EP2742522A1 - Auslöser für einen schutzschalter - Google Patents

Auslöser für einen schutzschalter

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EP2742522A1
EP2742522A1 EP12746333.9A EP12746333A EP2742522A1 EP 2742522 A1 EP2742522 A1 EP 2742522A1 EP 12746333 A EP12746333 A EP 12746333A EP 2742522 A1 EP2742522 A1 EP 2742522A1
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EP
European Patent Office
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trigger
spring
coil
anchor
armature
Prior art date
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EP12746333.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2742522B1 (de
Inventor
Ernst Hammermayer
Siegfried SUENDERMANN
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.)
Eaton Industries Austria GmbH
Original Assignee
Eaton Industries Austria GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2742522A1 publication Critical patent/EP2742522A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2742522B1 publication Critical patent/EP2742522B1/de
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    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/34—Electromagnetic mechanisms having two or more armatures controlled by a common winding
    • H01H71/345—Electromagnetic mechanisms having two or more armatures controlled by a common winding having a delayed movable core and a movable armature
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    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/60—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock
    • H01H3/605—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock making use of a fluid damper
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    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2409—Electromagnetic mechanisms combined with an electromagnetic current limiting mechanism

Definitions

  • the invention relates to a trigger for a circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • triggers for circuit breakers are known in which an armature is movably guided within a coil. If the current flow within the coil exceeds a given short-circuit current flow, the armature is accelerated out of the trigger due to the prevailing electromagnetic forces. Subsequently, it is provided, for example, that the moving armature unlocks a switch lock.
  • Such triggers can, due to the high acceleration of the armature, not only unlatch a switch lock, but also deliberately accelerate parts of the switch lock, whereby a correct opening a quick opening of the switch contacts of the circuit breaker concerned can be achieved.
  • a disadvantage of such triggers is that they only work reliably at very high currents, such as short circuits.
  • a safe triggering with only small but too high currents, which are also referred to as overload currents, is such
  • Triggers not possible, especially when the occurrence of such overload currents is provided that they are allowed to flow unimpeded by relevant guidelines duration time, and only after exceeding this period of time, which in turn is dependent on the size of the overcurrent, the tripping of the circuit breaker.
  • Known circuit breaker therefore generally have two different triggers, wherein the trigger for the short circuit case, as described above with conductor loop and movable armature is formed, and wherein the separate trigger for the overload is usually formed by a so-called.
  • Bimetallic release In a bimetallic a bimetallic element is heated directly and / or indirectly by the resistance-related waste heat of the electrical line, and also unlatches the switch lock by bending the bimetallic element. It is therefore an electro-thermal release.
  • a disadvantage of such known circuit breakers with two different triggers is the fact that two independent modules must be provided, manufactured and installed. In particular, by the use of the bimetallic arise considerable costs, due to the required semi-finished product. By using the bimetallic element such circuit breaker must be calibrated individually. It is necessary the
  • circuit breakers have an overcurrent tripping behavior, which is highly dependent on the ambient temperature, which has a direct influence on the bending of the bimetal.
  • overcurrent tripping behavior which is highly dependent on the ambient temperature, which has a direct influence on the bending of the bimetal.
  • the object of the invention is therefore to provide a trigger of the type mentioned, with which the mentioned disadvantages can be avoided, with which a
  • Circuit breaker required. This can lead to the production of new tools, such as Injection molds are dispensed with for the production of the housing of such a circuit breaker.
  • new tools such as Injection molds are dispensed with for the production of the housing of such a circuit breaker.
  • the power loss of the entire trip device can be significantly reduced.
  • the vacated space within an otherwise unchanged circuit breaker housing can be used for other assemblies.
  • a contact device with a large contact spacing for increased switching capacity can be installed, and / or a large quenching chamber.
  • an inventive trigger on an overcurrent tripping behavior which is independent of the ambient temperature.
  • such a trigger is simply automated to produce, and does not require subsequent individual tuning, whereby the manufacturing process can be significantly simplified, and a high accuracy in the release is present.
  • both partial anchors are always moved when triggered, which due to the high mass, a high pulse can be achieved, which can act on a switching mechanism. This can be with such a trigger the
  • Opening process can be accelerated within a switching device.
  • the opening process is therefore not only dependent on the spring forces of the switch lock.
  • Such a trigger has a high switching capacity, and can the switching contacts of the relevant
  • Figure 1 shows a circuit breaker with a preferred embodiment of a trigger according to the invention with lifted upper housing shell.
  • Fig. 2 shows the trigger of Figure 1 in a sectional view in a first operating case.
  • FIG. 3 shows the illustration according to FIG. 2 in a reduced view;
  • FIG. 1 shows a circuit breaker with a preferred embodiment of a trigger according to the invention with lifted upper housing shell.
  • Fig. 2 shows the trigger of Figure 1 in a sectional view in a first operating case.
  • FIG. 3 shows the illustration according to FIG. 2 in a reduced view;
  • FIG. 4 shows the trigger according to FIG. 2 in a sectional representation in a second operating case
  • FIG. 5 shows the trigger according to FIG. 2 in a sectional illustration in a third operating case
  • FIG. FIG. 6 shows the trigger according to FIG. 2 in a sectional illustration in a fourth operating case
  • Fig. 7 shows the trigger of FIG. 2 in a sectional view in a fifth operating case.
  • FIG. 1 to 7 each show a particularly preferred embodiment of a trigger 1 for a circuit breaker 2, wherein the trigger 1 has a coil 3, wherein a trigger tube 4 is at least partially movable within the coil 3 in a triggering direction 5, wherein an outside the coil 3 arranged first partial anchor 6 with the
  • Trigger tube 4 is firmly connected, and wherein within the trigger tube 4, a movably mounted second sub-anchor 7 and a liquid are arranged.
  • Circuit breaker required. This makes it possible to dispense with the production of new tools, such as injection molds, for the production of the housing of such a circuit breaker 2. By dispensing with a bimetallic release, the power loss of the entire trip device can be significantly reduced. Furthermore, the vacated space within an otherwise unchanged circuit breaker housing can be used for other assemblies. Thus, for example, a contact device with a large contact spacing for increased switching capacity can be installed, and / or a large quenching chamber.
  • an inventive trigger on an overcurrent tripping behavior which is independent of the ambient temperature. Furthermore, such a trigger 1 is simply automated to produce, and does not require subsequent individual tuning, whereby the manufacturing process can be significantly simplified, and high accuracy when triggered.
  • both partial anchors 6, 7 are always moved when triggered, as a result of which, due to the high mass, a high impulse can be achieved, which can act on a switching mechanism 24.
  • a high impulse can be achieved, which can act on a switching mechanism 24.
  • the opening process within a switching device 2 can be accelerated with such a trigger 1.
  • the opening process is therefore not only dependent on the spring forces of the switching mechanism 24.
  • Such a trigger 1 has a high switching capacity, and can open the switch contacts 18, 21 of the relevant circuit breaker not only in a zero crossing of the current.
  • the trigger 1 shown in FIGS. 1 to 7 is a particularly preferred embodiment of the subject invention. Subsequently, constructive alternatives to the preferred embodiment according to FIGS. 1 to 7 will be described for individual features. There is one
  • a trigger 1 is to be understood as meaning an electromechanical device which, upon the occurrence of certain predetermined electrical conditions, causes a predetermined mechanical action. This mechanical process can cause the mechanical opening of switching contacts 18, 21 of a switching device. In the given electrical conditions in question is in particular the height or strength of a current flow through the trigger 1, and its duration.
  • the implementation of the predefinable mechanical process is referred to as triggering the trigger 1 or briefly as triggering.
  • Triggers 1 are intended for use in circuit breakers 2.
  • a circuit breaker 2 is a switching device with switching contacts 18, 21, which is provided and designed to open at certain predetermined electrical states, the switching contacts 18, 21 and so the current flow through the
  • Circuit breaker is provided. However, it can also be used in Residual current circuit breaker and / or circuit breakers may be provided.
  • Triggers 1 are usually designed for certain operating conditions for which the relevant circuit breaker 2 is designed and approved. The concerned
  • Operating conditions include limits of the currents in the coil 3 as well as the behavior in reaching or exceeding.
  • the limit up to which no triggering should take place is referred to in the present case as a non-trip current. This depends on the local regulations, for example, 1.13 times the rated current. Furthermore, an area beyond this limit is defined, wherein in the case of a current within this area no immediate triggering should take place, but the triggering is to take place only after the lapse of a predefinable time duration, which duration depends on the actual magnitude of the occurring current. The higher the current actually occurring, the shorter the time that elapses between its occurrence and the triggering. In this case, the time behavior known from fuses is essentially reproduced. Currents in this area are referred to as overcurrents or overload currents, analogous to the occurrence of such overcurrents as an overload case. The lower limit of the overload currents is defined by the non-tripping current. When very high currents occur, so-called
  • Typical short-circuit currents reach values of a few thousand amperes in a conventional domestic installation arrangement.
  • the respective current intensities as well as the corresponding time behavior are regulated in relevant national or international regulations, such as in the ⁇ VE or IEC.
  • a trigger 1 according to the invention is an integral part of a circuit breaker 2. However, it may also be provided to form the trigger 1 as part of a separate from a circuit breaker 2 module, which is operatively coupled to a switching device to open the switch contacts 18, 21 of the relevant
  • Specify switching device specifiable.
  • the coil 3 of the trigger 1 is intended to be traversed by an electric current, which is representative of the current which in an electric
  • the coil 3 is flowed through by the currents actually occurring in the relevant installation environment.
  • trigger 1 in circuit breakers is preferably provided that the coil is at least indirectly connected to an input terminal 22 and an output terminal 23 of the circuit breaker 2 circuit technology, and thus forms part of the current path through the circuit breaker 2.
  • Circuit breaker 2 is arranged.
  • the coil 3 consists of a conductive wire, in particular a copper wire, predetermined cross-section, and has a predetermined number of turns and one through the
  • Windings formed opening The cross-section of the wire is essentially dependent on the rated current.
  • the type and number of turns, as well as the dimensions of the coil 3 are dependent on other parameters, which will be discussed further here.
  • the coil 3 is formed as a substantially cylindrical coil 3. Therefore, that the individual layers of the coil 3 are wound side by side so that the thus formed opening has substantially the shape of a cylinder. It is preferably provided that the coil 3 has only one layer, as is also apparent from FIGS. 1 to 7. But it can also be differently shaped coils 3 may be provided. As already stated, the coil 3 forms an opening. The area inside the coil 3 is the area between the oppositely disposed coil turns in the region of the opening.
  • the coil 3 is preferably arranged or wound on a substantially nonmagnetic or paramagnetic coil carrier 20, preferably made of plastic, or such is arranged inside the coil 3.
  • the coil 3 is at least partially surrounded by a yoke 8, whereby the
  • the yoke 8 is formed as a U-shaped bent metal part comprising ferromagnetic material surrounding the coil 3 on three sides, it can be provided that the yoke 8 has at least one opening to the passage of other components of the trigger 1 to enable. It should be noted for all embodiments that the yoke 8 is not integral
  • Part of the trigger 1 must be, but in the context of the invention, one of the other modules of the trigger 1 physically separate arrangement can be provided. It can be approximately provided to achieve the effect of the yoke 8 by corresponding metal parts, which are arranged in a circuit breaker 2 around the trigger 1 around, but which are not connected as an assembly with the other parts of the trigger 1.
  • the trigger has a so-called trigger tube 4.
  • the trigger tube 4 is intended to be moved in the case of triggering due to electromagnetic forces, and to cause by means of this movement triggering a circuit breaker 2.
  • the trigger tube 4 is preferably non-magnetic or paramagnetic. In particular, that is
  • Trigger tube 4 as a non-magnetic metal tube, such as a brass tube formed.
