgreift und seitlich direkt auf das Bimetall bzw. auf dessen Anschlußfuß einwirkt.
  • Die Genauigkeit der Bimetalljustierung bei den bekannten Schaltern läßt zu wünschen übrig. Außerdem soll eine direkte Beaufschlagung des Bimetalls bzw. dessen Anschlußfuß vermieden werden.
  • Bei dem aus der US-C-36 97 915 bekannten Überstromschutzschalter ist bereits eine Verbesserung in dieser Hinsicht gegeben. Hier sind die Anschlußfahne und der an den gehäusefesten Gegenkontakt angrenzende Bereich eines Verbindungsstückes zu dem gehäusefesten Gegenkontakt paßgenau und festsitzend in entsprechenden Lagerausnehmungen im Gehäuse gehalten. Darüber hinaus wird zur Justierung nicht das Bimetall direkt, sondern das Anschlußstück im gehäuseinneren Bereich durch eine seitlich in das Schaltergehäuse eingeschraubte Justierschraube beaufschlagt. Um die Justierverschiebung des gehäuseinneren Teils des Anschlußstückes zu erleichtern, ist zwischen dessen Fixierbereich am Gehäuse und dem Beaufschlagungsbereich durch die Justierschraube eine Querschnittsverringerung in Form von Vertiefungen in den seitlichen Flächen des Anschlußstückes vorgesehen.
  • Weiterhin ist aus DE-U-88 06 964.8 ein elektrischer Überlastschalter bekannt, bei dem das streifenförmige Bimetall an einem Anschlußstück befestigt ist, das ebenfalls paßgenau und festsitzend in entsprechenden Lagerspalten im Gehäuse gehalten ist. Dieses Anschlußstück weist eine Verlängerung auf, die von einer Justierschraube von der Gegenseite des Schaltergehäuses her zur Ansprechwert-Justierung des Bimetalls beaufschlagbar ist.
  • Ausgehend von den vorstehend geschilderten Überstromschutzschaltern nach dem Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen druckknopfbetätigten Überstromschutzschalter der eingangs genannten Art hinsichtlich der Justierbarkeit des Bimetalls weiter zu verbessern.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Ansprüches 1 angegeben.
  • Zwischen dem Anschlußlappen des Verbindungsstückes für das zweite Schenkelende des Bimetalls und dem an dem gehäusefesten Gegenkontakt angrenzenden Bereich des Verbindungsstückes weist dieses eine Verengung auf, die durch einen den plattenförmigen Zentralabschnitt des Verbindungsstückes quer zur Plattenebene durchsetzenden Schlitz gebildet ist. Um die Verengung ist der Anschlußlappen mittels Beaufschlagung durch eine Justierschraube zur Ansprechwert-Justierung des Bimetalls verdrehbar. Durch diese Konstruktion ist das Bimetall durch eine Verspannung der beiden Bimetallschenkel gegeneinander in besonders feinfühliger und exakter Weise in seinem Auslösewert justierbar.
  • Die Verengung bringt weiterhin den Vorteil mit sich, daß die durch die Bimetall-Eigenheizung zur Auslösung erzeugte Wärme weniger schnell aus dem Bimetall in die angrenzenden Leiterteile der Baugruppe abfließt. Damit ist der Auslöse-Nennwert besser reproduzierbar und mit geringeren Streuungen behaftet.
  • Die Ansprüche 2 und 3 kennzeichnen vorteilhafte Ausführungen des Schlitzes und der Lagerung der Justierschraube im Gehäuse. So ist der Schlitz bei einer Realisierung durch eine bogenförmige Ausstanzung besonders einfach sofort beim Stanzen des Verbindunsstückes mit herstellbar. Die Justierschraube ist durch ihren radial abstehenden, sich in einer Gehäusenut abstützenden Kranz an ihrem Kopf unverlierbar im Gehäuse gehalten.
  • Durch die im Anspruch 4 angegebene Verlängerung der Anschlußfahne an ihrem gehäuseinneren Ende und deren paßgenauen, festen Sitz in einer entsprechenden Gehäuseausnehmung wird die Bimetallbaugruppe noch besser im Gehäuse fixiert.
  • Das Kennzeichen des Ansprüches 5 beschreibt eine Bimetall-Auslösevorrichtung, die zwei Bimetalle aufweist. Dadurch kann auch für kleine Nennströme eine selbstbeheizte Bimetallvorrichtung verwendet werden, die darüber hinaus im Vergleich zu einem einteiligen Bimetall keine geringeren Auslösekräfte zur Verfügung stellt. Durch die beanspruchte Sandwich-Konstruktion bleibt die gesamte Bimetall-Vorrichtung sehr kompakt und kann im wesentlichen wie ein einstückiges Bimetall angeordnet und eingesetzt werden. Die Isolierlage zwischen den beiden Bimetallen schirmt letztere so gegeneinander ab, daß der volle Stromweg durch die Gesamtlänge der beiden Bimetalle erhalten bleibt.
  • In Anspruch 6 ist eine konstruktiv besonders einfache Sandwich-Konstruktion angegeben, die sich durch eine zuverlässige und dauerhafte Verbindung zwischen den beiden Bimetallen in Form einer Verschweißung, Verlötung o.dgl. auszeichnet. Dabei ist die formidentische Ausbildung der beiden Bimetalle aus fertigungs- und lagerhaltungstechnischen Gründen vorteilhaft.
  • Durch den mäanderartigen Verlauf der Schenkel und der Basis der U-förmigen Bimetalle (Anspruch 7) kann bei im wesentlichen unveränderten Bimetall-Abmessungen der Ansprech-Nennstrom weiter drastisch reduziert werden. Um die mechanische Schwächung des Bimetalls durch die mäanderartige Ausbildung der Schenkel und der Basis auszugleichen, sind nach Anspruch 8 klammerartige Versteifungen vorgesehen, die unter Zwischenfügung entsprechender Isolierlagen auf die genannten Bimetallabschnitte aufgesetzt werden können. Damit weist auch die Bimetallvorrichtung diesen Typs im wesentlichen unveränderte mechanische Eigenschaften auf.
