EP3249674B1 - Klinke und überlastauslöser - Google Patents

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EP3249674B1
EP3249674B1 EP17158222.4A EP17158222A EP3249674B1 EP 3249674 B1 EP3249674 B1 EP 3249674B1 EP 17158222 A EP17158222 A EP 17158222A EP 3249674 B1 EP3249674 B1 EP 3249674B1
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overload
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hump
pawl
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Stephan Lehmann
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H71/16—Electrothermal mechanisms with bimetal element
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/48—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism having both electrothermal and electromagnetic automatic release
    • H01H73/50—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism having both electrothermal and electromagnetic automatic release reset by lever
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/20—Interlocking, locking, or latching mechanisms

Definitions

  • the invention relates to an overload release.
  • a switching mechanism for circuit breakers is disclosed. This consists of a contact lever with a stamped part which is essentially flat transversely to the functional or pivoting plane, with a straight middle part extending in front of the stationary axis and a latching pin which is bent or offset backwards above the point of application of the contact spring parallel to the plane of the middle part.
  • a switching mechanism for a residual current circuit breaker is disclosed with a latching point with a release lever and a latch lever, which are clamped against each other by means of a spring when the switch is switched on.
  • the pawl lever and/or the release lever in the area of the latching point are designed with convex surfaces facing one another. This allows bearing tolerances to be avoided.
  • the invention is therefore based on the object of providing an overload release that can continue to trigger reliably when dirty.
  • the advantage here is that contamination can be absorbed by the depressions created next to the hump in the unlatching area. This prevents or reduces an increase in friction in the unlatching area. Dirt that settles on the hump can be transported away from the hump through the latching process. Because the pawl surface or the latching surface has a hump, the contact surface between the pawl and the energy storage is more precisely defined.
  • the hump of the latch surface or the latching surface is designed as a linear elevation on the latch surface or latching surface.
  • the linear hump is formed perpendicular to the direction of movement of the pawl or the energy accumulator.
  • the pawl and the energy storage device each describe a circular movement around a fixed center point.
  • the linear hump is formed parallel to the direction of movement of the pawl or the energy accumulator.
  • FIG. 1 an energy storage device 200 according to the invention is shown.
  • the energy storage 200 has a latching surface 201 on.
  • a hump 210 is attached to this latching surface 201.
  • the hump 210 means that dirt that is deposited on it during a triggering process can be transported into the recesses to the right and left of the hump 210. As a result, the contact surface of the hump 210 of the energy accumulator 200 is not contaminated. This does not lead to an increase in friction.
  • the overload release 500 comprises an energy accumulator 200 which interacts with a pawl 100, the pawl 100 being provided with a pawl surface 101 and the energy accumulator 200 having a latching surface 201. In the latched state, these two surfaces 101 act; 201 mechanically together. In the unlatched state in the event of an overload, the latch surface 101 is released from the latching surface 201 to enable the movement of the force accumulator 200.
  • the overload release 500 off Figure 3 comprises an energy storage device 200 and a pawl 100.
  • the pawl 100 interacts with the energy storage device 200 to release the energy stored in the energy storage device 200. According to the Figure 3 This means that to release the pawl 100 must be rotated counterclockwise around its fixed center 105 and the energy storage device 200 must be rotated clockwise around its fixed center 205.
  • the release slide 300 acts on the pawl 100, for example via a deflector 1100. This causes the pawl 100 to be rotated counterclockwise about its fixed center 105. The linear movement of the trigger slide 300 is converted into a circular movement of the pawl 100. The release slide 300 directly or indirectly actuates the pawl 100.
  • the Indian Figure 1 The hump 210 shown on the latching surface 201 of the energy accumulator 200 interacts with the latching surface 101 of the latch 100.
  • the advantage here is that the hump 210 offers a well-defined support or contact surface on which no dirt can be deposited due to the interaction with the pawl 100. If contamination is deposited on the hump 210 when triggered, this contamination is transported away from the hump 210 when latched, for example into the recess next to the hump 210 on the latching surface 201.
  • a hump 110 is arranged on the pawl surface 101.