  • the trigger tube 4 is preferably closed liquid-tight at both ends. For movement due to electromagnetic forces is - as stated at another point - provided that the trigger tube 4 is connected to other components.
  • the trigger tube 4 is arranged in regions within the coil 3.
  • the indication areawise refers to a length range of the trigger tube 4.
  • Trigger tube 4 is therefore a first part of its length, which also as
  • Trigger tube length can be designated, disposed within the coil 3, wherein other parts of the trigger tube 4 are arranged outside of the coil 3. It is particularly preferred that on both sides of the coil 3 areas of the trigger tube 4 extend beyond the coil 3 or survive.
  • the trigger tube 4 is movably mounted within the coil 3, wherein a mobility is given at least in a triggering direction 5.
  • a triggering direction 5 while the direction is referred to, in which a movement of the trigger tube 4 is provided in the case of triggering.
  • the triggering direction 5 extends parallel to a longitudinal extension of, in particular cylindrical, coil 3.
  • the movement in the triggering direction is preferably a linear movement.
  • the trigger tube 4 is mounted longitudinally displaceable in a slightly larger central opening of the coil carrier 20.
  • the trigger tube 4 has a stop 15.
  • the trigger 1 with a yoke 8 is provided in a development that the stopper 15 cooperates with the yoke 8, to specify the first rest position 10.
  • the entire trigger 1 can be easily manufactured as a completed assembly. If the trigger 1 has no yoke, it may be provided that the stop with the coil carrier 20 or the coil. 3
  • a circuit breaker 2 To trigger a circuit breaker 2 can be provided that the trigger tube 4 abuts a part of a switching mechanism 24, and accelerated so, or that the trigger tube 4 pulls on a part of a switching mechanism 24 to unlock it.
  • the trigger tube 4 may be provided, for example, that a hook-shaped extension is connected to the triggering tube 4.
  • the trigger tube 4 is designed as a trigger plunger 16, which at the end remote from the first part anchor 6 has a release extension 17, which is formed approximately by a cap with an extension.
  • a first part anchor 6 is firmly connected to the trigger tube 4.
  • the first part anchor 6 is formed comprehensively a ferromagnetic material.
  • the first partial anchor 6 is at least partially arranged outside the coil 3, wherein it is provided according to a preferred embodiment that the first partial anchor is disposed substantially outside of the coil 3.
  • the term "outside of the coil 3" designates an arrangement and design of the first partial anchor 6, in which it is arranged substantially completely or at least partially outside of the coil 3, in particular in the longitudinal extent of the coil 3.
  • an arrangement laterally outside the coil 3 can also be used
  • the movable part of the first armature 6 is arranged to a large extent outside the coil, provided that the current flowing in the coil 3, a current of less Non-triggering current has. It is envisaged that an education of the first
  • Part anchor 6 in the way that this triggering the trigger 1, or during the
  • Period of the tripping operation, in regions within the coil 3 is arranged, but the rest of the time or during the other operating cases outside the coil 3 is arranged to be considered outside the coil 3 arranged first partial armature 6.
  • first part armature 6 is acted upon by a first spring 9 in the direction of a first rest position 10 of the coil 3 away.
  • the amount of current at the occurrence of a short-circuit release is to be influenced.
  • the first spring 9 is designed as a compression spring, torsion spring or as a tension spring. It can be provided as training when training as a tension spring, that this spring connects the first part of anchor 6 with a part of a circuit breaker 2. It is preferably provided that the first spring 9 is formed as a compression spring. This allows a particularly simple and compact design of the entire trigger 1, without sensitive protruding parts, which can be easily manufactured as a whole simply automated. It is preferably provided that the compression spring between an abutment of the bobbin 20 and an extension of the first part armature 6 is arranged. It is preferably provided that the first part anchor 6 has a region 11 extending in a disk-shaped manner normal to the release direction 5. At this disc-shaped portion 11, the first spring 9 can be supported. Such a disk-shaped region 11 of the first partial armature 6 is particularly advantageous with regard to the bundling of the magnetic
  • said disk-shaped region 11 is clearly visible. As shown, it is preferably provided that the disk-shaped region 11 is formed integrally with the remaining first part armature 6. The disk-shaped region 11 extends normal to the longitudinal extent of the coil 3 and the trigger tube. 4
  • the disk-shaped region 11 can with respect to its geometry or its base be formed differently. It is preferably provided that the first part anchor 6 is formed as a rotationally symmetrical body, and consequently also the disk-shaped region 11 has a circular base surface. This is especially true of the
  • disc-shaped portion 11 has a rectangular or square base. This is particularly advantageous in view of the arrangement with respect to a U-shaped yoke 8.
  • the disk-shaped region 11 essentially the
  • Expansion of the yoke 8 has. Under expansion is provided in forming the disc-shaped portion 11 with a circular base that the
  • Diameter of the disk-shaped portion 11 corresponds to a width of the yoke 8.
  • the disk-shaped region 11 When forming the disk-shaped region 11 with a rectangular base surface, it is preferably provided that the disk-shaped region essentially has the dimensions of the part of the yoke 8 which is arranged opposite the disk-shaped region 11. By adapting the dimensions of the disk-shaped region 11 to the dimensions of the yoke 8, the magnetic conditions in this region can be made particularly advantageous.
  • the second part anchor 7 is movably mounted within the trigger tube 4. It is preferably provided that the trigger tube 4, and also the interior thereof, have substantially circular cross-sections. Preferably, it is further provided that also the second part anchor 7 has a substantially circular cross-section.
  • the second partial armature 7 is intended to be moved or moved within the trigger tube 4 under the influence of predeterminable electromagnetic force effects generated by the coil 3. As a result, the second partial armature 7 can enter the region of the coil 3 and locally influence the flow of the magnetic field lines.
  • the second partial anchor 7 is therefore preferably formed comprising ferromagnetic material.
  • the second part anchor 7 has a substantially opposite and slightly smaller cross section than the cavity 14 of the trigger tube 4.
  • the function of the trigger 1 and the movement of the second part anchor 7 will be explained later with reference to FIGS. 2 to 7.
  • a liquid is further arranged within the trigger tube 4. It is preferably provided that the entire resulting cavity 14 of the trigger tube 4 is substantially completely filled by the liquid. As the resulting cavity 14 while the entire space is designated within the trigger tube 4, which is not occupied by other representational components, in particular by the second part anchor 7 and a second spring 12 to be described later.
  • the liquid is intended to dampen the movements of the second part anchor 7 within the trigger tube 4, but not to prevent.
  • the liquid has a predeterminable viscosity. By selecting the liquid with regard to its viscosity, the damping of the movement of the second partial armature 7 within the triggering tube 4 can be defined and influenced in a predeterminable manner. It is preferably provided that the liquid is a hydraulic fluid. On the viscosity of the liquid, therefore, for example, by choosing different liquids, in particular the characteristic, especially the
  • Time behavior of the trigger in case of overload can be influenced.
  • the damping of the liquid is controlled by the shaping of the second part armature 7.
  • the damping of a movement within the liquid can be kept low, and by the angular shape - as shown in the figures - a high attenuation can be achieved with otherwise identical properties of the liquid and the electromagnetic structure.
  • the second part anchor 7 has a predeterminable number of channels on a side or lateral surface, whereby the damping by the liquid can be further influenced. Through the channels while the attenuation can be reduced.
  • a second spring 12 is arranged, which second spring 12, the second part of anchor 7 in the direction of the second rest position 13 is applied.
  • This second spring 12 may be formed as a tension spring or as a compression spring.
  • the second spring 12 is designed as a compression spring, and between the second part of anchor 7 and the first part of the anchor 6 associated region of the trigger tube 4 is arranged, whereby a simple structural implementation is supported. As a result, the exact adherence to the second rest position can be better supported than with a tension spring.
  • the second partial anchor preferably has a shoulder, as illustrated in FIGS. 2 to 7, on which the
  • any other means may be provided to load the first part anchor 6 and the second part anchor 7 in the direction of the respective rest positions, for example
  • Part anchor 7 as far as possible outside the coil 3. It is preferably provided that a coil length, a trigger tube length and a length of the second part anchor 7 are formed such that the second part anchor 7 is arranged in arrangement in the second rest position 13 substantially outside of the coil 3. Particularly preferably it is provided that the second part anchor 7 in this position to at least 50%, in particular at least 60%), preferably at least 70%>, especially at least 80%>, the length of the second part anchor 7 outside the coil. 3 is arranged.
  • the length specifications always refer to the longitudinal extension of the trigger tube or in the release direction.
  • the coil length, the first part anchor 6 and the length of the second part anchor 7 are formed such that when the second part anchor 7 within the coil 3 in the way that through the coil 3 - at a
  • FIGS. 2 and 3 show the same view, however, in different image size, while the other FIGS. 4 to 7 each represent different operating states or operating cases.
  • FIGS. 2 and 3 show the trigger 1 in a first operating case. In the coil 3, either no current or a predetermined permissible current flows below one
  • Non-trip current and below a given overload current flow This is a condition in which no triggering should occur.
  • the first part anchor 6 is in the first
  • the second part anchor 7 is arranged in the second rest position, in which the second part anchor 7
  • Partial anchors 6, 7 which, depending on the prevailing and stated relationships of forces to certain states remain at rest, or be moved. Due to the preferred movement of the first and / or second partial armature 6, 7 in the release direction is preferably provided that the respectively relevant forces acting in the release direction
  • Partial anchor 6, the second spring 12, the liquid and the second part of anchor 7 are formed such that - at a current flow in the coil 3 is smaller than a predetermined
  • Overload current flow - acting on the second part anchor 7 spring force of the second spring 12 and a flow resistance force within the liquid are greater than the force acting on the second part anchor 7 electromagnetic force, and that acting on the first part anchor 6 electromagnetic force is smaller than a spring force of The first spring 9.
  • the further behavior of the individual parts, in particular of the first and second part armatures 6, 7, depends on the size of the current flowing in the coil, therefore whether the now flowing current is an overload current, which definitely flows for a certain period of time allowed, or a short-circuit current.
  • Figs. 4 to 6 show the trigger 1 in each case different operating cases, which be taken in succession of an overcurrent through the trigger 1 successively.
  • a flow is made in the coil 3
  • the spring force of the first spring 9 keeps the first part armature 6 continues in its first rest position. 4 shows a snapshot of this
  • the movement of the second part anchor 7 is slowed down in time.
  • the coil 3, the yoke 8, the second spring 12, the liquid and the second part of anchor 7 are formed such that - at a current flow in the coil 3 greater a predetermined overload current flow - on the second part anchor 7 acting spring force of the second spring 12 and a
  • Fig. 5 shows the trigger 1 in a third case of operation.
  • the second part of anchor 7 - starting from Fig. 4 - has moved further in the direction of the first part of anchor 6 and is in the illustration of FIG. 5 within the coil 3. This is one
  • Fig. 5 shows a snapshot of the trigger 1 immediately before triggering.
  • the arrangement of the second partial armature 7 within the coil 3 leads to a guidance of the magnetic field lines in this area through the first and second partial armatures 6, 7.
  • first part anchor 6 rests against the second part anchor 7. It is therefore preferably provided that the first and the second partial anchor 6, 7 are formed such that a gap between them can go to zero in the concrete operating case.
  • this type of training relates in particular to the lengths of the two
  • the second spring 12 may for example also be received within the second part anchor 7.
  • Triggering 5 are accelerated, and transferred to the state shown in FIG. 6.
  • the coil 3, the yoke 8, the first part of anchor 6, the second part of anchor 7 and the first spring 9 are formed such that - at a current flow in the coil 3 is greater a predetermined overload current flow, and at next The first partial armature 6 arranged second partial armature 7 - acting on the first part armature 6 electromagnetic force is greater than a spring force of the first spring 9.