  • Die Ansprüche 9 und 10 kennzeichnen eine sogenannte Ausfallsicherung (fail-safe) für den Schalter. Diese ist vorteilhafterweise in das Verbindungsstück der Bimetallvorrichtung integriert.
  • Nach Anspruch 11 sind die Anschlußfahne, ein oder mehrere Bimetalle, das gegebenenfalls mit einer Ausfallsicherung versehene Verbindungsstück und die Justierschraube zu einer vormontierbaren Baugruppe zusammengefaßt, die als Ganzes in den Schalter einbaubar ist. Dies bringt auch im Hinblick auf eine automatische Fertigung Vorteile bei der Montage des Schalters mit sich.
  • Die Ansprüche 12 und 13 kennzeichnen eine vorteilhafte Weiterbildung der Bimetallbaugruppe, mit der bei großen Strömen - also insbesondere im Kurzschlußfall - ein schnelles Ansprechen der Bimetallauslösevorrichtung erzielt wird.
  • Durch die U-förmige Verlängerung des Anschlußstückes, die das U-förmige Bimetall seitlich flankiert, wird eine sogenannte "Stromschleife" geschaffen, bei der durch die entsprechende elektrische und mechanische Verbindung des Freiendes der Verlängerung mit dem entsprechenden Schenkelende des Bimetalls der durch diese beiden Bauteile hindurchfließende Strom in den entsprechenden Abschnitten jeweils in entgegengesetzten Richtungen verläuft. Nach den bekannten Gesetzen der Elektrodynamik bewirkt dies eine Abstoßung zwischen der Verlängerung des Anschlußstückes und dem Bimetall. Da das Anschlußstück und seine Verlängerung im Gehäuse fixiert sind, wirken die abstoßenden Kräfte voll auf das Bimetall, das somit über seine normale, erwärmungsbedingte Auslenkung zusätzlich und vor allem sofort mit Einsetzen des hohen Stromes aus seiner Ruheposition in Auslöserichtung ausgelenkt wird.
  • Durch die im Anspruch 13 angegebene Isolierlage zwischen der Verlängerung des Anschlußstückes und dem Bimetall können diese beiden Bauteile ohne Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses besonders nah aneinander positioniert werden, so daß ein besonders hoher Abstoßungseffekt mit einer denkbar kurzen Auslösezeit erzielt wird.
  • Es ist zu betonen, daß bei kleinen Strömen, wie sie im Überlastfall auftreten, die dynamische Wirkung der "Stromschleife" nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang zum Tragen kommt. Hier bewirkt allein die erwärmungsbedingte Ausbiegung des Bimetalls die Auslösung des Überstromschutzschalters.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Außenansicht des Überstromschutzschalters,
    Fig. 2
    eine perspektivische Explosionsdarstellung des Schalters, getrennt in funktionalen Baugruppen,
    Fig. 3-5
    jeweils einen Längsschnitt durch den Schalter entlang der Teilungsfuge zwischen den beiden Gehäusehalbschalen in Ausschalt-, Einschalt- und Überstrom-bedingter Auslösestellung des Schaltschlosses,
    Fig. 6
    eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Bimetallvorrichtung in einer ersten alternativen Ausführungsform,
    Fig. 7
    eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Bimetallvorrichtung in einer zweiten alternativen Ausführungsform,
    Fig. 8
    eine perspektivische Darstellung der Bimetallvorrichtung nach Fig. 7,
    Fig. 9
    eine perspektivische Darstellung einer Bimetallvorrichtung mit integrierter Ausfallsicherung.
    Fig. 10
    eine perspektivische Darstellung einer Bimetallvorrichtung mit "Stromschleife" und
    Fig. 11
    eine perspektivische Explosionsdarstellung der Bimetallvorrichtung nach Fig. 10.
  • In Fig. 1 ist die Außenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schalters dargestellt. Dieser weist ein aus zwei Gehäusehalbschalen (1,2) zusammengesetztes, etwa quaderförmiges Gehäuse aus Isolierstoff auf, an dessen stirnseitiger Schmalseitenwand (3) die Druckknopfbaugruppe (4) mit ihrem Gewindehals (40) und dem darin in Druckrichtung (D) längsverschiebbar geführten Druckknopf (41) eingesetzt ist. Aus der gegenüberliegenden, bodenseitigen Schmalseitenwand (3′) ragen die beiden abgewinkelten Anschlußfahnen (5,6) aus dem Schaltergehäuse heraus.
  • Fig. 2 zeigt die verschiedenen funktionalen Baugruppen, die in den Schalter ingetriert sind. Es sind dies neben der Druckknopfbaugruppe (4) das Schaltschloß (7) und die Bimetallbaugruppe (10), die mit der einen Anschlußfahne (5) elektrisch und mechanisch verbunden ist. Losgelöst von den Baugruppen sind in Fig. 2 weiterhin die zweite Anschlußfahne (6) erkennbar, die an einem gehäuseinneren Fortsatz (8) den einen gehäusefesten Gegenkontakt (9) der Schaltstrecke trägt. Im seitlichen Randbereich der oberen Schmalseitenwand (3) ist drehbar zwischen den beiden Gehäusehalbschalen (1,2) die Arretiernase (11) gehalten, die in Eingriff mit der Nut (42) an der Außenseite des Gewindehalses (40) bringbar ist und eine Verdrehsicherung für den Gewindehals (40) und den Schalter selbst bei dessen Einbau in eine Schalttafel darstellt. Weiterhin sind der ein kinematisches Verbindungselement zwischen dem Schaltschloß (7) und der Bimetallbaugruppe (10) bildende, rahmenartige Auslösehebel (12) und die auf die untere Schmalseitenwand (3′) aufschnappbare Justierabdeckung (13) zu erwähnen.
