EP1041596B1 - Thermische Auslöseeinrichtung für Leitungsschutzschalter - Google Patents

Thermische Auslöseeinrichtung für Leitungsschutzschalter Download PDF

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EP1041596B1
EP1041596B1 EP00103371A EP00103371A EP1041596B1 EP 1041596 B1 EP1041596 B1 EP 1041596B1 EP 00103371 A EP00103371 A EP 00103371A EP 00103371 A EP00103371 A EP 00103371A EP 1041596 B1 EP1041596 B1 EP 1041596B1
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EP
European Patent Office
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heating element
triggering device
thermal triggering
thermal
chamber portion
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EP00103371A
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EP1041596A3 (de
EP1041596A2 (de
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Bernd Seubert
Heiko Urban
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Heinrich Kopp GmbH and Co KG
Original Assignee
Heinrich Kopp GmbH and Co KG
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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
    • H01H71/16—Electrothermal mechanisms with bimetal element

Definitions

  • the invention relates to a thermal tripping device for circuit breaker.
  • Such a thermal tripping device is already known from the according to Art. 54 (3) and (4) EPC as state of the art novelty EP-A-0 926 694 disclosed.
  • this device is biased against its actuation direction Plunger provided, the electromagnetically at an overcurrent to stop at a section 10a of a pivot lever 10 can be disengaged.
  • a Bimetallic snap disk arrangement is provided, which does not snap on the Actuating tappet, but acts directly on a portion of the actuating lever.
  • thermo tripping device for a circuit breaker known in which an indirect heating for a bimetallic snap disk made by the fact that the originating from an excitation coil heat over the well thermally conductive housing of the support body is transmitted.
  • thermal Tripping device to realize a tripping security in the predetermined limit band,
  • a high production cost in the field of excitation coil is required.
  • the invention is based on the object, a thermal tripping device for a Circuit breaker of the type mentioned in terms of a comparatively lower production costs and a relatively shorter response time.
  • thermo trip device for circuit breaker with a in a support body slidably mounted and out of this by an extended Chamber section above actuating tappet made available the thermally directly by means of one in the chamber section edge held bimetallic snap disk disengaged is, wherein in the chamber portion for thermal activation flat heating element for the bimetallic snap disk arrangement is provided.
  • This is an extremely easy producible and to be designed effective heating by reaches a heating element, which selectively transfers its heat to the Bimetallschnappulation can deliver and thus the response improved.
  • This planar heating element has according to a preferred embodiment the invention, an electrical resistance heater and can be trained thereby extremely small building.
  • the heating element is according to a further embodiment of Invention facing away from the bimetallic snap disk assembly Side arched to match the shape of the bimetallic snap ring assembly to be adjusted as far as possible before triggering.
  • the terminal lugs preferably at the edge of the disk-shaped heating element formed and preferably extend parallel to each other perpendicular to the back of the heating element. hereby arise particularly compact installation conditions for mounting of the heating element in the chamber section, wherein the planar Heating element in the chamber portion preferably by means of held a back chamber wall guided terminal lugs is.
  • the attachment of the heating element can be either in Area of the terminal lugs themselves or by means of a lid edge be provided, which is the chamber portion of the support body closes.
  • this lid also serves as a holder on the edge the Bimetallschnappulation such that the Bimetallschnappulation can perform their snap action.
  • planar heating element is according to another preferred Embodiment of the invention prior to triggering of the bimetallic snap disk arrangement evenly spaced to a good To achieve heat transfer.
  • the planar Heating element with recesses formed such that between the connection lugs symmetrical current paths exist Preferably has the heating element between the terminal lugs at least two perforations, preferably with two kidney-shaped Recesses and one in the middle between the terminal lugs lying transverse web formed with central skillslrittring are.
  • an overcurrent release 10 is shown in section, the used in circuit breakers.
  • the overcurrent release 10 consists of a rotationally symmetrical hollow cylindrical Supporting body 11, to which an enlarged diameter Chamber section 12 connects, the open end by means of a hollow lid 13 is closed.
  • a ram guide core 14 made of iron with a central bore in the region of the axis of symmetry of the support body 11 fixed in which a plunger 15 mounted longitudinally movable is.
  • a plunger 15 mounted longitudinally movable is.
  • At the rear end of the support body 11 is in this one longitudinally movable armature 16 with a bore for receiving the provided at the rear end of the plunger and a fastening spring 17, which with its other end to the ram guide core 14 is supported.
  • a disc Bimetallic snap disk assembly 18 mounted on the edge, the in their midst to a formed on the plunger 15 bead 19 at Snap over to the intended release attacks.
  • a disk-shaped heating element 21 is stationary in attached to the chamber section 12.
  • the planar heating element 21 has edge-shaped terminal lugs 22 and 23, the perpendicular to the back of the heating element to a not extend shown electrical connection. Is omitted in Fig. 1 for simplicity, a field winding through which an electromagnetic triggering by movement of the armature 13th is provided.
  • Fig. 2 are omitting the plunger 15 and the receiving chamber 12 forward final cover 13 the assignment between the bimetallic snap disk assembly 18 and the planar heating element 21 shown schematically. It is also, as shown in Fig. 4 that the flat heating element 21 has a curvature directed to its rear, the 18 prior to release of the bimetallic disc approximately the curvature the bimetallic disc 18 corresponds. The distance a between the Bimetal disc assembly 18 and the planar heating element 21st is almost constant.
  • the sectional view shown in Fig. 2 the planar heater is only schematic and may instead have a design as shown in Fig. 3 in Shown top view.
  • the flat heating element 21 has a circular disk-shaped Design in which the terminal lugs 22 and 23 are formed on the edge side and the surface of the heating element 21st a central passage opening 24 for the plunger 15 with a surrounding ring 25 and laterally extending webs 26 has. Between the terminal lugs 22 and 23 are symmetrical, approximately kidney-shaped recesses 28 and 29 formed.
  • recesses is not on this illustrated embodiment limited but can also be more and different have configured recesses.
  • the Thickness of the flat heating element over its area between the terminal lugs 22 and 23 vary to the respective horrsutzungsbedürfnissen and the desired optimal Surface radiation with the greatest possible radiation effect to wear.
  • the resistance of the heating element is suitable to design the heating power required by the bimetal.
  • the bimetallic snap disc assembly is constantly on the entire area heated and therefore reaches with very little Delay time the temperature of the heating element, thereby triggering is safely reached in the predetermined boundary bands. In this case, the heating element during the triggering process is not moved, and due to the simple construction of the heating element can the assembly with a simple joining realize.