  • This hump 110 also offers the same advantages as the hump 210 of the energy accumulator 200. Contamination can accumulate on the hump 110 when triggered, but when latched, this contamination is transported away from the hump 110, for example into the recess next to the hump 110.
  • the overload release 500 off Figure 3 with the bimetals 501; 502, the release slide 300, the pawl 100 and the energy storage 200 trigger as follows in the event of an overload:
  • the bimetal 501; 502 actuates the release slide 300;
  • the release slide 300 thereby actuates the pawl 100 and the pawl 100 thereby releases the movement of the energy accumulator 200.
  • the trigger slide 300 can be a linear one describe movement.
  • Pawl 100 and energy storage 200 each describe a circular movement around a fixed center 105; 205.
  • FIG 4 an energy storage device 200 according to the invention is shown.
  • the energy storage 200 has a latching surface 201.
  • the humps 210; 210a cause dirt that is deposited on it during a triggering process to enter the recesses to the right and left of the humps 210; 210a can be transported.
  • the contact surface is the hump 210; 210a of the energy storage device 200 is not contaminated. This does not lead to an increase in friction.
  • the linear humps 210; 210a are formed perpendicular to the direction of movement of the pawl 100 or the energy accumulator 200.
  • the latch contour either of the latch 100 or the energy storage 200, was redesigned to make the latch insensitive to contamination and manufacturing tolerances.

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  • Electromagnetism (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Überlastauslöser.
  • Bei Kompaktleistungsschaltern wirken im Überlastauslöser verschiedene Bimetalle oder Schnellauslöser auf eine Entklinkungsstelle. Diese wird dadurch betätigt und wirkt auf ein Schaltschloss, durch das die elektrischen Kontakte des Kompaktleistungsschalters geöffnet werden.
  • Es besteht die Anforderung, dass ein Kompaktleistungsschalter mehrere Kurzschlüsse abschalten können muss und danach immer noch Überlastauslösungen möglich sind. Durch die Kurzschlüsse wird die Verklinkungsfläche eines Kraftspeichers derartig verschmutzt, dass unverzögerte Auslösungen möglich sind.
  • Überlastauslösungen werden in so einem Verschmutzungsfall durch eine erhöhte Reibung aufgrund der Verschmutzung erschwert. Bei herkömmlichen Kompaktleistungsschaltern ist die Auslösekraft zum Entklinken der Auslöseeinheit nach einem Kurzschluss und damit folgender starker Verschmutzung um ein vielfaches höher als vor dem Kurzschluss. Im Entklinkungsbereich sammeln sich Verschmutzungen und erhöhten daher die Reibung signifikant.
  • Dieser Umstand führt dazu, dass die von der Norm geforderte thermische Entklinkung (Überlastauslösung) nach einem Kurzschluss grenzwertig wird. Gehäuft tritt dieses Problem bei Kompaktleistungsschaltern mit hohen Nennströmen auf, beispielsweise bei 125A (Ampere) oder 160A. Bei hohen Nennströmen wird der Kurzschlussstrom schwächer begrenzt als bei niedrigen Nennströmen, was zu einem stärkeren Abbrand des Kontaktmaterials und zu einer höheren Gasentwicklung (Druck) führt. Kompaktleistungsschalter mit niedrigen Nennströmen haben einen höheren Innenwiderstand und begrenzen den Kurzschlussstrom somit stärker. Dies ist aber bei hohen Nennströmen nicht möglich, da die erlaubte Erwärmung im Kundenanschlussbereich durch die Norm vorgegeben ist.
  • In der DE 20 2016 001905 U1 wird eine Klinke zur Entklinkung eines Überlastauslösers offenbart. Diese Klinke wirkt mit einem Auslöseschieber zusammen, so dass die Klinke vom Auslöseschieber im Auslösefall unmittelbar betätigt werden kann zur Entklinkung des Überlastauslösers.