  • Das Kernstück der Bimetallbaugruppe (10) ist das als flaches, U-förmiges Stanz-Biege-Teil ausgestaltete Bimetall (101), das mit seinem einen Schenkelfreiende (102) an den gehäuseinneren Fortsatz (103) der Anschlußfahne (5) befestigt ist. Das zweite Schenkelfreiende (104) ist an dem hochgebogenen Anschlußlappen (105) eines Verbindungsstückes (106) angeschweißt, das an seinem diametral gegenüberliegenden Ende einen ebenfalls nach oben gebogenen Fortsatz (107) mit dem zweiten gehäusefesten Gegenkontakt (9′) der Schaltstrecke trägt. Die beiden Gegenkontakte (9,9′) sind mit ihrer Kontaktfläche in einer Ebene angeordnet, die quer zur Teilungsfugenebene zwischen den beiden Gehäusehalbschalen (1,2) und etwa parallel zur Druckrichtung (D) verläuft. An etwa zentraler Position weist das Verbindungsstück (106) eine bogenförmige Ausstanzung (108) auf, in deren Zentrum eine Gewindebohrung (109) eingebracht ist. Darin ist von der bodenseitigen Schmalseitenwand (3′) her die Justierschraube (110) eingeschraubt durch deren Drehung das Verbindungsstück (106) um die durch die Ausstanzung (108) gebildete Verengung (111) kippbar, damit die beiden Schenkel (112,113) des Bimetalls (101) gegeneinander verspannbar und der Auslösewert des Bimetalls (101) damit justierbar ist. Die Basis (114) des U-förmigen Bimetalls (101) stellt dessen Auslenkende dar, dessen Auslenkbewegung durch den quer zur Druckrichtung (D) unterhalb der Druckknopfbaugruppe (4) im Gehäuse angeordneten Übertragungsschieber (14) und den mit diesem in Verbindung stehenden Auslösehebel (12) auf das Schaltschloß (7) im Sinne dessen Auslösung übertragen wird.
  • Das Ein- und Ausschalten des Schalters per Hand erfolgt über den Druckknopf (41) der Druckknopfbaugruppe (4), die im folgenden anhand der Fig. 3-6 näher erläutert wird. Der im wesentlichen zylindrische und aus Isolierstoff gefertigte Druckknopf (41) ist mit einer sacklochartigen, zum Gehäuseinneren hin offenen, in Druckrichtung (D) verlaufenden Lagerausnehmung (43) versehen, mit der er zusätzlich auf einem im Gehäuse verankerten Führungsteil in Druckrichtung (D) geführt ist. Das Führungsteil ist gemeinsam durch ein kappenförmiges, aus Isolierstoff gefertigtes Gegenlager-Formteil (44) für die zwischen diesem und dem betätigungsseitigen Boden (45) der Lagerausnehmung (43) eingespannte, schraubenfederartige Druckknopffeder (46) und das im druckrichtungsparallelen Längsschnitt U-förmige Abstützteil (47) gebildet. Dessen beiden U-Schenkel (48,49) weisen entgegen der Druckrichtung (D) und stehen mit ihren Freienden mit dem Gegenlager-Formteil (44) in Eingriff. Das Abstützteil (47) weist jeweils im Scheitelbereich zwischen seinen U-Schenkeln (48,49) und seiner U-Basis (50) seitlich abragende Lappen (51) auf, die sich an einer entsprechenden Gehäusenase (52) (Fig. 2) abstützen. Damit sind das Abstützteil (47) und das Gegenlager-Formteil (44) lagefest im Gehäuse gehalten. Das Gegenlager-Formteil (44) weist an seinen druckrichtungsparallelen, gegenüberliegenden Seitenwandungen jeweils in Druckrichtung (D) verlaufende, unten offene Führungsschlitze (67) für die Achse (55) auf. Das Abstütz- (47) und Gegenlager-Formteil (44) bilden durch ihre Ausgestaltung ihrerseits eine in Druckrichtung (D) verlaufende Führung (53) für einen Stützhebel (15), der sich im wesentlichen in Druckrichtung (D) erstreckt und mit seinem druckknopfseitigen Ende (16) über eine Dreh-Schiebe-Gelenkverbindung mit dem gehäuseinneren Ende des Druckknopfes (41) verbunden ist. Diese Gelenkverbindung wird durch den Durchgriff der an zwei seitlichen Vorsprüngen (54) des Druckknopfes (41) gehaltenen Achse (55) durch das kulissenartige Langloch (17) im druckknopfseitigen Ende (16) des Stützhebels (15) geschaffen. Das Langloch (17) ist winkelförmig ausgebildet, dessen entgegen der Druckrichtung (D) weisender Schenkel (18) parallel zu dieser Richtung und dessen in Druckrichtung (D) weisender Schenkel (19) in einem spitzen, entgegen der Rasteingriffsrichtung (20) weisenden, spitzen Winkel (W) verlaufen. Der Stützhebel (15) weist seitlich neben dem Langloch (17) einen Rastvorsprung (21) auf, der durch die Verschiebbarkeit des Stützhebels (15) in Druckrichtung (D) und dessen Verschwenkbarkeit quer zu dieser Richtung in Rasteingriff mit der Rastausnehmung (56) in einem der U-Schenkel (48,49) des Abstützteils (47) bringbar ist.
  • Das in Druckrichtung (D) weisende Ende (22) des Stützhebels (15) ist über eine Drehachse (70) mit dem Schaltschloß (7) des Schalters verbunden. Das zentrale Teil dieses Schaltschlosses (7) ist der L-förmige, in Druckrichtung (D) verschiebbare und in einer zu dieser parallelen Schwenkebene verschwenkbare Kontaktbrückenträger (71), der in seinem Scheitelbereich über das durch die Drehachse (70) gebildete Drehgelenk mit dem gehäuseinneren Ende (22) des Stützhebels (15) verbunden ist. Der etwa in Druckrichtung (D) verlaufende Kontaktbrückenschenkel (72) trägt im Bereich seines Freiendes die quer zur Druckrichtung angeordnete, zur Überbrückung der beiden gehäusefesten Gegenkontakte (9,9′) dienende Kontaktbrücke (73). Diese ist über die Schwenkverbindung (74) gelenkig am Kontaktbrückenträger (71) befestigt. Die Schwenkverbindung (74) ist zusätzlich durch eine als Schenkelfeder ausgebildete Kontaktdruckfeder (75) in Kontaktschließrichtung beaufschlagt.