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Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Auslöseeinrichtung für Leitungsschutzschalter.
Eine derartige thermische Auslöseeinrichtung ist bereits aus der gemäß Art. 54(3) und (4) EPÜ als Stand der Technik hinsichtlich der Neuheit zu berücksichtigenden EP-A-0 926 694 offenbart. Bei dieser Vorrichtung ist ein entgegen seiner Betätigungsrichtung vorgespannter Stößel vorgesehen, der bei einem Überstrom elektromagnetisch zum Anschlag an einen Abschnitt 10a eines Schwenkhebels 10 ausrückbar ist. Für die thermische Auslösung ist eine Bimetall-Schnappscheibenanordnung vorgesehen, die beim Umschnappen nicht an dem Betätigungsstößel, sondern direkt an einem Abschnitt des Betätigungshebels angreift.
Aus der EP-0 621 619 ist weiterhin eine thermische Auslöseeinrichtung für einen Leitungsschutzschalter bekannt, bei der eine indirekte Beheizung für eine Bimetall-Schnappscheibe dadurch vorgenommen wird, daß die von einer Erregerspule stammende Wärme über das gut wärmeleitende Gehäuse des Tragkörpers übertragen wird. Um bei dieser vorbekannten thermischen Auslöseeinrichtung eine Auslösesicherheit im vorgegebenen Grenzband zu verwirklichen, ist jedoch ein hoher Fertigungsaufwand im Bereich der Erregerspule erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Auslöseeinrichtung für einen Leitungsschutzschalter der eingangs genannten Gattung hinsichtlich eines vergleichsweise geringeren Fertigungsaufwandes und einer vergleichsweise kürzeren Ansprechzeit weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten Patentansprüchen zu entnehmen.
Gemäß der Erfindung wird somit eine thermische Auslöseeinrichtung für Leitungsschutzschalter mit einem in einem Tragkörper verschiebbar gelagerten und aus diesem durch einen erweiterten Kammerabschnitt vorstehenden Betätigungsstößel verfügbar gemacht, der thermisch direkt mittels einer im Kammerabschnitt randseitig gehaltenen Bimetall-Schnappscheibenanordnung ausrückbar ist, wobei in dem Kammerabschnitt zur thermischen Auslösung ein flächiges Heizelement für die Bimetall-Schnappscheibenanordnung vorgesehen ist. Hierdurch wird eine außerordentlich einfach herstellbare und zu gestaltende wirkungsvolle Beheizung durch ein Heizelement erreicht, das gezielt seine Wärme auf die Bimetallschnappscheibe abzugeben vermag und damit das Ansprechverhalten verbessert.
Dieses flächige Heizelement weist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine elektrische Widerstandsheizung auf und läßt sich dadurch außerordentlich klein bauend ausbilden. Das Heizelement ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zu der der Bimetall-Schnappscheibenanordnung abgewandten Seite gewölbt, um es an die Form der Bimetall-Schnappscheibenanordnung vor Auslösung weitestgehend anzupassen.
Besonders günstig ist es für die vorgesehene Wärmeübertragung und die Montage des flächigen Heizelementes, wenn dieses scheibenförmig mit einem mittigen Durchlaß für den Betätigungsstößel und diametral gegenüberliegenden randseitigen elektrischen Anschlußfahnen gebildet ist. Dabei sind die Anschlußfahnen vorzugsweise an dem Rand des scheibenförmigen Heizelements angeformt und erstrecken sich bevorzugt parallel zueinander senkrecht zur Rückseite des Heizelements. Hierdurch ergeben sich besonders kompakte Einbaubedingungen zum Befestigen des Heizelements in dem Kammerabschnitt, wobei das flächige Heizelement in dem Kammerabschnitt bevorzugt mittels der durch eine rückseitige Kammerwand geführten Anschlußfahnen gehalten ist. Die Befestigung des Heizelements kann dabei entweder im Bereich der Anschlußfahnen selbst oder mittels eines Deckelrandes vorgesehen sein, der den Kammerabschnitt des Tragkörpers verschließt.
Dieser Deckel dient gleichzeitig auch zur randseitigen Halterung der Bimetallschnappscheibe derart, daß die Bimetallschnappscheibe ihre Schnappbewegung durchführen kann.
Das flächige Heizelement ist nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vor der Auslösung von der Bimetall-Schnappscheibenanordnung gleichmäßig beabstandet, um eine gute Wärmeübertragung zu erreichen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das flächige Heizelement mit Ausnehmungen derart gebildet, daß zwischen den Anschlußfahnen symmetrische Stromwege vorliegen. Vorzugsweise besitzt das Heizelement zwischen den Anschlußfahnen wenigstens zwei Durchbrechungen, die bevorzugt mit zwei nierenförmigen Ausnehmungen und einem in der Mitte zwischen den Anschlußfahnen liegenden Quersteg mit mittigem Durchlaßring gebildet sind.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch einen Überstromauslöser für Leitungsschutzschalter mit einer erfindungsgemäßen Ausbildung einer thermischen Auslöseeinrichtung;