  • the objective trigger 1 behaves differently when a short-circuit current occurs than when an overload current occurs.
  • Short-circuit current is sufficient for the electromagnetic force generated by the coil 3 to overcome the spring force of the first spring 9, and the first part of the anchor 6 with the
  • Mass inertia of the second part of the anchor can be achieved that they remain during the abrupt movement of the triggering tube 4 in the position relative to the trigger tube 4.
  • the full mass of the trigger tube 4 and the two partial anchors 6, 7 contribute to the generation of a high impact pulse. As a result, a strong effect on the switching mechanism 24 can be exercised.
  • the coil 3, the yoke 8, the first part armature 6 and the first spring 9 are formed such that - at a current flow in the coil 3 greater a predetermined short-circuit current flow - acting on the first part armature 6
  • the coil 3, the yoke 8, the first spring 9, the first part armature 6, the second spring 12, the liquid and the second part armature 7 are designed in this way that
  • the coil 3 and / or the yoke 8 and / or the first spring 9 and / or the first part anchor 6 and / or the second spring 12 and / or the liquid and / or the second part anchor 7 are designed to meet certain conditions defined above.
  • the effect of the coil 3 can be changed by their geometry and especially their number of turns.
  • the effect of the yoke 8 can be influenced by its geometry and choice of material.
  • the effect of the first spring 9 and the second spring 12 can be influenced by the spring constant and the number of turns.
  • the effect of the first partial armature 6 can be influenced by the shaping, in particular the extension of the disc-shaped area directed laterally to the longitudinal extent of the coil, as well as by the magnetic properties of the material.
  • the effect of the liquid can be influenced by the choice of the liquid with regard to its viscosity, wherein other aspects can be taken into account, such as the long-term stability of the relevant features, as well as the behavior of the liquid at different temperatures, frost resistance or high vapor pressure.
  • the effect of the second part anchor 7, in addition to the choice of material with regard to the magnetic properties can be influenced mainly by the geometric shape.
  • a hydrodynamic shaping for example, the damping of the movement of the second part armature 7 in the liquid can be influenced.
  • the structural design of the first and second part anchors 6, 7 has proven to be advantageous in that a substantially immediate abutment of the two partial anchors, as shown in FIGS. 5 and 6, is made possible.
  • the subject invention further includes a circuit breaker 2 with a subject trigger 1.
  • a trigger 1 in a circuit breaker can be provided that at least one part of a contact apparatus of a circuit breaker 2 is arranged on the trigger 1 further.
  • a designated as a fixed contact carrier 19 metal strip is fixed, which carries a housing-fixed electrical switching contact 18, and which in
  • Fig. 1 shows a circuit breaker as an exemplary or preferred embodiment of a circuit breaker 2.
  • the switch contacts 18, 21 are in the open position, where further well the switch lock 24 can be seen, which is arranged opposite the release plunger 16.
  • the trigger 1 is arranged in such a way in the circuit breaker 2 that the trigger tube 4 triggers the switching mechanism 24 in a movement in the triggering direction 5.
  • the relevant circuit breaker 2 is free of further triggers.
  • the circuit breaker 2 is free of separately constructed overcurrent releases, especially free of bimetallic elements.
  • the switching mechanism 24 of the circuit breaker is designed such that it performs certain movements for opening the switch contacts.
  • the trigger in the circuit breaker 2 according to FIG. 1 is arranged relative to the switching mechanism 24 of the circuit breaker 2, that - in the case of tripping - the trigger tube 4 abuts against a portion of the latching mechanism 24, and such parts of
  • Switching mechanism 24 accelerates in a, the opening of switch contacts supporting direction. Thereby, the shutdown or the process of separation of the switching contacts can be accelerated. As a result, a separation of the switching contacts can be forced independently of the prevailing current amplitude, in
  • a trigger 1 has neither a first nor a second spring 9, 12.
  • Such a trigger 1 is provided only for use in a specific operating position, wherein the second part of anchor 7 is arranged pointing to the ground or a center of gravity.
  • Centrifugal acceleration such as centrifuges or rotating space stations, be provided, wherein the second sub-anchor 7 is held in this case by the centrifugal acceleration in its position.
  • the trigger tube 4 by a foil or paper in its position is held within the trigger 1.
  • the film can encompass approximately the trigger tube on the release extension 17.
  • the film is designed such that it is strong enough, the trigger tube in cases where no triggering should take place, see in this respect the above explanations, holds in the trigger 1, and that it can be pierced by the release tube 4 in the case of release.
  • it can also be provided to secure the first part anchor by means of a tear-off thread in its position.
  • the tear thread can be fastened to a housing part of the switching device.
  • Switching devices with such triggers 1 are suitable as a replacement for fuses, and have over these the advantages of a much more accurate tripping and low aging, since the tripping characteristic is not changed after the repeated occurrence of slight overcurrents, which did not lead to a tripping. Furthermore, these have an increased security against manipulation, as they can not be easily "patched" by laymen, as conventional fuses.
  • the second spring 12 is arranged, which may also be referred to as Auslenserohrmnenfeder.
  • the trigger 1 can be used in different operating positions, and there is greater freedom in defining the non-tripping current.

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Abstract

Bei einem Auslöser (1) für einen Schutzschalter (2), wobei der Auslöser (1) eine Spule (3) aufweist, wobei ein Auslöserohr (4) bereichsweise innerhalb der Spule (3) in einer Auslöserichtung (5) beweglich gelagert ist, wird vorgeschlagen, dass ein wenigstens bereichsweise außerhalb der Spule (3) angeordneter erster Teilanker (6) mit dem Auslöserohr (4) fest verbunden ist, und dass innerhalb des Auslöserohrs (4) ein beweglich gelagerter zweiter Teilanker (7) und eine Flüssigkeit angeordnet sind.

Description

Ausloeser fuer einen Schutzschalter
Die Erfindung betrifft einen Auslöser für einen Schutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es sind Auslöser für Schutzschalter bekannt, bei welchen innerhalb einer Spule ein Anker beweglich geführt ist. Übersteigt der Stromfluss innerhalb der Spule einen vorgegebenen Kurzschlussstromfluss, wird der Anker aufgrund der herrschenden elektromagnetischen Kräfte aus dem Auslöser hinaus beschleunigt. In weiterer Folge ist etwa vorgesehen, dass der bewegte Anker ein Schaltschloss entklinkt. Derartige Auslöser können, aufgrund der hohen Beschleunigung des Ankers, ein Schaltschloss nicht nur zu entklinken, sondern darüber hinaus auch noch Teile des Schaltschlosses bewusst beschleunigen, wodurch bei richtiger Umsetzung ein schnelles Öffnen der Schaltkontakte des betreffenden Schutzschalters erzielbar ist.
Nachteilig an derartigen Auslösern, ist dass diese lediglich bei sehr hohen Strömen, etwa bei Kurzschlüssen, zuverlässig arbeiten. Eine sichere Auslösung bei nur kleinen aber zu hohen Strömen, welche auch als Überlastströme bezeichnet werden, ist mit einem derartigen
Auslöser nicht möglich, zumal beim Auftreten derartiger Überlastströme vorgesehen ist, dass diese eine durch einschlägige Richtlinien vorgegebene Zeitdauer ungehindert fließen dürfen, und erst nach Überschreiten dieser Zeitdauer, welche wiederum Abhängig von der Größe des Überstromes ist, die Auslösung des Schutzschalters erfolgen soll.
Bekannte Schutzschalter weisen daher in der Regel zwei unterschiedliche Auslöser auf, wobei der Auslöser für den Kurzschlussfall, wie vorstehend beschrieben mit Leiterschleife und beweglichem Anker ausgebildet ist, und wobei der separate Auslöser für den Überlastfall in der Regel durch einen sog. Bimetallauslöser gebildet wird. Bei einem Bimetallauslöser wird ein Bimetallelement direkt und/oder indirekt durch die widerstandsbedingte Abwärme der elektrischen Leitung beheizt, und durch Verbiegen des Bimetallelements ebenfalls das Schaltschloss entklinkt. Es handelt sich daher um einen elektro-thermischen Auslöser. Nachteilig an derartigen bekannten Schutzschaltern mit zwei unterschiedlichen Auslösern ist der Umstand, dass zwei unabhängige Baugruppen vorgesehen, gefertigt und eingebaut werden müssen. Insbesondere durch die Verwendung des Bimetallelements entstehen erhebliche Kosten, aufgrund des erforderlich Halbzeugs. Durch den Einsatz des Bimetallelements müssen derartige Schutzschalter einzeln kalibriert werden. Dabei ist erforderlich die
Bedingungen bei welchen der betreffende Schutzschalter tatsächlich die Schaltkontakte öffnet jeweils zu überprüfen, und gegebenenfalls Einstellungen am Schaltgerät manuell zu verändern. Vor allem bei Schutzschaltern ist diese Abstimmung nur unter großem Aufwand möglich ist.
Derartige Schutzschalter verursachen weiters aufgrund des notwendig hohen Widerstandes des verwendeten Bimetalls bzw. der zusätzlichen indirekten Heizung erhebliche
Verlustleistungen. Weiters weisen derartige Schutzschalter ein Überstromauslöseverhalten auf, welches in hohem Masse von der Umgebungstemperatur abhängig ist, welche einen unmittelbaren Einfluss auf die Verbiegung des Bimetalls hat. Um beim Einsatz in Ländern mit hoher Umgebungstemperatur, etwa im Nahen Osten bzw. in den Tropen, Auslösungen zu verhindern, die nicht durch elektrische Fehler verursacht sind, sind für diese Länder speziell abgestimmte Schutzschalter erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Auslöser der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, mit welchem eine
Auslösung sowohl bei Kurzschluss als auch bei Überströmen möglich ist, und mit welchem die Überstromauslösung genauer und temperaturunabhängig erfolgt, und welcher ein hohes Schaltvermögen und eine einfache automatisierte Fertigung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.
Dadurch kann mit lediglich einem einzigen Auslöser sicher sowohl bei Überlast als auch bei Kurzschluss eine vorschriftsgemäße Auslösung erfolgen. Dadurch kann - unter Verzicht auf einen separaten Überstromauslöser - ein einziger Auslöser gebildet werden, welcher in einen Schutzschalter, welcher für herkömmliche elektromagnetische Auslöser vorgesehen ist, eingebaut werden kann, ohne dass hiefür weitere bauliche Umgestaltungen an dem
Schutzschalter erforderlich währen. Dadurch kann auf die Herstellung neuer Werkzeuge, wie Spritzgussformen, für die Herstellung der Gehäuse eines derartigen Schutzschalters verzichtet werden. Durch den Verzicht auf einen Bimetallauslöser kann die Verlustleistung des gesamten Auslöseapparats deutlich reduziert werden. Weiters kann der dadurch frei gewordene Platz innerhalb eines ansonsten unveränderten Schutzschaltergehäuses für andere Baugruppen verwendet werden. So kann etwa ein Kontaktapparat mit großem Kontaktabstand für erhöhtes Schaltvermögen eingebaut werden, und/oder eine große Löschkammer. Zudem weist ein erfindungsgemäßer Auslöser ein Überstromauslöseverhalten auf, welches unabhängig von der Umgebungstemperatur ist. Weiters ist ein derartiger Auslöser einfach automatisiert herstellbar, und bedarf keiner nachträglichen individuellen Abstimmung, wodurch der Fertigungsprozess deutlich vereinfacht werden kann, und eine hohe Genauigkeit bei der Auslösung vorliegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Auslöser werden im Auslösefall immer beide Teilanker bewegt, wodurch aufgrund der hohen Masse ein hoher Impuls erzielt werden kann, welcher auf ein Schaltschloss wirken kann. Dadurch kann mit einem derartigen Auslöser der
Öffnungsvorgang innerhalb eines Schaltgeräts beschleunigt werden. Der Öffnungsvorgang ist daher nicht nur von den Federkräften des Schaltschlosses abhängig. Ein derartiger Auslöser weist ein hohes Schaltvermögen auf, und kann die Schaltkontakte des betreffenden
Schutzschalters nicht nur in einem Nulldurchgang öffnen.
Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Ansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen eine lediglich bevorzugte Ausführungsform beispielhaft dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Schutzschalter mit einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auslösers bei abgehobener oberer Gehäuseschale; Fig. 2 den Auslöser gemäß Fig. 1 in geschnittener Darstellung in einem ersten Betriebsfall; Fig. 3 die Darstellung gemäß Fig. 2 in verkleinerter Ansicht;
Fig. 4 den Auslöser gemäß Fig. 2 in geschnittener Darstellung in einem zweiten Betriebsfall;
Fig. 5 den Auslöser gemäß Fig. 2 in geschnittener Darstellung in einem dritten Betriebsfall; Fig. 6 den Auslöser gemäß Fig. 2 in geschnittener Darstellung in einem vierten Betriebsfall; und
Fig. 7 den Auslöser gemäß Fig. 2 in geschnittener Darstellung in einem fünften Betriebsfall.
Die Fig. 1 bis 7 zeigen jeweils eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Auslösers 1 für einen Schutzschalter 2, wobei der Auslöser 1 eine Spule 3 aufweist, wobei ein Auslöserohr 4 wenigstens bereichsweise innerhalb der Spule 3 in einer Auslöserichtung 5 beweglich gelagert ist, wobei ein außerhalb der Spule 3 angeordneter erster Teilanker 6 mit dem
Auslöserohr 4 fest verbunden ist, und wobei innerhalb des Auslöserohrs 4 ein beweglich gelagerter zweiter Teilanker 7 und eine Flüssigkeit angeordnet sind.
Dadurch kann mit lediglich einem einzigen Auslöser 1 sicher sowohl bei Überlast als auch bei Kurzschluss eine vorschriftsgemäße Auslösung erfolgen. Dadurch kann - unter Verzicht auf einen separaten Überstromauslöser - ein einziger Auslöser 1 gebildet werden, welcher in einen Schutzschalter 2, welcher für herkömmliche elektromagnetische Auslöser vorgesehen ist, eingebaut werden kann, ohne dass hiefür weitere bauliche Umgestaltungen an dem
Schutzschalter erforderlich währen. Dadurch kann auf die Herstellung neuer Werkzeuge, wie Spritzgussformen, für die Herstellung der Gehäuse eines derartigen Schutzschalters 2 verzichtet werden. Durch den Verzicht auf einen Bimetallauslöser kann die Verlustleistung des gesamten Auslöseapparats deutlich reduziert werden. Weiters kann der dadurch frei gewordene Platz innerhalb eines ansonsten unveränderten Schutzschaltergehäuses für andere Baugruppen verwendet werden. So kann etwa ein Kontaktapparat mit großem Kontaktabstand für erhöhtes Schaltvermögen eingebaut werden, und/oder eine große Löschkammer. Zudem weist ein erfindungsgemäßer Auslöser ein Überstromauslöseverhalten auf, welches unabhängig von der Umgebungstemperatur ist. Weiters ist ein derartiger Auslöser 1 einfach automatisiert herstellbar, und bedarf keiner nachträglichen individuellen Abstimmung, wodurch der Fertigungsprozess deutlich vereinfacht werden kann, und eine hohe Genauigkeit bei der Auslösung vorliegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Auslöser 1 werden im Auslösefall immer beide Teilanker 6, 7 bewegt, wodurch aufgrund der hohen Masse ein hoher Impuls erzielt werden kann, welcher auf ein Schaltschloss 24 wirken kann. Dadurch kann mit einem derartigen Auslöser 1 der Öffnungsvorgang innerhalb eines Schaltgeräts 2 beschleunigt werden. Der Öffnungsvorgang ist daher nicht nur von den Federkräften des Schaltschlosses 24 abhängig. Ein derartiger Auslöser 1 weist ein hohes Schaltvermögen auf, und kann die Schaltkontakte 18, 21 des betreffenden Schutzschalters nicht nur in einem Nulldurchgang des Stromes öffnen.
Wie eingangs bereits dargelegt handelt es sich bei den in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Auslöser 1 um eine besonders bevorzugte Ausführungsform der gegenständlichen Erfindung. In weiterer Folge werden zu einzelnen Merkmalen konstruktive Alternativen zu der bevorzugten Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 7 beschrieben. Dabei ist eine
Kombination der einzelnen beschriebenen technischen Merkmale im Rahmen der
gegenständlichen Erfindung beabsichtigt.
Unter einem Auslöser 1 ist eine elektromechanische Vorrichtung zu verstehen, welche beim Auftreten bestimmter vorgegebener elektrische Bedingungen, einen vorbestimmten mechanischen Vorgang verursacht. Durch diesen mechanischen Vorgang kann das mechanische Öffnen von Schaltkontakten 18, 21 eines Schaltgeräts verursacht werden. Bei den betreffenden vorgegebenen elektrischen Bedingungen handelt es sich insbesondere um die Höhe bzw. Stärke eines Stromflusses über den Auslöser 1 , sowie dessen Dauer. Die Durchführung des vorgebbaren mechanischen Vorgangs wird als Auslösen des Auslösers 1 oder kurz als Auslösen bezeichnet.
Erfindungsgemäße Auslöser 1 sind zur Verwendung in Schutzschaltern 2 vorgesehen. Bei einem Schutzschalter 2 handelt es sich um ein Schaltgerät mit Schaltkontakten 18, 21, welches dazu vorgesehen und ausgebildet ist, bei bestimmten vorgegebenen elektrischen Zuständen die Schaltkontakte 18, 21 zu öffnen und derart den Stromfluss durch das
Schaltgerät zu unterbinden. Besonders bevorzugt ist der Einsatz des Auslösers 1 bei sog. Leitungsschutzschalter vorgesehen. Es kann jedoch auch der Einsatz in Fehlerstromschutzschalter und/oder Leistungsschaltern vorgesehen sein.
In weiterer Folge wird ein Auslöser 1 für den Einsatz in einem Leitungsschutzschalter beschrieben. Auslöser 1 sind in der Regel für bestimmte Betriebsbedingungen ausgelegt, für welche der betreffende Schutzschalter 2 ausgelegt und zugelassen ist. Die betreffenden
Betriebsbedingungen umfassen Grenzwerte der Ströme in der Spule 3 sowie das Verhalten bei deren erreichen bzw. überschreiten. Die Grenze bis zu welcher keine Auslösung erfolgen soll, wird im gegenständlichen Fall als Nichtauslösestrom bezeichnet. Dieser ist abhängig von den lokalen Vorschriften beispielsweise 1,13 mal der Nennstromstärke. Weiters ist ein Bereich jenseits dieser Grenze definiert, wobei bei einem Strom innerhalb dieses Bereichs keine unmittelbare Auslösung erfolgen soll, sondern die Auslösung erst nach Verstreichen einer vorgebbaren Zeitdauer erfolgen soll, welche Zeitdauer von der tatsächlichen Höhe des auftretenden Stromes abhängig ist. Je höher der tatsächlich auftretende Strom, desto kürzer die Zeitdauer die zwischen dessen Auftreten und dem Auslösen verstreichen darf. Dabei wird im Wesentlichen das von Schmelzsicherungen bekannte Zeitverhalten nachgebildet. Ströme in diesem Bereich werden als Überströme oder Überlastströme bezeichnet, analog das Auftreten derartiger Überströme als Überlastfall. Die untere Grenze der Überlastströme wird dabei durch den Nichtauslösestrom definiert. Beim Auftreten sehr hoher Ströme, sog.
Kurzschlussströme, im sog. Kurzschlussfall ist vorgesehen, dass der Auslöser im
Wesentlichen sofort, daher mit der minimal möglichen Zeitverzögerung auslöst. Typische Kurzschlussströme erreichen in einer herkömmlichen häuslichen Installationsanordnung Werte von einigen tausend Ampere. Die jeweiligen Stromstärken, sowie das entsprechende Zeitverhalten sind in einschlägigen nationalen bzw. internationalen Verordnungen geregelt, etwa in der ÖVE oder IEC.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein erfindungsgemäßer Auslöser 1 integraler Bestandteil eines Schutzschalters 2 ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, den Auslöser 1 als Teil einer von einem Schutzschalter 2 separaten Baugruppe auszubilden, welche mit einem Schaltgerät funktional gekoppelt ist, um ein Öffnen der Schaltkontakte 18, 21 des betreffenden
Schaltgeräts vorgebbar zu verursachen.
Die Spule 3 des Auslösers 1 ist dazu vorgesehen, von einem elektrischen Strom durchflössen zu werden, welcher repräsentativ ist für den Strom, welcher in einer elektrischen
Installationsumgebung vorherrscht, welche durch den Auslöser überwacht werden soll, bzw. wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Spule 3 von dem tatsächlich in der betreffenden Installationsumgebung auftretenden Strömen durchflössen wird. Beim bevorzugten Einsatz erfindungsgemäßer Auslöser 1 in Schutzschaltern ist bevorzugt vorgesehen, dass die Spule wenigstens mittelbar mit einer Eingangsklemme 22 und einer Ausgangsklemme 23 des Schutzschalters 2 schaltungstechnisch verbunden ist, und derart einen Teil des Strompfades durch den Schutzschalter 2 bildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Spule 3 in einem parallelen Bypass-Stromzweig neben einem Hauptstromzweig in oder an dem
Schutzschalter 2 angeordnet ist.
Die Spule 3 besteht aus einem leitenden Draht, insbesondere einem Kupferdraht, vorgebbaren Querschnitts, und weist eine vorgebbare Anzahl an Windungen sowie eine durch die
Windungen gebildete Öffnung auf. Der Querschnitt des Drahtes ist im Wesentlichen von der Nennstromstärke abhängig. Die Art und Anzahl der Windungen, sowie die Abmessungen der Spule 3 sind von weiteren Parametern abhängig, auf welche an weiterer Stelle eingegangen wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Spule 3 als im Wesentlichen zylindrische Spule 3 ausgebildet ist. Daher, dass die einzelnen Lagen der Spule 3 nebeneinander liegend derart gewickelt sind, dass die derart gebildete Öffnung im Wesentlichen die Form eines Zylinders aufweist. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Spule 3 lediglich eine Lage aufweist, wie dies auch aus den Fig. 1 bis 7 ersichtlich ist. Es können aber auch andersartig ausgebildete Spulen 3 vorgesehen sein. Wie bereits dargelegt, bildet die Spule 3 eine Öffnung aus. Als Bereich innerhalb der Spule 3 wird der Bereich zwischen den gegenüber angeordneten Spulenwindungen im Bereich der Öffnung bezeichnet. Die Spule 3 ist bevorzugt auf einem im Wesentlichen nicht-magnetischen bzw. paramagnetischen Spulenträger 20, vorzugsweise aus Kunststoff, angeordnet bzw. gewickelt, bzw. ist ein solcher innerhalb der Spule 3 angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der gegenständlichen Erfindung ist vorgesehen, dass die Spule 3 wenigstens bereichsweise von einem Joch 8 umgeben ist, wodurch die
magnetischen Feldlinien gezielt geführt werden können. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Joch 8 als U- förmiger Blechbiegeteil umfassend ferromagnetischem Werkstoff ausgebildet ist, welcher die Spule 3 an drei Seiten umgibt, dabei kann vorgesehen sein, dass das Joch 8 wenigstens eine Durchbrechung aufweist, um den Durchtritt weiterer Baugruppen des Auslösers 1 zu ermöglichen. Es sei zu sämtlichen Ausführungsformen festgestellt, dass das Joch 8 kein integraler
Bestandteil des Auslösers 1 sein muss, sondern im Rahmen der Erfindung auch eine von den weiteren Baugruppen des Auslösers 1 körperlich separate Anordnung vorgesehen sein kann. Es kann etwa vorgesehen sein, die Wirkung des Jochs 8 durch entsprechende Metallteile zu erreichen, welche in einem Schutzschalter 2 um den Auslöser 1 herum angeordnet sind, welche jedoch nicht als Baugruppe mit den weiteren Teilen des Auslösers 1 verbunden sind.