  • Der Kontaktbrückenträger (71) ist durch eine auf der Drehachse (70) sitzende, als Doppelschenkelfeder ausgebildete Ausschaltfeder (77) entgegen der Kontaktschließrichtung beaufschlagt. Die Ausschaltfeder (77) stützt sich dabei einerseits an einem Schrägvorsprung (23) (Fig. 2) auf den Innenseiten der Gehäusehalbschalen (1,2) und andererseits auf der Oberseite des quer zur Druckrichtung (D) verlaufenden Klinkenschenkels (76) ab.
  • Am Freiende (78) des Klinkenschenkels (76) ist ein Gelenkhebel (79) mit seinem einen Ende angelenkt, der mit seinem gegenüberliegenden Freiende (80) in einer Verklinkung (V) fixierbar ist. Dazu weist der Gelenkhebel (79) an seinem Freiende (80) eine quer zur Druckrichtung (D) verlaufende Achse (81) auf, die einerseits eine in Längsrichtung verlaufende Durchgriffsöffnung (82) eines schwenkbar im Gehäuse gelagerten Klinkenhebels (83) durchgreift und die andererseits endseitig in etwa quer zur Druckrichtung (D) verlaufenden Gehäusenuten (24) lateral verschiebbar geführt ist. Die Durchgriffsöffnung (82) weist an ihrem schaltschloßabseitigen Ende eine Abwinklung (84) auf, in der die Achse (81) im Zusammenwirken mit der Führung mit den Gehäusenuten (24) verklinkbar ist. Der schwenkbare und in Verklinkungsrichtung durch die Schenkelfeder (85) beaufschlagte Klinkenhebel (83) steht über den Auslösehebel (12) und den Übertragungsschieber (14) in kinematischer Verbindung mit dem Bimetall (101). Dessen Auslenkung wird über den Übertragungschieber (14) und den Auslösehebel (12) in eine Schwenkbewegung des Klinkenhebels (83) entgegen der Klinkeneingriffsrichtung übergeführt, so daß die Achse (81) aus ihrer Verklinkung gelöst wird.
  • Im folgenden wird die Funktionsweise des Schalters erläutert:
  • In Fig. 3 ist der Schalter in seiner Ausschaltposition gezeigt. Wird der Druckknopf betätigt, so läuft die Achse (55) im druckrichtungsparallelen Schenkel (18) des Langloches (17) entlang, bis sie auf die schräg zu dieser Richtung verlaufende, untere Seitenkante des Langlochschenkels (19) trifft. Ab dieser Stellung wird der Stützhebel in Druckrichtung (D) mitbewegt und gleichzeitig quer dazu beaufschlagt. Sobald der Rastvorsprung (21) am Stützhebel (15) in Überdeckung mit der Rastausnehmung (56) am Abstützteil (47) gelangt, wird der Stützhebel (15) bezüglich Fig. 3 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt und der Rastvorsprung (21) greift in die Rastausnehmung (56) ein. Durch die Verschiebung des Stützhebels (15) in Druckrichtung (D) wird gleichzeitig der Kontaktbrückenträger (71) in einer Dreh-Schiebe-Bewegung in eine Position verbracht, in der die Kontaktbrücke (73) sich in Einschaltstellung befindet (Fig. 4). Durch die Verrastung des Stützhebels (15) und die damit verbundene Festlegung der Drehachse (70) zum Kontaktbrückenträger (71) und die Verklinkung (V) ist die Kontaktbrücke (73) in der Einschaltstellung fixiert. Die Achse (55) des Druckknopfes (41) wird in dieser Position im schrägverlaufenden unteren Schenkel des Langloches (17) festgehalten, da die Druckknopffeder (46) nicht in der Lage ist, den Druckknopf (41) und damit die Achse (55) mit einer solchen Kraft entgegen der Druckrichtung (D) zu beaufschlagen, daß die Verrastung zwischen dem Rastvorsprung (21) am Stützhebel (15) und der Rastausnehmung (56) im Abschlußteil (47) gelöst werden könnte. Wird jedoch zur Ausschaltbetätigung am Druckknopf (41) gezogen, so wird durch die Beaufschlagung der schräggestellten Seitenkante des Langlochschenkels (19) mittels der Achse (55) der Stützhebel (15) im Uhrzeigersinn verschwenkt, der Rastvorsprung (21) aus der Rastausnehmung (56) herausgezogen und somit diese Verrastung gelöst. Damit kann sich der Stützhebel (15) nach oben bewegen, der den Kontaktbrückenträger (71) mitzieht und die Kontaktbrücke (73) in die Ausschaltstellung überführt (Fig. 3).
  • Bei einer Überstrom-bedingten Auslösung des Schalters über das Bimetall (101) wird der Kontaktbrückenträger (71) durch eine Lösung der Verklinkung (V) freigegeben und dreht sich unter Einfluß der Ausschaltfeder (77) um die Drehachse (70) im Uhrzeigersinn bezüglich Fig. 5. Die Kontaktöffnung durch Abheben der Kontaktbrücke (73) von den Gegenkontakten (9,9′) funktioniert also auch in dem Fall, in dem der Druckknopf (41) in seiner Einschaltposition festgehalten wird. Es handelt sich also um eine echte Freiauslösung.
  • Anhand der Fig. 3-6 werden im folgenden noch einige Details der Druckknopfbaugruppe (4) erläutert. So weist das Gegenlager-Formteil (44) an seiner oberen Querwand (58) einen einstückig angeformten Zapfen (57) auf, der in die schraubenfederartige Druckknopffeder (46) von unten eingreift und diese zusätzlich führt. Der Stützhebel (15) durchgreift die U-Basis (50) des Abstützteils (47) über einen Querschlitz (59) unter seitlichem Spiel, so daß eine Verschwenkbarkeit des Stützhebels (15) gewährleistet bleibt. Weiterhin ist zwischen dem Gewindehals (40) und dem Druckknopf (41) eine zylindrische Isolierhülse (60) eingesetzt, die an ihrem unteren Ende eine quer zur Druckrichtung (D) verlaufende, plattenförmige Isolierabdeckung (61) trägt. Letztere grenzt den Schalterinnenraum zur Druckknopfseite hin ab und weist mittig eine der Innenöffnung der Isolierhülse (60) entsprechende, kreisförmige Öffung (68) auf.