  • In der DE 36 19 242 A1 wird ein Schaltmechanismus für Leitungsschutzschalter offenbart. Dieser besteht aus einem Kontakthebel mit einem quer zur Funktions- bzw. Schwenkebene im wesentlichen flach ausgebildeten Stanzteil mit einem sich vor der ortsfesten Achse erstreckenden geraden Mittelteil und einem davon oberhalb des Angriffspunktes der Kontaktfeder parallel zur Ebene des Mittelteiles nach hinten abgekröpften bzw. versetzten Verklinkungszapfen.
  • In der EP 36 19 242 A1 wird ein Schaltwerk für einen Fehlerstromschutzschalter offenbart mit einer Verklinkungsstelle mit einem Auslösehebel und einen Klinkenhebel, die mittels einer Feder im eingeschalteten Zustand des Schalters gegeneinander verspannt werden. Zur Verbesserung und zur Erzielung einer punktförmigen Kraftübertragung werden der Klinkenhebel und/oder der Auslösehebel im Bereich der Verklinkungsstelle mit aufeinander zuweisenden konvexen Flächen ausgebildet. Dadurch können Lagertoleranzen vermieden werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Überlastauslöser zur Verfügung zu stellen, der bei Verschmutzung weiterhin zuverlässig auslösen kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Überlastauslöser gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Überlastauslösers sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Der erfindungsgemäße Überlastauslöser gemäß Anspruch 1 weist ein Bimetall, einen Auslöser, einen Auslöseschieber, eine Klinke und einen Kraftspeicher auf, wobei bei Überlast
    • das Bimetall den Auslöseschieber betätigt;
    • der Auslöseschieber dadurch die Klinke betätigt; und
    • die Klinke dadurch die Bewegung des Kraftspeichers freigibt,
    bei dem die Klinke mit einer Klinkenfläche versehen ist und der Kraftspeicher mit einer Verklinkungsfläche, wobei im verklinkten Zustand die beiden Flächen mechanisch zusammenwirken und im entklinkten Zustand bei Überlast die Klinkenfläche von der Verklinkungsfläche gelöst wird zur Freigabe der Bewegung des Kraftspeichers, wobei die Klinkenfläche oder die Verklinkungsfläche einen Buckel aufweist , wobei der Buckel als linienförmige Erhöhung auf der Klinkenfläche oder der Verklinkungsfläche ausgebildet ist, der eine definierte Auflagefläche erzeugt und neben dem Buckel über eine Vertiefung verfügt, die Verschmutzungen auffangen kann.
  • Vorteilhaft hierbei ist, dass Verschmutzung von dem neben dem Buckel geschaffenen Vertiefungen im Entklinkungsbereich aufgenommen werden können. Dadurch wird eine Reibungserhöhung im Entklinkungsbereich verhindert bzw. reduziert. Verschmutzungen, die sich auf dem Buckel absetzen, können durch den Prozess der Verklinkung vom Buckel weg transportiert werden. Dadurch, dass die Klinkenfläche oder die Verklinkungsfläche einen Buckel aufweisen, ist die Kontaktfläche zwischen Klinke und Kraftspeicher genauer definiert.
  • In einer Ausgestaltung ist der Buckel der Klinkenfläche oder der Verklinkungsfläche als linienförmige Erhöhung auf der Klinkenfläche oder Verklinkungsfläche ausgebildet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist der linienförmige Buckel senkrecht zur Bewegungsrichtung der Klinke oder des Kraftspeichers ausgebildet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung beschreiben die Klinke und der Kraftspeicher jeweils eine kreisförmige Bewegung um jeweils einen festen Mittelpunkt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist der linienförmige Buckel parallel zur Bewegungsrichtung der Klinke oder des Kraftspeichers ausgebildet.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, so wie die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden.
    • Figur 1
    Kraftspeicher mit Buckel;
    Figur 2
    Klinke mit Buckel auf der Klinkenfläche;
    Figur 3
    Überlastauslöser mit Kraftspeicher und Klinke; und
    Figur 4
    Variante der buckelartigen Verklinkungsfläche mit parallel zur Bewegungsrichtung der Klinke angeordnetem Buckel.
