WO2002061785A1

WO2002061785A1 - Justiervorrichtung für einen thermischen auslöser

Info

Publication number: WO2002061785A1
Application number: PCT/DE2002/000155
Authority: WO
Inventors: Christoph Weber
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2002-08-08
Also published as: US6816055B2; US20040100350A1; EP1356488A1; ES2289074T3; CN1488157A; DE50210588D1; EP1356488B1; ATE368935T1; CN1224072C

Abstract

Bei einer Justiervorrichtung für einen thermischen Auslöser eines Schaltgerätes (1), mit einem an einem Bimetallträger (4) ortsfest gehaltenen Bimetall (3), dessen Freiende (3b) zu einem Auslösehebel (6) beabstandet ist und diesen infolge thermischer Verformung zunehmend in Auslöserichtung (D) beaufschlagt, ist der Abstand (A) durch Verbiegen des Bimetallträgers (4) einstellbar. Die Justiervorrichtung (4,12 bzw. 15) eignet sich insbesondere für Leitungsschutzschalter oder dgl.

Description

Beschreibung

Justiervorrichtung für einen thermischen Auslöser

Die Erfindung bezieht sich auf eine Justiervorrichtung für einen thermischen Auslöser eines Schaltgerätes, mit einem an einem Bimetallträger ortsfest gehaltenen Bimetall. Unter Schaltgerät werden dabei mechanische oder elektromechanische Schaltgeräte, insbesondere Leitungsschutzschalter, Leistungs- Schalter, Relais, Schütze oder dergleichen verstanden.

Ein derartiges Schaltgerät dient zum Verbinden eines Stromkreises mit einem Stromnetz sowie zur manuellen und selbsttätigen Trennung des Stromkreises vom Netz, wenn der Strom ei- nen vorbestimmten Wert überschreitet. So dient beispielsweise ein Leitungsschutzschalter zum Schutz von Leitungen in Installationen und Anlagen gegen Überlast und Kurzschluss. In einem Netz mit Abschaltung durch Überstrom-Schutzorgane verhindert ein solches Schaltgerät im Fehlerfall zusätzlich das Bestehenbleiben zu hoher Berührungsspannungen.

Beim Einschalten des Schaltgerätes oder Schutzschalters wird ein Kraftspeicher, z. B. eine Feder, als Teil eines mechanischen Schaltwerkes oder Schaltschlosses gespannt, die beim Auslösevorgang freigegeben wird und den Schalter betätigt. Dabei umfasst das Schaltgerät einen thermischen Auslöser in Form eines üblicherweise streifenförmigen Bimetalls, der ü- berlastzeitabhängig verzögert auslöst. Der Auslösevorgang wird durch eine thermische Verformung des Bimetallstreifens infolge des über diesen geführten Überstroms ausgelöst. Dazu beaufschlagt der Bimetallstreifen einen dessen Freiende beabstandet gegenüberliegenden und mit dem Schaltschloss mechanisch gekoppelten Auslösehebel. Somit entklinkt über diesen der Bimetallstreifen das Schaltschloss, während der Kraft- Speicher des Schaltschlosses einen beweglichen Kontakt oder Bewegkontakt öffnet, indem dieser von einem Festkontakt ab- Ohebt. Zudem umfasst das Schaltgerät üblicherweise zusätzlich einen unverzögert auslösenden magnetischen oder elektromagne- tischen Auslöser für hohe Stoß- und Kurzschlussströme.

Der Abstand zwischen dem Freiende des Bimetalls und dem Auslösehebel ist einstellbar zu gestalten, wozu üblicherweise eine Justierschraube vorgesehen ist. Schaltgeräte, bei denen eine solche Justierschraube zur Bimetalljustierung eingesetzt sind, sind beispielsweise aus der DE 1 904 731 AI und aus der EP 0 143 981 AI sowie aus der EP 0 412 953 A3 bekannt. Der Einsatz einer Justierschraube ist allerdings mit entsprechenden Herstellungs- und Fertigungskosten verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine besonders kostengünstige und einfach handhabbare Justiervorrichtung für ein Schaltgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter, anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu ist der Abstand zwischen dem Auslösehebel und dem diesen infolge thermischer Verformung zunehmend in Auslöserichtung beaufschlagenden Freiende des Bimetalls durch Verbiegen eines mit diesem fest verbundenen Bimetallträgers einstellbar.