  • Die Isolierhülse (60) weist an ihrer den Druckknopf (41) flankierenden Innenwand einen Vorsprung (62) auf, der in eine Nut (42′) in der Druckknopf-Außenwandung zur Verdrehsicherung des Druckknopfes (41) eingreift. Der Druckknopf ist darüber hinaus an seiner Wandung mit einer umlaufenden Ringschulter (63) versehen, die durch Anschlag an der Stirnseite des Gewindehalses (40) bei der Druckknopfbetätigung dessen Einschubbewegung begrenzt.
  • Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2-5 näher auf die Befestigung der Bimetallbaugruppe (10) im Gehäuse und deren Justierung eingegangen. So weist der gehäuseinnere Fortsatz (103) an der Anschlußfahne (5) eine plattenförmige Verlängerung (115) auf, die in einer von einer seitlichen Zwischenwand (26) in den Gehäusehalbschalen (1,2) gebildeten Fixiertasche (27) paßgenau und festsitzend im Gehäuse gehalten ist. Damit ist der Fortsatz (103) und folglich der Befestigungspunkt des Bimetall-Schenkels (112) in seiner Lage festgehalten und genau definiert.
  • Ebenso ist der an den Fortsatz (107) mit dem Gegenkontakt (9′) angrenzende Bereich des Verbindungsstückes (106) in dem Lagerspalt (25) zwischen der bodenseitigen Schmalseitenwand (3′) und der parallel davor angeordneten Winkelanformung (28) in den Gehäusehalbschalen (1,2) paßgenau und festsitzend gehalten. Neben einer stabilen Fixierung der Bimetallbaugruppe (10) wird durch diese stramme Lagerung auch eine besondere Lagestabilität des Gegenkontaktes (9′) erzielt.
  • Wie bereits erwähnt, ist das im wesentlichen plattenförmige Verbindungsstück (106) durch eine bogenförmige Ausstanzung (108) in zwei Bereiche geteilt, welche durch eine Verengung (111) verbunden sind. Die Justierung der Bimetallvorrichtung erfolgt durch die Justierschraube (110), die in eine Gewindebohrung (109) im Radialzentrum der Ausstanzung (108) in das Verbindungsstück (106) eingebracht ist. Mit dieser Gewindebohrung (109) fluchtend weist die bodenseitige Schmalseitenwand (3′) eine Justierbohrung (29) auf, in der die Justierschraube (110) einliegt und von außen zugänglich ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Justierbohrung (29) weist die Winkelanformung (28) in jeder Gehäusehalbschale (1,2) eine halbkreisförmige Aussparung (30) auf, in der sich das Gewindeende der Justierschraube (110) frei bewegen kann. Die Justierbohrung (29) weist etwa in ihrer Mitte an ihrer Innenwandung eine ringförmig umlaufende Stütznut (31) auf, in der sich der radial abstehende Kranz (117) am Kopf (118) der Justierschraube (110) abstützt. Wie bereits angedeutet, wird durch eine Verdrehung der in ihrer Längsaxialrichtung damit festgelegten Justierschraube (110) der seitens des Anschlußlappens (105) liegende Bereich des Verbindungsstückes (106) durch eine Verdrehung um die Verengung (111) verkippt, wodurch die beiden Schenkel (112,113) des Bimetalls (101) gegeneinander verspannt und der Ansprechwert des Bimetalls (101) entsprechend verändert wird. Nach der Justierung wird die Justierschraube (110) durch die auf das Gehäuse aufschnappbare, als Kappe ausgebildete Justierabdeckung (13) aufgesetzt. Letztere kann beispielsweise durch Ultraschallverschweißung dauerhaft mit dem Gehäuse verbunden werden, wodurch eine nachträgliche Manipulation am Schalter hinsichtlich einer Veränderung des Auslöse-Nennwertes wirkungsvoll verhindert wird.
  • Die Verengung (111) stellt gleichzeitig einen Wärmewiderstand dar, der verhindert, daß aus dem Bimetall (101) über den Anschlußlappen (105) und das Verbindungsstück (106) die zum Ansprechen des Bimetalls (101) benötigte Wärme zu schnell in Richtung zum Gegenkontakt (9′) abfließt. Damit wird ein schnelles Ansprechen und eine genaue Justierbarkeit des Bimetalls (101) erzielt.
  • In Fig. 6 ist eine erste alternative Bauform (10′) der Bimetallbaugruppe gezeigt, bei der statt einem Bimetall (101) zwei wiederum etwa U-förmige Bimetalle (121,122) verwendet werden. Diese sind nach Art einer Sandwich-Konstruktion unter Zwischenfügung einer Isolierlage (123) flächig aufeinander angeordnet. Das eine Bimetall (121) ist mit seinem Schenkelfreiende (102) an der Anschlußfahne (5) befestigt, das zweite Bimetall (122) ist mit seinem Schenkelfreiende (104) am Anschlußlappen (105) angeschweißt. Die verbleibenden Schenkelfreienden (102′,104′) der beiden Bimetalle (121,122) weisen eine einwärts gerichtete Abwinklung (124) auf. Wie aus Fig. 6 erkennbar ist, sind die beiden Bimetalle (121,122) identisch geformt, jedoch spiegelverkehrt angeordnet, so daß ihre Abwinklungen (124) sich in Einbaulage einander überdecken. Im Überdeckungsbereich ist die formentsprechende Isolierlage (123) mit einer Aussparung (125) versehen, wodurch die beiden Abwinklungen (124) der Schenkelfreienden (102′,104′) direkt miteinander verschweißt werden können und somit eine dauerhafte elektrische und mechanische Verbindung zwischen den beiden Bimetallen (121,122′) geschaffen wird. Letztere sind also elektrisch in Reihe geschaltet. Es ergibt sich damit eine Stromwegverdoppelung durch die Bimetallvorrichtung, wodurch ein Auslösen auch bei geringeren Nennströmen möglich ist. Durch die aufeinanderliegende Anordnung der beiden Bimetalle (121,122) bleibt die resultierende Auslösekraft verglichen zu dem einfachen Bimetall (101) im wesentlichen unverändert. Eine weitere Reduzierung des Auslöse-Nennstromes ist durch eine dünnere Ausbildung der Bimetalle möglich, wobei durch die Sandwich-Konstruktion die mechanische Stabilität erhalten bleibt.