Der Auslöser weist ein sog. Auslöserohr 4 auf. Das Auslöserohr 4 ist dazu vorgesehen im Auslösefall aufgrund elektromagnetischer Kräfte bewegt zu werden, und mittels dieser Bewegung eine Auslösung eines Schutzschalters 2 zu verursachen. Das Auslöserohr 4 ist bevorzugt nicht-magnetisch bzw. paramagnetisch ausgebildet. Insbesondere ist das
Auslöserohr 4 als nicht-magnetisches Metallrohr, etwa als Messingrohr, ausgebildet. Das Auslöserohr 4 ist bevorzugt an beiden Enden flüssigkeitsdicht verschlossen. Zur Bewegung aufgrund elektromagnetischer Kräfte ist - wie an weiterer Stelle dargelegt - vorgesehen, dass das Auslöserohr 4 mit weiteren Bauelementen verbunden ist.
Das Auslöserohr 4 ist bereichsweise innerhalb der Spule 3 angeordnet. Die Angabe bereichsweise bezieht sich dabei auf einen Längenbereich des Auslöserohrs 4. Das
Auslöserohr 4 ist daher zu einem ersten Teil von dessen Länge, welche auch als
Auslöserohrlänge bezeichnet werden kann, innerhalb der Spule 3 angeordnet, wobei andere Teile des Auslöserohrs 4 außerhalb der Spule 3 angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass beidseitig der Spule 3 Bereiche des Auslöserohrs 4 über die Spule 3 hinausreichen bzw. überstehen.
Das Auslöserohr 4 ist innerhalb der Spule 3 beweglich gelagert, wobei eine Beweglichkeit wenigstens in einer Auslöserichtung 5 gegeben ist. Als Auslöserichtung 5 wird dabei die Richtung bezeichnet, in welcher eine Bewegung des Auslöserohrs 4 im Auslösefall vorgesehen ist. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass sich die Auslöserichtung 5 parallel zu einer Längserstreckung der, insbesondere zylindrischen, Spule 3 erstreckt. Die Bewegung in Auslöserichtung ist bevorzugt eine lineare Bewegung. Bei der bevorzugten Ausführungsform eines Auslösers 1 gemäß den Fig. 1 bis 7 ist vorgesehen, dass das Auslöserohr 4 in einer geringfügig größeren zentralen Öffnung des Spuleträgers 20 längsverschiebbar gelagert ist. Zur Vorgabe einer definierten Position des Auslöserohrs 4 innerhalb des Auslösers 1 bzw. in Bezug auf den Auslöser 1, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Auslöserohr 4 einen Anschlag 15 aufweist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung des Auslösers 1 mit einem Joch 8 ist in Weiterbildung vorgesehen, dass der Anschlag 15 mit dem Joch 8 zusammenwirkt, zur Vorgabe der ersten Ruheposition 10. Dadurch kann der gesamte Auslöser 1 einfach als abgeschlossene Baugruppe gefertigt werden. Sofern der Auslöser 1 kein Joch aufweist, kann vorgesehen sein, dass der Anschlag mit dem Spulenträger 20 oder der Spule 3
zusammenwirkt. Alternativ hiezu ist bevorzugt vorgesehen, dass zur Vorgabe der definierten Position des
Auslöserohrs 4 der mit diesem fest verbundene erste Teilanker 6 - bei Einbau des Auslösers in einem Schutzschalter - an einem Gehäuseteil des Schutzschalters anliegt.
Zur Auslösung eines Schutzschalters 2 kann vorgesehen sein, dass das Auslöserohr 4 einen Teil eines Schaltschlosses 24 anstößt, und derart beschleunigt, oder dass das Auslöserohr 4 an einem Teil eines Schaltschlosses 24 zieht, um dieses zu entriegeln. Hiezu kann etwa vorgesehen sein, dass ein hakenförmiger Fortsatz mit dem Auslöserohr 4 verbunden ist.
Beides ist bei gegenständlichem Auslöser 1 umsetzbar. Bevorzugt, und wie in den Figuren dargestellt, ist vorgesehen, dass das Auslöserohr 4 als Auslösestößel 16 ausgebildet ist, welcher an dem, dem ersten Teilanker 6 abgewandten Ende einen Auslösefortsatz 17 aufweist, welcher etwa durch eine Kappe mit einem Fortsatz gebildet ist. Dadurch besteht eine einfache Anpassungsmöglichkeit an bestehende Abstände in einem Schutzschalter 2.
Es ist vorgesehen, dass ein erster Teilanker 6 mit dem Auslöserohr 4 fest verbunden ist. Der erste Teilanker 6 ist dabei umfassend einem ferromagnetischen Werkstoff ausgebildet. Der erste Teilanker 6 ist wenigstens bereichsweise außerhalb der Spule 3 angeordnet, wobei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, dass der erste Teilanker im Wesentlichen außerhalb der Spule 3 angeordnet ist. Die Angabe„außerhalb der Spule 3" bezeichnet eine Anordnung und konstruktive Ausgestaltung des ersten Teilankers 6, bei welcher dieser im Wesentlichen vollständig oder zumindest bereichsweise insbesondere in Längserstreckung der Spule 3 außerhalb dieser angeordnet ist. Dabei kann aber auch eine Anordnungen seitlich außerhalb der Spule 3 vorgesehen sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass der an sich bewegliche erste Teilanker 6 zu einem großen Teil außerhalb der Spule angeordnet ist, sofern der in der Spule 3 fließende Strom eine Stromstärke geringer der Nichtauslösestromstärke aufweist. Es ist vorgesehen, dass eine Ausbildung des ersten
Teilankers 6 in der Art, dass dieser bei Auslösen des Auslösers 1 , bzw. während der
Zeitspanne des Auslösevorgangs, bereichsweise innerhalb der Spule 3 angeordnet ist, jedoch die übrige Zeit bzw. während der übrigen Betriebsfälle außerhalb der Spule 3 angeordnet ist, als außerhalb der Spule 3 angeordneter erster Teilanker 6 anzusehen ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Teilanker 6 durch eine erste Feder 9 in Richtung einer ersten Ruheposition 10 von der Spule 3 weg beaufschlagt ist. Dadurch kann eine definierte Position des ersten Teilankers 6, und damit auch des mit diesem fest verbundenen Auslöserohrs 4 erzielt werden.
Durch Vorgabe der Federkraft der ersten Feder 9 kann insbesondere der Kurzschlussstrom, daher die Höhe des Stromes bei dessen Auftreten eine Kurzschlussauslösung erfolgen soll, beeinflusst werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Feder 9 als Druckfeder, Drehfeder oder als Zugfeder ausgebildet ist. Dabei kann etwa bei Ausbildung als Zugfeder vorgesehen sein, dass diese Zugfeder den ersten Teilanker 6 mit einem Teil eines Schutzschalters 2 verbindet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Feder 9 als Druckfeder ausgebildet ist. Dadurch ermöglicht sich eine besonders einfache und kompakte Bauform des gesamten Auslösers 1 , ohne empfindliche abstehende Teile, welcher als ganzes einfach automatisiert gefertigt werden kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Druckfeder zwischen einem Widerlager des Spulekörpers 20 und einem Fortsatz des ersten Teilankers 6 angeordnet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Teilanker 6 einen sich normal zur Auslöserichtung 5 scheibenförmig erstreckenden Bereich 11 aufweist. An diesem scheibenförmigen Bereich 11 kann sich die erste Feder 9 abstützen. Besonders vorteilhaft ist ein derartiger scheibenförmiger Bereich 11 des ersten Teilankers 6 im Hinblick auf die Bündelung der magnetischen
Feldlinien. In den Fig. 2 bis 7 ist besagter scheibenförmiger Bereich 11 gut zu erkennen. Wie dargestellt ist bevorzugt vorgesehen, dass der scheibenförmige Bereich 11 einstückig mit dem restlichen ersten Teilanker 6 ausgebildet ist. Der scheibenförmige Bereich 11 erstreckt sich dabei normal zur Längserstreckung der Spule 3 sowie des Auslöserohrs 4.
Der scheibenförmige Bereich 11 kann hinsichtlich dessen Geometrie bzw. dessen Grundfläche unterschiedlich ausgebildet sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Teilanker 6 als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet ist, und folglich auch der scheibenförmige Bereich 11 eine kreisförmige Grundfläche aufweist. Dies ist insbesondere hinsichtlich des
Fertigungsaufwands vorteilhaft. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der
scheibenförmige Bereich 11 eine rechteckige bzw. quadratische Grundfläche aufweist. Dies ist im Hinblick auf die Anordnung gegenüber einem U-förmigen Joch 8 besonders vorteilhaft.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der scheibenförmige Bereich 11 im Wesentlichen die
Ausdehnung des Jochs 8 aufweist. Unter Ausdehnung ist dabei bei Ausbildung des scheibenförmigen Bereichs 11 mit kreisrunder Grundfläche vorgesehen, dass der
Durchmesser des scheibenförmigen Bereichs 11 einer Breite des Joches 8 entspricht. Bei Ausbildung des scheibenförmigen Bereichs 11 mit rechteckiger Grundfläche ist bevorzugt vorgesehen, dass der scheibenförmige Bereich im Wesentlichen die Abmessungen des Teils des Jochs 8 aufweist, welcher gegenüber dem scheibenförmigen Bereich 11 angeordnet ist. Durch Anpassung der Abmessungen des scheibenförmigen Bereichs 11 an die Abmessungen des Jochs 8 können die magnetischen Verhältnisse in diesem Bereich besonders vorteilhaft gestaltet werden.
Innerhalb des Auslöserohrs 4 sind ein zweiter Teilanker 7 und eine Flüssigkeit angeordnet. Der zweite Teilanker 7 ist dabei innerhalb des Auslöserohrs 4 beweglich gelagert. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Auslöserohr 4, und auch dessen Innenraum, im Wesentlichen kreisförmige Querschnitte aufweisen. Bevorzugt ist weiters vorgesehen, dass auch der zweite Teilanker 7 einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Der zweite Teilanker 7 ist dazu vorgesehen sich unter dem Einfluss vorgebbarer und durch die Spule 3 erzeugter elektromagnetischer Kraftwirkungen innerhalb des Auslöserohrs 4 zu bewegen bzw. bewegt zu werden. Dadurch kann der zweite Teilanker 7 in den Bereich der Spule 3 gelangen und lokal den Fluss der magnetischen Feldlinien beeinflussen. Der zweite Teilanker 7 ist daher bevorzugt umfassend ferromagnetischem Werkstoff ausgebildet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der zweite Teilanker 7 einen im Wesentlichen gegengleichen und geringfügig kleineren Querschnitt als der Hohlraum 14 des Auslöserohrs 4 aufweist. Die Funktion des Auslösers 1 und die Bewegung des zweiten Teilankers 7 werden an späterer Stelle anhand der Fig. 2 bis 7 erläutert. Innerhalb des Auslöserohrs 4 ist weiters eine Flüssigkeit angeordnet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der gesamte resultierende Hohlraum 14 des Auslöserohrs 4 im Wesentlichen vollständig von der Flüssigkeit ausgefüllt ist. Als resultierender Hohlraum 14 wird dabei der gesamte Raum innerhalb des Auslöserohrs 4 bezeichnet, welcher nicht durch andere gegenständliche Komponenten, insbesondere durch den zweiten Teilanker 7 und eine noch zu beschreibende zweite Feder 12, eingenommen ist.