Der Bimetallträger weist in vorteilhafter Ausgestaltung mindestens eine Sollbiegestelle, vorzugsweise zwei oder drei Sollbiegestellen, auf. Dadurch ist der Bimetallträger bei dessen Fixierung oder Lagerung im Gehäuse eines derartigen Schaltgerätes als Mehrgelenkkette oder -getriebe wirksam. Im Bereich einer ersten Sollbiegestelle weist der Bimetallträger einen parallel zum Bimetall verlaufenden und mit dessen Kontaktende verbundenen Halteschenkel sowie einen zumindest annähernd quer hierzu verlaufenden Handhabungsschenkel auf. Das Freiende des Handhabungsschenkels kann in einer oder gegen eine Gehäusekontur geführt sein, wobei dieses Freiende mittels eines entsprechenden Betätigungswerkzeugs auf einer zumindest annähernd kreisbogenförmigen Biegebahn verschwenkbar geführt bzw. gehalten ist.

Eine weitere, zweite Sollbiegestelle ist entweder entlang des Halteschenkels oder an dessen dem Handhabungsschenkel abgewandten Schenkelende vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform geht der Bimetallträger in dieser zweiten Sollbiegestelle in einen zum Halteschenkel zweckmäßigerweise unter einem stump- fen Winkel quer verlaufenden Fixierschenkel über. Der Fixierschenkel selbst ist dann zweckmäßigerweise selbst wiederum zweifach abgekröpft, so dass sich ein insgesamt etwa U-för- miger Fixierschenkel und damit ein insgesamt Ösen- oder schlaufenförmig gebogener Bimetallträger ergibt.

Bei dieser etwa Ösen- bzw. schlaufenförmigen Ausbildung des Bimetallträgers ist der sich von der ersten Sollbiegestelle aus erstreckende Handhabungsschenkel nach innen oder nach außen abgebogen. Bei ausgebogenem Handhabungsschenkel ist die- ser stirnseitig zweckmäßigerweise gegen eine bogenförmige Justierkontur geführt. Diese ist vorzugsweise durch eine entsprechende Gehäusekontur des Schaltgerätes realisiert.

Diese die Form eines Bogens aufweisende Justier- oder Gehäu- sekontur weist einen sich verkleinernden Radius auf, in dem der Handhabungsschenkel liegt. Beim Verdrehen des Handhabungsschenkels um die einen Drehpunkt bildende erste Sollbiegestelle gegen die Justierkontur wird der Bimetallträger ver- bogen und damit die Lage des Bimetalls zum Zwecke der Bimetalljustierung verändert. Dabei kann durch entsprechende Gestaltung der Justier- bzw. Gehäusekontur das Übersetzungsverhältnis von Drehwinkel des Handhabungsschenkels und Bewegung des Bimetallfreiendes den Erfordernissen entsprechend eingestellt werden.

Bei nach innen eingebogenem Handhabungsschenkel ist entlang dieses zweckmäßigerweise eine weitere (dritte) Sollbiege- stelle vorgesehen. Zwischen dieser (dritten) Sollbiegestelle und dem Freiende des Handhabungsschenkels ist dann ein quer zur Schenkellängsrichtung verlaufender und in einer ortsfesten Positionieröffnung im Gehäuse des Schaltgerätes lagefi- xierbarer Positionierzapfen an den Handhabungsschenkel ange- formt.

Auch bei dieser Ausführungsform des Bimetallträgers und damit der Justiervorrichtung wird durch Verdrehen des Handhabungsschenkels um die durch die beiden Sollbiegestellen gebildeten Drehpunkte wiederum der Bimetallträger verbogen und damit die Lage des Bimetalls zum Zwecke dessen Justierung verändert. Bei beiden Ausführungsformen wird somit durch Verbiegen des Bimetallträgers der Abstand des Freiendes des Bimetalls oder der Bimetallspitze zum Auslösehebel eingestellt bzw. ju- stiert. Die Sollbiegestellen sind zweckmäßigerweise durch Materialaussparungen in den entsprechenden Kröpfungsscheiteln des Bimetallträgers gebildet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, dass durch geeignete Ausgestaltung und Anordnung eines das Bimetall tragenden Bimetallträgers dieser gezielt verbogen werden kann und damit eine einfache und kostengün- stige Justiervorrichtung für einen thermischen Auslöser eines Schaltgerätes bereitgestellt ist.