Fig. 2
eine schematisierte Schnittdarstellung der thermischen Auslöseeinrichtung im Bereich des Kammerabschnitts;
Fig. 3
eine Vorderansicht auf ein flächiges Heizelement; und
Fig. 4
eine linke Seitenansicht auf das in Fig. 3 gezeigte flächige Heizelement.
In Fig. 1 ist im Schnitt ein Überstromauslöser 10 gezeigt, der bei Leitungsschutzschaltern eingesetzt wird. Der Überstromauslöser 10 besteht aus einem rotationssymmetrischen hohlzylindrischen Tragkörper 11, an den sich ein im Durchmesser erweiterter Kammerabschnitt 12 anschließt, dessen offenes Ende mittels eines hohlen Deckels 13 geschlossen ist. In dem zylinderförmigen Tragkörper 11 ist ein Stößelführungskern 14 aus Eisen mit einer mittigen Bohrung im Bereich der Symmetrieachse des Tragkörpers 11 befestigt, in der ein Stößel 15 längs beweglich gelagert ist. Am hinteren Ende des Tragkörpers 11 ist in diesem ein längs beweglicher Anker 16 mit einer Bohrung zur Aufnahme des hinteren Endes des Stößels und einer Befestigungsfeder 17 vorgesehen, welche sich mit ihrem anderen Ende an dem Stößelführungskern 14 abstützt.
In dem Kammerabschnitt 12 ist eine mit einer Scheibe gebildete Bimetall-Schnappscheibenanordnung 18 randseitig gelagert, die in ihrer Mitte an einen am Stößel 15 angeformten Wulst 19 beim Umschnappen zur vorgesehenen Auslösung angreift. Zwischen der Schnappscheibenanordnung 18 und der Rückwand 20 des Kammerabschnitts 12 ist ein scheibenförmiges Heizelement 21 ortsfest in dem Kammerabschnitt 12 befestigt. Das flächige Heizelement 21 besitzt randseitig angeformte Anschlußfahnen 22 und 23, die sich senkrecht zur Rückseite des Heizelements zu einem nicht dargestellten elektrischen Anschluß erstrecken. Weggelassen ist in Fig. 1 zur Vereinfachung eine Erregerwicklung, durch die eine elektromagnetische Auslösung durch Bewegung des Ankers 13 vorgesehen ist.
In Fig. 2 sind unter Weglassung des Stößels 15 und des die Aufnahmekammer 12 nach vorn abschließenden Deckels 13 die Zuordnung zwischen der Bimetall-Schnappscheibenanordnung 18 und dem flächigen Heizelement 21 schematisiert dargestellt. Dabei ist ebenso, wie aus Fig. 4 ersichtlich, daß das flächige Heizelement 21 eine zu seiner Rückseite gerichtete Wölbung aufweist, die vor Auslösung der Bimetallscheibe 18 annähernd der Wölbung der Bimetallscheibe 18 entspricht. Der Abstand a zwischen der Bimetallscheibenanordnung 18 und dem flächigen Heizelement 21 ist annähernd konstant. Die in Fig. 2 dargestellte Schnittansicht der flächigen Heizeinrichtung ist nur schematisiert und kann statt dessen eine Ausbildung haben, wie in Fig. 3 in Draufsicht gezeigt.
In Fig. 3 besitzt das flächige Heizelement 21 eine kreisscheibenförmige Gestaltung, bei der die Anschlußfahnen 22 und 23 randseitig angeformt sind und die Fläche des Heizelements 21 eine mittige Durchlaßöffnung 24 für den Stößel 15 mit einem umgebenden Ring 25 und seitlich erstreckenden Stegen 26 aufweist. Zwischen den Anschlußfahnen 22 und 23 sind symmetrische, annähernd nierenförmige Ausnehmungen 28 und 29 gebildet.
Die Gestaltung des flächigen Heizelements 21 mit entsprechenden Ausnehmungen ist jedoch nicht auf diese dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern kann auch weitere und anders konfigurierte Ausnehmungen besitzen. Des weiteren kann auch die Dicke des flächigen Heizelements über dessen Fläche zwischen den Anschlußfahnen 22 und 23 variieren, um den jeweiligen Widerstandsheizungsbedürfnissen und der gewünschten optimalen Flächenabstrahlung mit größtmöglicher Abstrahlungswirkung Rechnung zu tragen. Dabei ist der Widerstand des Heizelements passend zu der vom Bimetall benötigten Heizleistung auszulegen. Die Bimetall-Schnappscheibenanordnung wird ständig über die gesamte Fläche beheizt und erreicht daher mit sehr geringer Verzugszeit die Temperatur des Heizelements, wodurch die Auslösung in den vorgegebenen Grenzbändern sicher erreicht wird. Dabei wird das Heizelement während des Auslösevorgangs nicht bewegt, und aufgrund des einfachen Aufbaus des Heizelements läßt sich die Montage mit einem einfachen Fügen verwirklichen.