Die Flüssigkeit ist dazu vorgesehen die Bewegungen des zweiten Teilankers 7 innerhalb des Auslöserohrs 4 zu dämpfen, aber nicht zu unterbinden. Die Flüssigkeit weist eine vorgebbare Viskosität auf. Durch die Auswahl der Flüssigkeit im Hinblick auf deren Viskosität kann die Dämpfung der Bewegung des zweiten Teilankers 7 innerhalb des Auslöserohrs 4 definiert und vorgebbar beeinflusst werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich bei der Flüssigkeit um ein Hydraulikfluid handelt. Über die Viskosität der Flüssigkeit, daher etwa durch Wahl unterschiedlicher Flüssigkeiten, kann insbesondere die Charakteristik, vor allem das
Zeitverhalten, des Auslösers im Überlastfall beeinflusst werden.
Gemäß weiterer nicht dargestellter Ausführungsformen der gegenständlichen Erfindung ist vorgesehen, durch die Formgebung des zweiten Teilankers 7 dessen Dämpfung durch die Flüssigkeit zu beeinflussen. So kann durch eine hydrodynamische Formgebung die Dämpfung einer Bewegung innerhalb der Flüssigkeit gering gehalten werden, und durch die kantige Formgebung - wie in den Figuren dargestellt - eine hohe Dämpfung erzielt werden, bei ansonsten identischen Eigenschaften des Flüssigkeit und des elektromagnetischen Aufbaus. Weiters kann vorgesehen sein, dass der zweite Teilanker 7 an einer Seiten- bzw. Mantelfläche eine vorgebbare Anzahl an Kanälen aufweist, wodurch die Dämpfung durch die Flüssigkeit weiters beeinflusst werden kann. Durch die Kanäle kann dabei die Dämpfung reduziert werden.
Um eine Freiheit hinsichtlich der Betriebslage des Auslösers 1 zu erzielen, eine
Unempfindlichkeit gegenüber Erschütterung, sowie eine kurze Zeit zwischen dem
Auslösefall, und der Wiedereinschaltfähigkeit des Auslösers, ist bevorzugt vorgesehen, dass in dem Auslöserohr 4 eine zweite Feder 12 angeordnet ist, welche zweite Feder 12 den zweiten Teilanker 7 in Richtung der zweiten Ruheposition 13 beaufschlagt. Diese zweite Feder 12 kann dabei etwa als Zugfeder oder als Druckfeder ausgebildet sein. Durch Vorgabe der Federkraft der zweiten Feder 12 kann insbesondere der Nichtauslösestrom, daher die Grenze der Stromstärke ab deren Überschreiten eine Überlastauslösung erfolgen soll, beeinflusst werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zweite Feder 12 als Druckfeder ausgebildet ist, und zwischen dem zweiten Teilanker 7 und einem dem ersten Teilanker 6 zugeordneten Bereich des Auslöserohrs 4 angeordnet ist, wodurch eine einfache konstruktive Umsetzung unterstützt wird. Dadurch kann weiters das genaue Einhalten der zweiten Ruheposition besser als mit einer Zugfeder unterstützt werden. Der zweite Teilanker weist in diesem Zusammenhang bevorzugt und wie in den Fig. 2 bis 7 dargestellt, einen Absatz auf, an welchem die
Schraubendruckfeder aufliegt.
Alternativ zur Ausbildung der ersten Feder 9 sowie der zweiten Feder 12 als Metallfeder kann jedes andere Mittel vorgesehen sein, um den ersten Teilanker 6 bzw. den zweiten Teilanker 7 in Richtung auf die jeweiligen Ruhepositionen zu, zu belasten, beispielsweise
Elastomerelemente und/oder gasgefüllte Behältnisse.
Die Fig. 2 und 3 zeigen dieselbe Ansicht des Auslösers 1, wobei sich dieser in einem sog. ersten Betriebsfall befindet, bei welchem die Spule 3 entweder unbestromt ist, oder ein Stromfluss durch die Spule unterhalb eines vorgegebenen Uberlaststromfluss ist. Dabei ist der erste Teilanker 6 in dessen ersten Ruheposition und der zweite Teilanker 7 in der zweiten Ruheposition angeordnet. Wie unschwer zu erkennen, befindet sich dabei der zweite
Teilanker 7 weitestgehend außerhalb der Spule 3. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Spulenlänge, eine Auslöserohrlänge und eine Länge des zweiten Teilankers 7 derart ausgebildet sind, dass der zweite Teilanker 7 bei Anordnung in der zweiten Ruheposition 13 im Wesentlichen außerhalb der Spule 3 angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der zweite Teilanker 7 in dieser Position zu wenigstens 50%, insbesondere zu wenigstens 60%), vorzugsweise zu wenigstens 70%>, vor allem zu wenigstens 80%>, der Länge des zweiten Teilankers 7 außerhalb der Spule 3 angeordnet ist. Die Längenangaben beziehen sich dabei stets in Längserstreckung des Auslöserohrs bzw. in Auslöserichtung.
Insbesondere ist weiters vorgesehen, dass die Spulenlänge, der erste Teilanker 6 und die Länge des zweiten Teilankers 7 derart ausgebildet sind, dass bei Anordnung des zweiten Teilankers 7 innerhalb der Spule 3 in der Art, dass die durch die Spule 3 - bei einem
Stromfluss durch die Spule 3 gemäß dem Uberlaststromfluss - verursachten und auf den zweiten Teilanker 7 wirkenden elektromagnetischen Kräfte gleich groß sind wie die entgegengesetzt wirkende Federkraft der zweiten Feder, der erste Teilanker 6 an dem zweiten Teilanker 7 anliegt. Dadurch kann erreicht werden, dass beim minimal fließenden Strom, welcher eine Auslösung des Auslösers 1 verursachen soll, der zweite Teilanker 7 spätestens zu dem Zeitpunkt, in dem dieser keine weitere Beschleunigung erfährt, mit dem ersten Teilanker 6 in Anlage gerät, und derart den magnetischen Kreis an diesem Punkt schließt.
Nachfolgend wird anhand der Fig. 2 bis 7 die Funktion eines gegenständlichen Auslösers 1 beschrieben. Die Fig. 2 und 3 zeigen dabei dieselbe Ansicht jedoch in unterschiedlicher Abbildungsgröße, während die weiteren Fig. 4 bis 7 jeweils unterschiedliche Betriebszustände bzw. Betriebsfälle darstellen.
Die Fig. 2 bzw. 3 zeigen den Auslöser 1 in einem ersten Betriebsfall. In der Spule 3 fließt entweder keinen Strom, oder ein vorgegebenr zulässiger Strom, unterhalb eines
Nichtauslösestroms und unterhalb eines vorgegebenen Überlaststromfluss. Dies ist ein Zustand in dem keine Auslösung erfolgen soll. Der erste Teilanker 6 ist in der ersten
Ruheposition beabstandet von der Spule 3 und dem Joch 8 angeordnet. Der zweite Teilanker 7 ist in der zweiten Ruheposition angeordnet, in welcher sich der zweite Teilanker 7
weitestgehend außerhalb der Spule 3 befindet. Der durch die Spule 3 gegebenenfalls fließende Strom erzeugt eine elektromagnetische Kraft, welche bestrebt ist sowohl den ersten als auch den zweiten Teilanker 6, 7 aus deren Ruhepositionen in Richtung auf die Spule 3 hin zu bewegen. Allerdings ist die betreffende elektromagnetische Kraft in diesem Betriebsfall zu gering, um eine Bewegung eines der beiden Teilanker 6, 7 zu verursachen, sodass keine Auslösung in diesem Betriebsfall erfolgt. Auf den ersten Teilanker 6 wirkt neben der elektromagnetischen Kraft die dieser entgegengesetzte Federkraft der ersten Feder 9. Auf den zweiten Teilanker 7 wirkt neben der elektromagnetischen Kraft die dieser entgegengesetzte Federkraft der zweiten Feder 12, sowie eine Strömungswiderstandskraft innerhalb der Flüssigkeit. Im Wesentlichen kann davon ausgegangen werden, dass die gegenständlich betrachteten
Kräfte - wenigstens bei der als besonders bevorzugt betrachteten Ausführungsform - in der selben Wirkungslinie wirken. Daher ist es zulässig die betreffenden Kräfte simpel zu addieren bzw. zu subtrahieren. Es wird als im Bereich des allgemeinen Fachwissens liegend angesehen, die beschriebene und nachstehend beschriebenen statischen bzw. kinematischen Bedingungen bei komplexeren mechanischen Anordnungen bzw. nicht mehr zusammenfallenden
Wirkungslinien einzelner Kräfte durch Anwendung bekannter Lösungsverfahren der
Mechanik, insbesondere der Statik, Kinematik und/oder Kinetik, zu lösen, wie etwa der Vektorrechnung, dem Aufstellen von Gleichgewichtsbedingungen in einem
Koordinatensystem und/oder der Anwendung des Satzes von d'Alembert. Die angegebenen Kräfteverhältnisse beziehen sich auf deren Wirkung auf den ersten und/oder zweiten
Teilanker 6, 7, welche je nach den vorherrschenden und dargelegten Kräfteverhältnissen zu bestimmten Zuständen in Ruhe verbleiben, oder bewegt werden. Aufgrund der bevorzugten Bewegung des ersten und/oder zweiten Teilankers 6, 7 in Auslöserichtung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweils relevanten Kräfte in Auslöserichtung wirkende
Kraftkomponenten sind.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Spule 3, das Joch 8, die erste Feder 9, der erste
Teilanker 6, die zweite Feder 12, die Flüssigkeit und der zweite Teilanker 7 derart ausgebildet sind, dass - bei einem Stromfluss in der Spule 3 kleiner einem vorgegebenen
Überlaststromfluss - eine auf den zweiten Teilanker 7 wirkende Federkraft der zweiten Feder 12 sowie eine Strömungswiderstandskraft innerhalb der Flüssigkeit größer sind als die auf den zweiten Teilanker 7 einwirkende elektromagnetische Kraft, und dass eine auf den ersten Teilanker 6 wirkende elektromagnetische Kraft kleiner ist als eine Federkraft der ersten Feder 9. Die auf den ersten bzw. den zweiten Teilanker 6, 7 einwirkenden elektromagnetischen Kräfte können, wenngleich auf die selbe Ursache zurückgehend, unterschiedlich groß sein. Sowohl die zum ersten Teilanker 6, als auch zum zweiten Teilanker 7 angeführten Merkmale beziehen sich auf den angeführten Zustand, dass der Stromfluss in der Spule 3 kleiner einem vorgegebenen Überlaststromfluss ist.