Dieser zur BimetallJustierung dienende Mechanismus, bei dem der zweckmäßigerweise mit Sollbiegestellen versehene Bimetallträger nach Art einer Mehrgelenkkette, insbesondere einer Drei- oder Viergelenkkette, wirksam ist, ermöglicht zudem eine praktisch automatische oder selbsttätige Kompensation von Gehäusenachschwindungen. Diese Nachschwindungen, denen übli- cherweise eingesetzte Gehäusewerkstoffe unterliegen, führen über die Gerätelebensdauer zu unerwünschten Veränderungen wichtiger, konstruktiver maßlicher Zuordnungen, wie insbesondere dem Abstand zwischen Bimetallspitze und Auslösehebel, und damit zu einer unerwünschten Dejustierung oder Verstel- lung auch der thermischen Auslösung.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1 in perspektivischer Darstellung eine in ein Schaltgerät endmontierte thermische Auslösevorrichtung mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Justiervorrichtung mit einem zwei Sollbiegestellen aufweisenden Bimetallträger, FIG 2 den mit einem Bimetallstreifen verbundenen Bimetall- träger aus FIG 1,

FIG 3 in einer Darstellung gemäß FIG 1 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung mit einem drei Sollbiegestellen aufweisenden Bimetallträger, und FIG 4 in einer Darstellung gemäß FIG 2 den Bimetallträger aus FIG 3.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren 1 und 3 zeigen ausschnittsweise ein Schaltgerat 1 bei abgehobenem Gehausedeckel dessen Gehäuses 2, in dem die wesentlichen Teile eines justierbaren thermischen Auslösers sichtbar dargestellt sind. Der thermische Ausloser umfasst einen Bimetallstreifen 3, dessen Kontaktende 3a mit einem Bi- metalltrager 4 stoffschlussig verbunden und somit ortsfest gehalten ist. Der Bimetalltrager 4 ist mit einer Anschlussklemme 5 zur Stromfuhrung über das Schaltgerat 1 elektrisch leitend verbunden.

Das Freiende 3b des Bimetalls 3, d. h. die Bimetallspitze, steht einem Auslosehebel 6 beabstandet gegenüber, der mit einem nicht naher dargestellten Schaltwerk oder Schaltschloss in an sich bekannter Art und Weise gekoppelt ist. Dieser Abstand A zwischen der Bimetallspitze 3b und dem Auslosehebel 6 ist durch Verbiegen des Bimetalltragers 4 einstellbar.

Bei der Ausfuhrungsform des justierbaren thermischen Auslo- sers und damit der Justiervorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 ist der Bimetalltrager 4 nach Art einer Dreigelenkkette mehrfach abgekropft oder abgebogen. Dabei sind an einer ersten Sollbiegestelle 7 ein Handhabungsschenkel 4a und ein hierzu quer, d.h. zumindest annähernd rechtwinklig verlaufen- der Halteschenkel 4b des Bimetallträgers 4 gebildet. Mit diesem Halteschenkel 4b ist das Kontaktende 3a des Bimetalls 3 stoffschlussig verbunden.

Der Halteschenkel 4b geht bei dieser Ausfuhrungsform an einer zweiten Sollbiegestelle 8 in einen Fixierschenkel 4c über, der selbst etwa U-formig gebogen ist. Mit diesem Fixierschenkel 4c wird der Bimetalltrager 4 im Gehäuse 2 durch entsprechende Gehauseaufbauten oder -konturen 9,10 lagefixiert. Da- bei ist der Halteschenkel 4b sowohl um die (zweite) Sollbiegestelle 8 als auch um die (erste) Sollbiegestelle 7 in Richtung des Doppelpfeils 11 verbiegbar und liegt somit über dessen gesamter Schenkellänge anlagefrei im Gehäuse 2 ein.

Der nach außen gerichtete Handhabungsschenkel 4a des Bimetallträgers 4 ist stirnseitig gegen eine bogenförmige Gehäusekontur geführt und stützt sich dort ab. Diese Gehäusekontur bildet die bogenförmige Justierkontur 12 zur Bimetalljustie- rung. Der Radius R dieser eine kreisförmige oder kreisbogenförmige Justierbahn B vorgebenden Justierkontur 12 nimmt im Uhrzeigersinn zu einem verkleinerten Radius R^λ hin ab.