  • In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere alternative Ausgestaltung (10˝) der Bimetallbaugruppe gezeigt, in der zwei Bimetalle (131,132) verwendet werden, deren Schenkel (112,113,112′,113′) durch entsprechende Ausstanzungen in sich einen mäanderartigen Verlauf aufweisen. Damit wird der Stromweg durch diese beiden Bimetalle (131,132) vervielfacht und folglich der Auslösenennstrom auf einen Bruchteil reduziert. Die beiden Bimetalle (131,132) sind analog den Bimetallen (121,122) in einer sogenannten Sandwich-Konstruktion mit einer Isolierlage (123′) zwischen sich angeordnet. Ihre Form ist ebenfalls identisch und ihre Einbaulage zueinander spiegelverkehrt. Die Verbindung ihrer Schenkelfreienden (102,104) zur Anschlußfahne (6) und zum Anschlußlappen (105) sowie ihrer Schenkelfreienden (102′,104′) aneinander erfolgt analog den Bimetallen (121,122).
  • Da die Bimetalle (131,132) durch den mäanderartigen Verlauf ihrer Schenkel mechanisch geschwächt sind, sind im Bereich ihrer Basis (114) und ihrer Schenkelfreienden (102,102′,104,104′) klammerartige Versteifungen (133) vorgesehen, die auf die genannten Bimetallabschnitte unter Zwischenfügung weiterer Isolierplättchen (134) sitzen. Auch hier ist die Auslösekraft gegenüber dem einfachen Bimetall (101) nahezu unverändert.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß die Justierung der alternativen Bimetallbaugruppen (10′,10˝) gemäß Fig. 6 bzw. Fig. 7 und 8 analog der Justierung bei der Bimetallbaugruppe (10) gemäß Fig. 2-5 vonstatten geht.
  • In Fig. 9 ist eine weitere alternative Ausgestaltung (10‴) der Bimetallbaugruppe gezeigt, bei der eine sogenannte Ausfallsicherung (fail-safe) vorgesehen ist. Diese Ausfallsicherung ist vom Prinzip her bereits aus EP-A 0 081 290 bekannt. Dazu ist das Verbindungsstück (106′) etwa mittig in zwei Teilstücke (119,120) getrennt, die durch eine dünne Blechbrücke (126) elektrisch verbunden sind. Die Blechbrücke stellt gleichzeitig das der Verengung (111) funktionsentsprechende flexible verdrehbare Teil im Verbindungsstück (106′) dar. Außerdem ist sie ein schmelzbarer Leiter, der zur Verringerung des Leitungsquerschnittes mit mehreren Ausstanzungen (127) versehen ist. Im gezeigten Normalzustand des Schalters ist zumindest die zentrale, kreisförmige Ausstanzung (127′) mit Schmelzlot (128) verschlossen.
  • Die erwähnte Ausfallsicherung funktioniert wie folgt:
  • Wird der Schalter von einem normalen Strom durchflossen, so spricht weder die Bimetallvorrichtung, noch die Ausfallsicherung an. Fließt ein Überstrom, so biegt sich das Bimetall (101) aus und löst über den Übertragungsschieber (14) und den Auslösehebel (12) die Verklinkung (V) im Schaltschloß (7) (Fig. 5). Die Kontaktbrücke (73) des Schalters sollte nun in ihre Ausschaltstellung übergehen und den Stromfluß durch den Schalter unterbrechen. Findet dies aus irgendeinem Grunde (Defekt im Schaltschloß, Kontaktverschweißung) nicht statt, so fließt durch den Schalter weiterhin der Überstrom, der für eine weitere Erwärmung des Bimetalls (101) und damit des Verbindungsstückes (106′) sorgt. Nach kurzer Zeit wird das Verbindungsstück (106′) und die Blechbrücke (126) eine solche Temperatur erreichen, daß das Schmelzlot (128) abschmilzt. Dadurch wird der Leitungsquerschnitt der Blechbrücke (126) weiter verringert, was wiederum eine deutliche Erwärmung der Blechbrücke (126) mit sich bringt und schließlich zu einem Durchschmelzen der Blechbrücke (126) führt. Damit ist der Stromfluß durch den Schalter endgültig und irreversibel unterbrochen. Der gesamte defekte Schalter muß ausgetauscht werden.
  • In den Fig. 10 und 11 ist eine weitere alternative Bimetallbaugruppe 10˝˝ mit einer verbesserten Auslösecharakteristik bei hohen Überströmen gezeigt. Bei dieser Bimetallbaugruppe 10˝˝ weist das Anschlußstück 5′ keine plattenförmige Verlängerung 115, sondern eine U-förmige Verlängerung 135 auf, die das U-förmige Bimetall 101 seitlich flankiert. Dies bedeutet, daß in Draufsicht auf die Planebene des Bimetalls 101 dieses und die Verlängerung 135 sich im wesentlichen überdeckend angeordnet sind.
  • Das Freiende 136 der Verlängerung 135 ist mit dem Schenkelfreiende 102 des Bimetalls 101 verschweißt. Das zweite Schenkelfreiende 104 des Bimetalls 101 ist analog der Ausführungsform gemäß Fig. 2 mit dem Anschlußlappen 105 des Verbindungsstückes 106 verschweißt.