Mit steigendem Stromfluss in der Spule 3 steigt auch die durch diese verursachte
elektromagnetische Wirkung, und damit auch die elektromagnetischen Kräfte, welche auf den ersten Teilanker 6 und den zweiten Teilanker 7 wirken. Dabei ist das weitere Verhalten der einzelnen Teile, insbesondere des ersten und zweiten Teilankers 6, 7, von der Größe des in der Spule fließenden Stromes abhängig, daher ob es sich bei dem nunmehr fließenden Strom um einen Überlaststrom handelt, welcher durchaus eine gewisse Zeitdauer fließen darf, oder um einen Kurzschlussstrom.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen den Auslöser 1 in jeweils unterschiedlichen Betriebsfällen, welche beim anhaltenden Auftreten eines Überstromes durch den Auslöser 1 nacheinander eingenommen werden. Ausgehend vom ersten Betriebsfall gemäß Fig. 3, wobei sich der zweite Teilanker 7 in der zweiten Ruheposition befindet, fließt in der Spule 3 ein
Überlaststrom. Die dadurch - im Verglich zum ersten Betriebsfall - gestiegenen
elektromagnetischen Kräfte übersteigen die auf den zweiten Teilanker 7 wirkende Federkraft der zweiten Feder 12 sowie die Strömungswiderstandskraft innerhalb der Flüssigkeit, wodurch der zweite Teilanker 7 aus dessen zweiten Ruheposition in Bewegung versetzt wird, und sich in Richtung auf die Spule 3 bewegt. Die auf den ersten Teilanker 6 einwirkenden elektromagnetischen Kräfte reichen unterdessen noch nicht aus den ersten Teilanker 6 in Richtung zur Spule 3 zu bewegen. Die Federkraft der ersten Feder 9 hält den ersten Teilanker 6 weiterhin in dessen ersten Ruheposition. Fig. 4 zeigt eine Momentaufnahme dieses
Betriebsfalls. Aufgrund der Dämpfung durch die Flüssigkeit innerhalb des Auslöserohrs 4 erfolgt die Bewegung des zweiten Teilankers 7 zeitlich verlangsamt. Wir vorstehend dargelegt, ist daher bevorzugt vorgesehen, dass die Spule 3, das Joch 8, die zweite Feder 12, die Flüssigkeit und der zweite Teilanker 7 derart ausgebildet sind, dass - bei einem Stromfluss in der Spule 3 größer einem vorgegebenen Überlaststromfluss - eine auf den zweiten Teilanker 7 wirkende Federkraft der zweiten Feder 12 sowie eine
Strömungswiderstandskraft innerhalb der Flüssigkeit kleiner sind als die auf den zweiten Teilanker 7 einwirkende elektromagnetische Kraft. Dadurch kommt es zu der vorstehend dargelegten Kraftwirkung auf den zweiten Teilanker 7, welche bei andauernder Wirkung zu einer Bewegung des zweiten Teilankers 7 führt.
Fig. 5 zeigt den Auslöser 1 in einem dritten Betriebsfall. Unter der weiterhin vorherrschenden Wirkung der durch die Spule 3 erzeugten elektromagnetischen Kräfte hat sich der zweite Teilanker 7 - ausgehend von Fig. 4 - weiter in Richtung erster Teilanker 6 bewegt und befindet sich bei der Darstellung gemäß Fig. 5 innerhalb der Spule 3. Dabei wird ein
Innenraum der Spule 3 im Wesentlichen von dem zweiten Teilanker 7 eingenommen. Die Zeitdauer, welche der zweite Teilanker 7 für die Bewegung von der zweiten Ruheposition in die Position innerhalb der Spule 3 benötigt, ist neben den gegenständlich dargelegten Ausgestaltungen des Auslösers 1, welche jedoch im Betrieb des Auslösers 1 nicht mehr veränderbar sind, nur mehr vom Stromfluss in der Spule 3 abhängig. Je höher dieser
Stromfluss ist, desto schneller wird der zweite Teilanker 7 bewegt. Durch die Positionsänderung des zweiten Teilankers 7 verändert sich auch der magnetische Kreis des Auslösers 1.
Fig. 5 zeigt eine Momentaufnahme des Auslösers 1 unmittelbar vor dem Auslösen. Durch die Anordnung des zweiten Teilankers 7 innerhalb der Spule 3 kommt es zu einer Führung der magnetischen Feldlinien in diesem Bereich durch den ersten und zweiten Teilanker 6, 7.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass in diesem Betriebsfall der erste Teilanker 6 an dem zweiten Teilanker 7 anliegt. Es ist daher vorzugsweise vorgesehen, dass der erste und der zweite Teilanker 6, 7 derart ausgebildet sind, dass ein Spalt zwischen diesen im gegenständlichen Betriebsfall gegen Null gehen kann.
Derart ausgebildet bezieht sich diesbezüglich insbesondere auf die Längen der beiden
Teilanker 6, 7, sowie auf das Vorsehen eines entsprechend langen Raums zur Unterbringung der komprimierten zweiten Feder 12. Die zweite Feder 12 kann beispielsweise auch innerhalb des zweiten Teilankers 7 aufgenommen werden. Bereits geringe Spalte in magnetischen Kreisen haben deutliche Auswirkungen auf den magnetischen Fluss, und führen zu einer Reduktion des magnetischen Flusses. Durch eine Abstimmung des magnetischen Systems, bei welchem erst beim Verschwinden eines Spalts zwischen den beiden Teilankern 6, 7 die Kraft ausreicht das Auslöserohr 4 zu bewegen, kann ein besonders sprunghaftes bzw. plötzliches Auslösen unterstützt werden.
In dem Zustand gemäß Fig. 5 übersteigen nunmehr die auf den ersten Teilanker 6
einwirkenden elektromagnetischen Kräfte die Federkraft der ersten Feder 9, wodurch der erste Teilanker 6 und mit diesem das Auslöserohr 4 in Richtung der Spule 3 bzw. der
Auslöserichtung 5 beschleunigt werden, und in den Zustand gemäß Fig. 6 überführt werden.
Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass die Spule 3, das Joch 8, der erste Teilanker 6, der zweite Teilanker 7 und die erste Feder 9 derart ausgebildet sind, dass - bei einem Stromfluss in der Spule 3 größer einem vorgegebenen Überlaststromfluss, und bei nächst dem ersten Teilanker 6 angeordnetem zweiten Teilanker 7 - eine auf den ersten Teilanker 6 wirkende elektromagnetische Kraft größer ist als eine Federkraft der ersten Feder 9. Dadurch kann ein Überstromaus löser gebildet werden, bei dem einfach die geforderten Auslösezeiten je nach Höhe des Überlaststromes umgesetzt werden können, und welcher im Kurzschlussfall einen hohen Schlagimpuls bereits stellen kann.
Ausgehend von dem sog. ersten Betriebsfall gemäß Fig. 3 verhält sich der gegenständlichen Auslöser 1 beim Auftreten eines Kurzschlussstromes anders, als beim Auftreten eines Überlaststromes.
Sobald in der Spule 3 ein Strom fließt, welcher höher ist als ein vorgegebener
Kurzschlussstrom reicht die durch die Spule 3 erzeugte elektromagnetische Kraft aus, um die Federkraft des ersten Feder 9 zu überwinden, und den ersten Teilanker 6 mit dem
angeschlossenen Auslöserohr 4 zu bewegen. Wenngleich die elektromagnetische Kraft auch in diesem Fall bestrebt ist, den zweiten Teilanker 7 zu bewegen, verbleibt dieser aufgrund der dämpfenden Wirkung der Flüssigkeit und der kurzen Zeitdauer der Wirkung der
elektromagnetischen Kraft, welche durch das erfolgreiche Auslösen des Auslösers 1 und der damit in der Regel verbundenen Unterbrechung des Stromflusses durch die Spule 3, zum erliegen kommt, im Wesentlichen in der zweiten Ruheposition. Insbesondere kann aufgrund der dämpfenden Eigenschaften der Flüssigkeit und der zweiten Feder, sowie der
Massenträgheit des zweiten Teilankers erreicht werden, dass diese während der abrupten Bewegung des Auslöserohrs 4 in deren Position relativ zum Auslöserohr 4 verbleiben.
Dadurch kann die volle Masse des Auslöserohrs 4 sowie der beiden Teilanker 6, 7 zur Erzeugung eines hohen Schlagimpulses beitragen. Dadurch kann eine starke Wirkung auf das Schaltschloss 24 ausgeübt werden.
Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass die Spule 3, das Joch 8, der erste Teilanker 6 und die erste Feder 9 derart ausgebildet sind, dass - bei einem Stromfluss in der Spule 3 größer einem vorgegebenen Kurzschlussstromfluss - eine auf den ersten Teilanker 6 wirkende
elektromagnetische Kraft größer ist als eine Federkraft der ersten Feder 9.
Zusammenfassend ist bei einer einzig als besonders bevorzugt dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auslösers bevorzugt vorgesehen, dass die Spule 3, das Joch 8, die erste Feder 9, der erste Teilanker 6, die zweite Feder 12, die Flüssigkeit und der zweite Teilanker 7 derart ausgebildet sind, dass
- bei einem Stromfluss in der Spule 3 kleiner einem vorgegebenen Überlaststromfluss - eine auf den zweiten Teilanker 7 wirkende Federkraft der zweiten Feder 12 sowie eine Strömungswiderstandskraft innerhalb der Flüssigkeit größer sind als die auf den zweiten Teilanker 7 einwirkende elektromagnetische Kraft, und dass eine auf den ersten Teilanker 6 wirkende elektromagnetische Kraft kleiner ist als eine Federkraft der ersten Feder 9, und - bei einem Stromfluss in der Spule 3 größer einem vorgegebenen Überlaststromfluss - eine auf den zweiten Teilanker 7 wirkende Federkraft der zweiten Feder 12 sowie eine
Strömungswiderstandskraft innerhalb der Flüssigkeit kleiner sind als die auf den zweiten Teilanker 7 einwirkende elektromagnetische Kraft, und
- bei einem Stromfluss in der Spule 3 größer einem vorgegebenen Kurzschlussstromfluss - eine auf den ersten Teilanker 6 wirkende elektromagnetische Kraft größer ist als eine
Federkraft der ersten Feder 9, und
- bei einem Stromfluss in der Spule 3 größer einem vorgegebenen Überlaststromfluss, und bei nächst dem ersten Teilanker 6 angeordnetem zweiten Teilanker 7 - eine auf den ersten Teilanker 6 wirkende elektromagnetische Kraft größer ist als eine Federkraft der ersten Feder 9.
Wie vorstehend mehrfach dargelegt, ist gefordert, dass die Spule 3 und/oder das Joch 8 und/oder die erste Feder 9 und/oder der erste Teilanker 6 und/oder die zweite Feder 12 und/oder die Flüssigkeit und/oder der zweite Teilanker 7 entsprechend ausgebildet sind bestimmten vorstehend definierten Bedingungen zu genügen.
Die gegenständlichen Ausführungen stellen eine technische Handlungsanweisung dar, welche es dem Fachmanne ermöglicht die gegenständliche Erfindung vollständig umzusetzen.
Wenngleich davon ausgegangen wird, dass dem Fachmann klar ist, welche Merkmale der einzelnen Baugruppen im Sinne der vorstehenden Darlegungen zum Erlangen der angeführten Merkmale verändert werden sollen bzw. können, wird nachfolgend zu den einzelnen
Baugruppen Stellung genommen. Diese Stellungnahme stellt eine nicht abschließende Aufzählung von Einflussmöglichkeiten dar, welche sich im Rahmen der Umsetzung der gegenständlichen Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen haben.
Die Wirkung der Spule 3 kann durch deren Geometrie und vor allem deren Windungszahl verändert werden. Die Wirkung des Jochs 8 kann durch dessen Geometrie und Werkstoffwahl beeinflusst werden.
Die Wirkung der ersten Feder 9 und der zweiten Feder 12 kann durch die Federkonstante und die Windungsanzahl beeinflusst werden.
Die Wirkung des ersten Teilankers 6 kann durch die Formgebung, insbesondere die seitlich zur Längserstreckung der Spule gerichtete Ausdehnung des scheibenförmigen Bereichs, sowie durch die magnetischen Eigenschaften des Werkstoff beeinflusst werden.
Die Wirkung der Flüssigkeit kann durch die Wahl der Flüssigkeit im Hinblick auf deren Viskosität beeinflusst werden, wobei weitere Aspekte berücksichtigt werden können, etwa die Langzeitstabilität der relevanten Merkmale, sowie das Verhalten der Flüssigkeit bei unterschiedlichen Temperaturen, Frostfestigkeit oder hoher Dampfdruck.