  • In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Kraftspeicher 200 dargestellt. Der Kraftspeicher 200 weist eine Verklinkungsfläche 201 auf. Auf dieser Verklinkungsfläche 201 ist ein Buckel 210 angebracht. Der Buckel 210 bewirkt, dass Verschmutzungen, die sich auf diesem während eines Auslösevorganges ablagern, in die Vertiefungen rechts und links neben dem Buckel 210 transportiert werden können. Dadurch ist die Kontaktfläche des Buckels 210 des Kraftspeichers 200 nicht mit Verschmutzungen belegt. Es kommt damit nicht zu einer Erhöhung der Reibung.
  • In Figur 3 ist der erfindungsgemäße Überlastauslöser 500 dargestellt. Der Überlastauslöser 500 umfasst einen Kraftspeicher 200, der mit einer Klinke 100 zusammenwirkt, wobei die Klinke 100 mit einer Klinkenfläche 101 versehen ist und der Kraftspeicher 200 mit einer Verklinkungsfläche 201. Im verklinkten Zustand wirken diese beiden Flächen 101; 201 mechanisch zusammen. Im entklinkten Zustand bei Überlast wird die Klinkenfläche 101 von der Verklinkungsfläche 201 gelöst zur Freigabe der Bewegung des Kraftspeichers 200.
  • Im Falle eines Kurzschlusses werden Verschmutzungen im Inneren des Schalters erzeugt. Entsprechend der Figur 3 bedeutet dies, dass Verschmutzungen aus dem Überlastauslöser 500 heraus in Richtung des Kraftspeichers 200 strömen.
  • Der Überlastauslöser 500 aus Figur 3 umfasst einen Kraftspeicher 200 und eine Klinke 100. Die Klinke 100 wirkt mit dem Kraftspeicher 200 zusammen zur Freigabe der im Kraftspeicher 200 gespeicherten Energie. Entsprechend der Figur 3 bedeutet dies, dass die Klinke 100 zur Freigabe gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden muss um ihren festen Mittelpunkt 105 und der Kraftspeicher 200 im Uhrzeigersinn um seinen festen Mittelpunkt 205.
  • In Figur 3 sind ebenso Bimetalle 501; 502 dargestellt. Diese Bimetalle 501; 502 betätigen einen Auslöseschieber 300 im Überlastfall dadurch, dass sie entsprechend der Figur 3 im Überlastfall nach links ausbiegen und den Auslöseschieber 300 in diese Richtung mitnehmen.
  • Der Auslöseschieber 300 wirkt beispielsweise über einen Umlenker 1100 auf die Klinke 100. Dadurch wird die Klinke 100 um ihren festen Mittelpunkt 105 gedreht gegen den Uhrzeigersinn. Die lineare Bewegung des Auslöseschiebers 300 wird in eine kreisförmige Bewegung der Klinke 100 umgesetzt. Der Auslöseschieber 300 betätigt direkt oder indirekt die Klinke 100.
  • Der in der Figur 1 dargestellte Buckel 210 auf der Verklinkungsfläche 201 des Kraftspeichers 200 wirkt mit der Klinkenfläche 101 der Klinke 100 zusammen. Vorteilhaft ist dabei, dass der Buckel 210 eine wohldefinierte Auflage- beziehungsweise Kontaktfläche bietet, auf dem aufgrund des Zusammenwirkens mit der Klinke 100 sich keine Verschmutzungen ablagern können. Falls sich doch Verschmutzungen auf dem Buckel 210 im Auslösefall ablagern, so wird bei Verklinkung diese Verschmutzung vom Buckel 210 weg transportiert, beispielsweise in die Vertiefung neben den Buckel 210 auf der Verklinkungsfläche 201.
  • Gemäß Figur 2 ist in einer alternativen Ausführung ein Buckel 110 auf der Klinkenfläche 101 angeordnet. Auch dieser Buckel 110 bietet dieselben Vorteile wie der Buckel 210 des Kraftspeichers 200. Verschmutzungen können sich zwar im Auslösefall auf dem Buckel 110 anlagern, aber bei Verklinkung wird diese Verschmutzung vom Buckel 110 weg transportiert, beispielsweise in die Vertiefung neben dem Buckel 110.