  • Zwischen dem an die Anschlußfahne 5 angesetzten U-Schenkel 137 sowie der U-Basis 138 der Verlängerung 135 und dem von diesen Bauteilen flankierten U-Schenkel 113 sowie der Basis 114 des Bimetalls 101 ist eine L-förmige Isolierlage 139 eingesetzt.
  • Durch die beschriebene Konstruktion ergibt sich folgende Stromführung: Der an der Anschlußfahne 5 eintretende Strom läuft über die Verlängerung 135 in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung. Über die Verbindungsstelle an den Freienden 136,102 der Verlängerung 135 bzw. des Bimetalls 101 tritt der Strom in letzteres ein und läuft durch das Bimetall 101 in der durch die dort gezeigten Pfeile angedeuteten Richtung, die jeweils entgegengesetzt zu den Stromrichtungen in den einzelnen Abschnitten der Verlängerung 135 verläuft. Der Strom tritt über das zweite Schenkelfreiende 104 des Bimetalls 101 in das Verbindungsstück 106 ein und gelangt dort zum gehäusefesten Gegenkontakt 9′ für die Kontaktbrücke 73.
  • Durch die erwähnten entgegengesetzten Stromrichtungen im Bimetall 101 bzw. der Verlängerung 135 stoßen sich diese beiden Teile insbesondere bei hohen Strömen stark ab. Durch die Fixierung der Anschlußfahne 5′ und ihrer Verlängerung 135 im Gehäuse wirken diese abstoßenden Kräfte also in vollem Umfang als zusätzliche dynamische Kräfte auf das Bimetall, um dieses in Auslöserichtung auszubiegen. Dieser Effekt tritt insbesondere bei Strömen über 1000 Ampere auf. Damit wird eine besonders schnelle Abschaltzeit im Kurzschlußfall erreicht.
  • Bei kleinen Strömen ist die dynamische Wirkung der Stromschleifenanordnung nicht wirksam.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Gehäusehalbschale
    2
    Gehäusehalbschale
    3,3′
    Schmalseitenwand
    4
    Druckknopfbaugruppe
    5
    Anschlußfahne
    6
    Anschlußfahne
    7
    Schaltschloß
    8
    Fortsatz
    9,9′
    Gegenkontakt
    10,10′,10˝,10‴,10˝˝
    Bimetallbaugruppe
    11
    Arretiernase
    12
    Auslösehebel
    13
    Justierabdeckung
    14
    Übertragungsschieber
    15
    Stützhebel
    16
    druckknopfseitiges Ende
    17
    Langloch
    18
    Schenkel
    19
    Schenkel
    20
    Rasteingriffsrichtung
    21
    Rastvorsprung
    22
    Ende
    23
    Schrägvorsprung
    24
    Gehäusenut
    25
    Lagerspalt
    26
    Zwischenwand
    27
    Fixiertasche
    28
    Winkelanordnung
    29
    Justierbohrung
    30
    Aussparung
    31
    Stütznut
    40
    Gewindehals
    41
    Druckknopf
    42,42′
    Nut
    43
    Lagerausnehmung
    44
    Gegenlager-Formteil
    45
    Boden
    46
    Druckknopffeder
    47
    Abstützteil
    48
    U-Schenkel
    49
    U-Schenkel
    50
    U-Basis
    51
    Lappen
    52
    Gehäusenase
    53
    Führung
    54
    Vorsprung
    55
    Achse
    56
    Rastausnehmung
    57
    Zapfen
    58
    Querwand
    59
    Querschlitz
    60
    Isolierhülse
    61
    Isolierabdeckung
    62
    Vorsprung
    63
    Ringschulter
    70
    Drehachse
    71
    Kontaktbrückenträger
    72
    Kontaktbrückenschenkel
    73
    Kontakbrücke
    74
    Schwenkverbindung
    75
    Kontaktdruckfeder
    76
    Klinkenschenkel
    77
    Ausschaltfeder
    78
    Freiende
    79
    Gelenkhebel
    80
    Freiende
    81
    Achse
    82
    Durchgriffsöffnung
    83
    Klinkenhebel
    84
    Abwinklung
    85
    Schenkelfeder
    101
    Bimetall
    102,102′
    Schenkelfreiende
    103
    Fortsatz
    104, 104′
    Schenkelfreiende
    105
    Anschlußlappen
    106,106′
    Verbindungsstück
    107
    Fortsatz
    108
    Ausstanzung
    109
    Gewindebohrung
    110
    Justierschraube
    111
    Verengung
    112,112′
    Schenkel
    113,113′
    Schenkel
    114
    Basis
    115
    Verlängerung
    117
    Kranz
    118
    Kopf
    119
    Teilstück
    120
    Teilstück
    121
    Bimetall
    122
    Bimetall
    123,123′
    Isolierlage
    124
    Abwinklung
    125
    Aussparung
    126
    Blechbrücke
    127,127′
    Ausstanzung
    128
    Schmelzlot
    131
    Bimetall
    132
    Bimetall
    133
    Versteifung
    134
    Isolierplättchen
    135
    Verlängerung
    136
    Freiende
    137
    U-Schenkel
    138
    U-Basis
    139
    Isolierlage
    D
    Druckrichtung
    W
    Winkel
    V
    Verklinkung

Claims (13)

  1. Druckknopfbetätigter Überstromschutzschalter, insbesondere Bordnetzschutzschalter mit Handauslösung und bimetallgesteuerter Freiauslösung mit
    - einem durch den Druckknopf (41) betätigbaren Schaltschloß (7), mittels dem eine Kontaktbrücke (73) bezüglich zweier gehäusefester Gegenkontakte (9,9′) in Kontaktschließ- bzw. -öffnungsstellung verbringbar ist und
    - einer Bimetall-Auslösevorrichtung zur Freigabe des Schaltschlosses (7), die ein elektrisch in Reihe in den Strompfad durch den Schalter geschaltetes, selbstbeheiztes, als etwa U-förmiges Stanzteil ausgebildetes Bimetall (101) aufweist, dessen
    -- eines Schenkelfreiende (102) am gehäuseinneren Ende der einen im Gehäuse fixierten Anschlußfahne (5) des Schalters befestigt ist,
    -- zweites Schenkelfreiende (104) an einem Verbindungsstück (106,106′) zum einen gehäusefesten Gegenkontakt (9′) befestigt ist und
    -- Basis (114) das mit dem Schaltschloß (7) kinematisch verbundene Auslenkende des Bimetalls (101) bildet, wobei die Anschlußfahne (5) und der an den gehäusefesten Gegenkontakt (9′) angrenzende Bereich des Verbindungsstückes (106,106′) paßgenau, festsitzend in entsprechenden Lagerausnehmungen im Gehäuse gehalten sind,
       gekennzeichnet durch folgende Merkmale zwischen dem Anschlußlappen (105) des Verbindungsstückes (106,106′) für das zweite Schenkelende (104) des Bimetalls (101) und dem an den gehäusefesten Gegenkontakt (9′) angrenzenden Bereich des Verbindungsstückes (106,106′) weist dieses eine Verengung (111) auf,
    - die durch einen den plattenförmigen Zentralabschnitt des Verbindungsstückes (106,106′) quer zur Plattenebene durchsetzenden Schlitz gebildet ist und
    - um die der Anschlußlappen (105) mittels Beaufschlagung des Zentralabschnittes durch eine Justierschraube (110) von der Bodenseite des Schaltergehäuses her zur Ansprechwert-Justierung des Bimetalls (101) verdrehbar ist.