Claims (11)

  1. Thermische Auslöseeinrichtung für Leitungsschutzschalter mit einem mittig in einem Tragkörper (11) verschiebbar gelagerten und aus diesem durch einen erweiterten Kammerabschnitt (12) vorstehenden Betätigungsstößel (15), wobei in dem Kammerabschnitt (12) zur thermischen Auslösung ein flächiges Heizelement (21) für eine Bimetall-Schnappscheibenanordnung (18) vorgesehen ist, und wobei der Betätigungsstößel (15) thermisch mittels der im Kammerabschnitt (12) randseitig gehaltenen Bimetall-Schnappscheibenanordnung (18) ausrückbar ist.
  2. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) eine elektrische Widerstandsheizung aufweist.
  3. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) zu der der Bimetall-Schnappscheibenanordnung (18) abgewandten Seite gewölbt ist.
  4. Auslöseeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Heizelement (21) scheibenförmig mit einem mittigen Durchlaß (24) für den Betätigungsstößel (15) und mit diametral gegenüberliegenden randseitigen elektrischen Anschlußfahnen (22, 23) gebildet ist.
  5. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen (22, 23) an dem Rand des scheibenförmigen Heizelementes (21) angeformt sind und sich vorzugsweise parallel zueinander senkrecht zur Rückseite des Heizelements (21) erstrecken.
  6. Auslöseeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) in dem Kammerabschnitt (12) mittels eines diesen verschließenden hohlen Deckels (13) befestigt ist.
  7. Auslöseeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) in dem Kammerabschnitt (12) verdrehsicher mittels der durch eine rückseitige Kammerwand (20) geführten Anschlußfahnen (22, 23) gehalten ist.
  8. Auslöseeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) von der Bimetall-Schnappscheibenanordnung (18) vor deren Auslösung gleichmäßig beabstandet ist.
  9. Auslöseeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Heizelement (21) mit Ausnehmungen derart versehen ist, daß zwischen seinen Anschlußfahnen (22, 23) symmetrische Stromwege vorliegen.
  10. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anschlußfahnen (22, 23) wenigstens zwei Durchbrechungen (28, 29) vorgesehen sind.
  11. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) mit zwei nierenförmigen Ausnehmungen (28, 29) und einem in der Mitte zwischen den Anschlußfahnen (22, 23) liegenden Quersteg (26, 27) mit mittigem Durchlaßring (24, 25) gebildet ist.
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