  • Der Überlastauslöser 500 aus Figur 3 mit den Bimetallen 501; 502, dem Auslöseschieber 300, der Klinke 100 und dem Kraftspeicher 200 löst bei Überlast folgendermaßen aus:
    Das Bimetall 501; 502 betätigt den Auslöseschieber 300; der Auslöseschieber 300 betätigt dadurch die Klinke 100 und die Klinke 100 gibt dadurch die Bewegung des Kraftspeichers 200 frei. Beispielsweise kann der Auslöseschieber 300 eine lineare Bewegung beschreiben. Klinke 100 und Kraftspeicher 200 beschreiben jeweils eine kreisförmige Bewegung um jeweils einen festen Mittelpunkt 105; 205.
  • In Figur 4 ist ein erfindungsgemäßer Kraftspeicher 200 dargestellt. Der Kraftspeicher 200 weist eine Verklinkungsfläche 201 auf. Auf dieser Verklinkungsfläche 201 sind mehrere Buckel 210; 210a angebracht. Die Buckel 210; 210a bewirken, dass Verschmutzungen, die sich auf diesem während eines Auslösevorganges ablagern, in die Vertiefungen rechts und links neben den Buckeln 210; 210a transportiert werden können. Dadurch ist die Kontaktfläche der Buckel 210; 210a des Kraftspeichers 200 nicht mit Verschmutzungen belegt. Es kommt damit nicht zu einer Erhöhung der Reibung.
  • Die linienförmigen Buckel 210; 210a sind senkrecht zur Bewegungsrichtung der Klinke 100 oder des Kraftspeichers 200 ausgebildet.
  • Die Verklinkungskontur, entweder der Klinke 100 oder des Kraftspeichers 200, wurde umkonstruiert, um die Verklinkung unanfällig für Verschmutzung und Fertigungstoleranzen zu gestalten. Dafür wurde ein Buckel 110; 210 geschaffen, der eine definierte Auflagefläche erzeugt und über eine Längsrille bzw. Vertiefung verfügt, die Verschmutzungen auffangen kann. Dadurch wird eine Reibungserhöhung im Entklinkungsbereich verhindert bzw. reduziert.

Claims (4)

  1. Überlastauslöser (500) mit einem Bimetall (501; 502), einem Auslöseschieber (300), einer Klinke (100) und einem Kraftspeicher (200), wobei bei Überlast
    - das Bimetall (501; 502) den Auslöseschieber (300) betätigt;
    - der Auslöseschieber (300) dadurch die Klinke (100) betätigt; und
    - die Klinke (100) dadurch die Bewegung des Kraftspeichers (200) freigibt,
    bei dem die Klinke (100) mit einer Klinkenfläche (101) versehen ist und der Kraftspeicher (200) mit einer Verklinkungsfläche (201), wobei im verklinkten Zustand die beiden Flächen (101; 201) mechanisch zusammenwirken und im entklinkten Zustand bei Überlast die Klinkenfläche (101) von der Verklinkungsfläche (201) gelöst wird zur Freigabe der Bewegung des Kraftspeichers (200),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Klinkenfläche (101) oder die Verklinkungsfläche (201) einen Buckel (110; 210) aufweist, dass der Buckel (110; 210) als linienförmige Erhöhung auf der Klinkenfläche (101) oder der Verklinkungsfläche (201) ausgebildet ist, der eine definierte Auflagefläche erzeugt und neben dem Buckel über eine Vertiefung verfügt, die Verschmutzungen auffangen kann.
  2. Überlastauslöser (500) gemäß Anspruch 1, bei dem der linienförmige Buckel (110; 210) senkrecht zur Bewegungsrichtung der Klinke (100) oder des Kraftspeichers (200) ausgebildet ist.
  3. Überlastauslöser (500) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Klinke (100) und der Kraftspeicher (200) jeweils eine kreisförmige Bewegung um jeweils einen festen Mittelpunkt (105; 205) beschreiben können.
  4. Überlastauslöser (500) gemäß Anspruch 1, bei dem der linienförmige Buckel (210; 210a) parallel zur Bewegungsrichtung der Klinke (100) oder des Kraftspeichers (200) ausgebildet ist.
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