  2. Überstromschutzschalter nach Anspruch 1,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß der Schlitz durch eine bogenförmige Ausstanzung (108) im plattenförmigen Zentralabschnitt des Verbindungsstückes (106) gebildet ist.
  3. Überstromschutzschalter nach Anspruch 2,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß zentrisch bezüglich der bogenförmigen Ausstanzung (108) eine Gewindebohrung (109) in den Zentralabschnitt eingebracht ist, in die die sich mit einem radial abstehenden Kranz (117) an ihrem Kopf (118) in einer Gehäusenut abstützende Justierschraube (110) einschraubbar ist.
  4. Überstromschutzschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß die Anschlußfahne (5) an ihrem gehäuseinneren Ende eine vorzugsweise einstückig angeformte Verlängerung (115) aufweist, der seinerseits paßgenau, festsitzend in einer entsprechenden Gehäuseausnehmung gehalten ist.
  5. Überstromschutzschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bimetall-Auslösevorrichtung zwei Bimetalle (121,122) aufweist,
    - die nach Art einer Sandwich-Konstruktion unter Zwischenfügung einer Isolierlage (123) flächig aufeinander angeordnet sind,
    - von denen eines mit seinem einen Schenkelende (102) an der Anschlußfahne und das andere mit seinem einen Schenkelende (104) am Verbindungsstück befestigt sind und
    - die durch eine elektrische Verbindung zwischen ihren verbleibenden, freien Schenkelenden (102′,104′) elektrisch in Reihe geschaltet sind.
  6. Überstromschutzschalter nach Anspruch 5,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß die gegenüberliegenden freien Schenkelenden (102′,104′) der beiden Bimetalle (121,122) durch eine einwärts gerichtete Abwinklung (124) einander überdecken, im Überdeckungsbereich die Isolierlage (123) ausgespart und eine direkte elektrische Verbindung zwischen den sich überdeckenden Schenkelenden (102′,104′) durch deren gegenseitige Verschweißung, Verlötung o.dgl. geschaffen ist.
  7. Überstromschutzschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß jeweils die Schenkel (112,112′,113,113′) und die Basis (114) der ein- oder mehreren U-förmigen Bimetalle (131,132) einen mäanderartigen Verlauf aufweisen.
  8. Überstromschutzschalter nach Anspruch 7,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß das oder die Bimetalle (131,132) jeweils im Bereich der Schenkelfreienden (102,102′,104,104′) und der Basis (114) mit klammerartigen Versteifungen (133) versehen sind, die unter Zwischenfügung entsprechender Isolierlagen (Isolierplättchen 134) auf den genannten Bimetallabschnitten sitzen.
  9. Überstromschutzschalter nach Anspruch 1 und/oder einem der Ansprüche 4 bis 8,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß das Verbindungsstück (106′) zur Bildung des Schlitzes etwa mittig in zwei Teilstücke getrennt ist, die durch eine die Verengung bildende, dünne Blechbrücke (126) verbunden sind, die gleichzeitig als schmelzbarer Leiter eine Ausfallsicherung für den Schalter schafft.
  10. Überstromschutzschalter nach Anspruch 9,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß die Blechbrücke (126) zur Verringerung des Leitungsquerschnittes mit einer oder mehreren Ausstanzungen (127,127′) versehen ist, die im Normalzustand des Schalters mit Schmelzlot (128) verschlossen sind.
  11. Überstromschutzschalter nach einem der vorgenannten Anspüche,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß die Anschlußfahne (5), ein oder mehrere Bimetalle (101′,121,121′,131,132), das gegebenenfalls mit einer Ausfallsicherung versehene Verbindungsstück (106,106′) und die Justierschraube (110) zu einer vormontierbaren Bimetallbaugruppe (10,10′,10˝,10‴) zusammengefaßt sind, die als Ganzes in den Schalter einbaubar ist.
  12. Überstromschutzschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß das Anschlußstück (5′) mit einer U-förmigen Verlängerung (135) versehen ist, die das U-förmige Bimetall (101) seitlich flankiert und mit deren Freiende (136) das entsprechende Schenkelfreiende (102) des Bimetalls (101) elektrisch und mechanisch verbunden ist.
  13. Überstromschutzschalter nach Anspruch 12,
       dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen dem an das Anschlußstück (5′) angesetzten U-Schenkel (137) sowie der U-Basis (138) der Verlängerung (135) und dem davon flankierten U-Schenkel (113) sowie der Basis (114) des Bimetalls (101) eine L-förmige Isolierlage (139) eingesetzt ist.
EP90104430A 1989-04-03 1990-03-08 Druckknopfbetätigter Ueberstromschutzschalter Expired - Lifetime EP0391086B1 (de)

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