Die Wirkung des zweiten Teilankers 7 kann neben der Materialauswahl im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften vor allem durch die geometrische Formgebung beeinflusst werden. Durch eine hydrodynamische Formgebung kann etwa die Dämpfung der Bewegung des zweiten Teilankers 7 in der Flüssigkeit beeinflusst werden. Weiters kann hat sich die konstruktive Ausgestaltung des ersten und zweiten Teilankers 6, 7 in der Art als vorteilhaft herausgestellt, dass ein im Wesentlichen unmittelbares aneinander anliegen der beiden Teilanker, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, ermöglicht wird.
Wie in Fig. 1 dargestellt umfasst die gegenständliche Erfindung weiters einen Schutzschalter 2 mit einem gegenständlichen Auslöser 1. Zur vereinfachten Anordnung eines Auslösers 1 in einem Schutzschalter kann vorgesehen sein, dass an dem Auslöser 1 weiters wenigstens ein Teil eines Kontaktapparats eines Schutzschalters 2 angeordnet ist. An dem in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Auslöser 1 ist ein als Festkontaktträger 19 bezeichneter Metallstreifen befestigt, welcher einen gehäusefesten elektrischen Schaltkontakt 18 trägt, und welcher in
gegenständlicher Ausführung, erkennbar durch die geschwungene Formgebung des
Festkontaktträgers 19, einen Teil einer sog. Lichtbogenlaufstrecke bildet. Dabei ist vorgesehen, dass - wie in den Schnittdarstellungen der Fig. 2 bis 7 nicht dargestellt - die Spule 3 mit dem Festkontaktträger 19 elektrisch leitend verbunden ist. Fig. 1 zeigt einen Leitungsschutzschalter als beispielhafte bzw. bevorzugte Ausführungsform eines Schutzschalters 2. Die Schaltkontakte 18, 21 sind dabei in geöffneter Stellung, wobei weiters gut das Schaltschloss 24 erkennbar ist, welches gegenüber dem Auslösestößel 16 angeordnet ist. Der Auslöser 1 ist dabei derart in dem Schutzschalter 2 angeordnet, dass das Auslöserohr 4 bei einer Bewegung in Auslöserichtung 5 das Schaltschloss 24 auslöst. Weiters ist der betreffende Schutzschalter 2 frei von weiteren Auslösern. Insbesondere ist der Schutzschalter 2 frei von separat aufgebauten Überstromauslösern, vor allem frei von Bimetallelementen.
Das Schaltschloss 24 des Schutzschalters ist derart ausgebildet, dass es zum Öffnen der Schaltkontakte bestimmte Bewegungen durchführt. In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Auslöser bei dem Schutzschalter 2 gemäß Fig. 1 derart relativ zum Schaltschloss 24 des Schutzschalters 2 angeordnet ist, dass - im Fall einer Auslösung - das Auslöserohr 4 gegen einen Teil des Schaltschlosses 24 stößt, und derart Teile des
Schaltschlosses 24 in eine, die Öffnung von Schaltkontakten unterstützenden Richtung beschleunigt. Dadurch kann der Abschaltvorgang bzw. der Vorgang der Trennung der Schaltkontakte beschleunigt werden. Dadurch kann eine Trennung der Schaltkontakte unabhängig von der jeweils vorherrschenden Stromamplitude erzwungen werden, im
Gegensatz zu bekannten Nullpunktlöschern.
Nachfolgend werden zwei weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Auslösers beschrieben, welche jedoch nicht in den Figuren dargestellt sind. Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform eines Auslösers 1 ist vorgesehen, dass dieser weder über eine erste noch über eine zweite Feder 9, 12 verfügt. Ein derartiger Auslöser 1 ist lediglich für den Einsatz in einer bestimmten Betriebslage vorgesehen, wobei der zweite Teilanker 7 auf den Erdboden bzw. ein Gravitationszentrum weisend angeordnet ist. Alternativ kann auch der Einsatz in Umgebungen mit vorgegebener
Zentrifugalbeschleunigung, etwa Zentrifugen oder sich drehende Raumstationen, vorgesehen sein, wobei der zweite Teilanker 7 in diesem Fall durch die Zentrifugalbeschleunigung in dessen Lage gehalten wird.
Es ist vorgesehen, dass das Auslöserohr 4 durch eine Folie oder ein Papier in dessen Lage innerhalb des Auslösers 1 gehalten wird. Die Folie kann dabei etwa das Auslöserohr am Auslösefortsatz 17 umgreifen. Die Folie ist dabei derart ausgebildet, dass diese stark genug ist, das Auslöserohr in Fällen, in denen keine Auslösung erfolgen soll, siehe diesbezüglich die vorstehenden Erläuterungen, im Auslöser 1 festhält, und dass diese im Auslösefall vom Auslöserohr 4 durchstoßen werden kann. Alternativ kann auch vorgesehen sein, den ersten Teilanker mittels eines Abreiß fadens in dessen Lage zu sichern. Der Abreiß faden kann dabei etwa an einem Gehäuseteil des Schaltgeräts befestigt sein. Dadurch kann ein besonders einfacher einzelner Auslöser 1 für Überlast- wie auch Kurzschlussauslösung geschaffen werden, welcher - mit geringfügiger Beschränkung der Betriebslage - eine einzige Auslösung durchführen kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft beim Schutz elektrischer Anlagen, bei welchen eine erneute Inbetriebnahme, etwa durch Laien, verhindert werden soll. Schaltgeräte mit derartigen Auslösern 1 eignen sich als Ersatz für Schmelzsicherungen, und weisen gegenüber diesen die Vorteile einer deutlich präziseren Auslösung und einer geringen Alterung auf, da die Auslösecharakteristik nach dem wiederholten Auftreten geringfügiger Überströme, welche jedoch nicht zu einer Auslösung führten nicht verändert wird. Weiters weisen diese eine erhöhte Manipulationssicherheit, da diese nicht so einfach von Laien „geflickt" werden können, wie herkömmliche Schmelzsicherungen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Inneren des Auslöserohrs 4 die zweite Feder 12 angeordnet ist, welche auch als Auslöserohrmnenfeder bezeichnet werden kann. Dadurch kann der Auslöser 1 in unterschiedlichen Betriebslagen verwendet werden, und es besteht größere Freiheit hinsichtlich der Definition des Nichtauslösestroms.
Weitere Ausführungsformen weisen lediglich einen Teil der beschriebenen Merkmale auf, wobei jede Merkmalskombination, insbesondere auch von verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen, vorgesehen sein kann.

Claims

Patentansprueche
1. Auslöser (1) für einen Schutzschalter (2), wobei der Auslöser (1) eine Spule (3) aufweist, wobei ein Auslöserohr (4) bereichsweise innerhalb der Spule (3) in einer
Auslöserichtung (5) beweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein wenigstens bereichsweise außerhalb der Spule (3) angeordneter erster Teilanker (6) mit dem Auslöserohr (4) fest verbunden ist, und dass innerhalb des Auslöserohrs (4) ein beweglich gelagerter zweiter Teilanker (7) und eine Flüssigkeit angeordnet sind.
2. Auslöser (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3) wenigstens bereichsweise von einem Joch (8) umgeben ist.
3. Auslöser (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilanker (6) durch eine erste Feder (9) in Richtung einer ersten Ruheposition (10) von der Spule (3) weg beaufschlagt ist.
4. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Auslöserohr (4) eine zweite Feder (12) angeordnet ist, welche zweite Feder (12) den zweiten Teilanker (7) in Richtung einer zweiten Ruheposition (13) beaufschlagt, welche zweite Ruheposition (13) gegenüber dem ersten Teilanker (6) angeordnet ist.
5. Auslöser (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feder (9) als Druckfeder ausgebildet ist.
6. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilanker (6) einen sich normal zur Auslöserichtung scheibenförmig erstreckenden Bereich (11) aufweist.
7. Auslöser (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Bereich (11) im Wesentlichen die Ausdehnung des Jochs (8) aufweist.
8. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feder (12) als Druckfeder ausgebildet ist, und zwischen dem zweiten Teilanker (7) und einem dem ersten Teilanker (6) zugeordneten Bereich des Auslöserohrs (4) angeordnet ist.
9. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein resultierender Hohlraum (14) des Auslöserohrs (4) im Wesentlichen vollständig von der Flüssigkeit ausgefüllt ist.
10. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöserohr (4) einen Anschlag (15) aufweist.
11. Auslöser (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (15) mit dem Joch (8) zusammenwirkt, zur Vorgabe der ersten Ruheposition (10).
12. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöserohr (4) als Auslösestößel (16) ausgebildet ist, welcher an dem, dem ersten Teilanker (6) abgewandten Ende einen Auslösefortsatz (17) aufweist.
13. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spulenlänge, eine Auslöserohrlänge und eine Länge des zweiten Teilankers (7) derart ausgebildet sind, dass der zweite Teilanker (7) bei Anordnung in der zweiten Ruheposition (13) zu wenigstens 50%, insbesondere zu wenigstens 60%>, vorzugsweise zu wenigstens 70%>, vor allem zu wenigstens 80%>, der Länge des zweiten Teilankers (7), außerhalb der Spule (3) angeordnet ist.
14. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3), das Joch (8), die erste Feder (9), der erste Teilanker (6), die zweite Feder (12), die Flüssigkeit und der zweite Teilanker (7) derart ausgebildet sind, dass - bei einem
Stromfluss in der Spule (3) kleiner einem vorgegebenen Überlaststromfluss - eine auf den zweiten Teilanker (7) wirkende Federkraft der zweiten Feder (12) sowie eine
Strömungswiderstandskraft innerhalb der Flüssigkeit größer sind als die auf den zweiten Teilanker (7) einwirkende elektromagnetische Kraft, und dass eine auf den ersten Teilanker (6) wirkende elektromagnetische Kraft kleiner ist als eine Federkraft der ersten Feder (9).
15. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3), das Joch (8), die zweite Feder (12), die Flüssigkeit und der zweite Teilanker (7) derart ausgebildet sind, dass - bei einem Stromfluss in der Spule (3) größer einem
vorgegebenen Überlaststromfluss - eine auf den zweiten Teilanker (7) wirkende Federkraft der zweiten Feder (12) sowie eine Strömungswiderstandskraft innerhalb der Flüssigkeit kleiner sind als die auf den zweiten Teilanker (7) einwirkende elektromagnetische Kraft.
16. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3), das Joch (8), der erste Teilanker (6) und die erste Feder (9) derart ausgebildet sind, dass - bei einem Stromfluss in der Spule (3) größer einem vorgegebenen
Kurzschlussstromfluss - eine auf den ersten Teilanker (6) wirkende elektromagnetische Kraft größer ist als eine Federkraft der ersten Feder (9).
17. Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3), das Joch (8), der erste Teilanker (6), der zweite Teilanker (7) und die erste Feder (9) derart ausgebildet sind, dass - bei einem Stromfluss in der Spule (3) größer einem vorgegebenen Überlaststromfluss, und bei nächst dem ersten Teilanker (6) angeordnetem zweiten Teilanker (7) - eine auf den ersten Teilanker (6) wirkende elektromagnetische Kraft größer ist als eine Federkraft der ersten Feder (9).
18. Schutzschalter (2), insbesondere Leitungsschutzschalter, mit einem Auslöser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
19. Schutzschalter (2) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslöser und ein Schaltschloss des Schutzschalters derart angeordnet sind, dass - im Fall einer Auslösung - das Auslöserohr (4) gegen einen Teil des Schaltschlosses stößt, und derart Teile des Schaltschlosses in eine, die Öffnung von Schaltkontakten unterstützenden Richtung beschleunigt.
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