Zur BimetallJustierung und damit zur Einstellung des Abstands A zwischen dem Freiende 3b des Bimetalls 3 und dem Auslösehebel 6 wird mittels eines (nicht dargestellten) Handhabungswerkzeugs der Handhabungsschenkel 4a des Bimetallträgers 4 um den durch die erste Sollbiegestelle 7 gebildeten Drehpunkt gegen die Justierkontur 12 verdreht und damit der Bimetall- träger 4 verbogen, so dass sich die Lage des Bimetalls 3 zur Einstellung des Abstands A entsprechend verändert. So wird bei einer Drehung des Handhabungsschenkels 4a im Uhrzeigersinn, d. h. in der dargestellten Pfeilrichtung der Justierbahn B das Bimetall 3 und damit dessen Freiende oder Bime- tallspitze 3b in Auslöserichtung D gedreht. Die Justiervorrichtung ist bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen durch den Bimetallträger 4 mit dem daran gehaltenen Bimetall 3 und die Justierkontur 12 gebildet.

Bei der Ausführungsform des Bimetallträgers 4 gemäß den Figuren 3 und 4 ist die zweite Sollbiegestelle 8 etwa im mittleren Bereich des Halteschenkels 4b des Bimetallträgers 4 vorgesehen. Bis zu dieser Sollbiegestelle 8 ist dann der Birne- tallträger 4 mit dessen Fixierschenkel 4c zwischen den entsprechend ausgeführten Gehäuseaufbauten bzw. -konturen kraftschlüssig klemmfixiert. Somit sind lediglich ein Schenkelabschnitt des Halteschenkels 4b und in dessen Verlängerung über die erste Sollbiegestelle 7 der Handhabungsschenkel 4 ^Λa in Richtung des Doppelpfeils 11 verbiegbar. Der sich bei dieser Ausführungsform über eine Abkröpfung 8 an den Halteschenkel 4b anschließende Fixierschenkel 4c des Bimetallträgers 4 ist wiederum zumindest annähernd U-förmig gebogen.

Bei dieser Ausführungsform ist der Handhabungsschenkel 4 ^λa nach innen abgebogen und dabei selbst unter Bildung einer dritten Sollbiegestelle 13 abgekröpft, so dass der Bimetallträger 4 nach Art einer Viergelenkkette wirksam ist. Die er- ste und zweite Sollbiegestelle 7 bzw. 8 sind bei beiden Ausführungsformen nach den Figuren 2 und 4 durch Bohrungen oder Stanzungen im Blechmaterial des Bimetallträgers 4 gebildet. Zweckmäßigerweise ist bei der Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 zusätzlich auch die dritte Sollbiegestelle 13 durch eine entsprechende Materialaussparung hergestellt.

Freiendseitig ist an den Handhabungsschenkel 4 ^Λa ein Drehoder Positionierzapfen 14 angeformt, der durch eine Materialaussparung im blechlappenartigen Handhabungsschenkel 4 ^Λa ge- bildet ist. Mit diesem Drehzapfen 14 greift der Handhabungsschenkel 4^λa in eine als Drehkontur wirksame Gehäuseaufnahme oder Drehöffnung 15 ein, die in einer entsprechend positionierten Gehäusekontur in Form zweckmäßigerweise eines domför- migen Gehäuseaufbaus 16 vorgesehen ist. An dem im Bereich des Drehzapfens 14 liegenden Freiende 4 ^λ X des Handhabungsschenkels 4 a greift das Betätigungswerkzeug zur BimetallJustierung an. Auch bei dieser Ausführungsform wird durch Verdrehen des Handhabungsschenkels 4 ^λa in Richtung des dargestellten Doppelpfeils B der Bimetallträger 4 wiederum verbogen und die Lage des Bimetalls 3 zur Einstellung des Abstands A verän- dert. Auch hier wird bei einer Drehung des Handhabungsschenkels 4a im Uhrzeigersinn der dargestellten Pfeilrichtung der Justierbahn B die Bimetallspitze bzw. das Freiende 3b des Bimetalls 3 in Auslöserichtung D gedreht und dadurch die Bimetalljustierung durchgeführt. Dabei gibt das durch den Dreh- zapfen 14 und die Drehöffnung 15 gebildete Drehgelenk wiederum die durch den Doppelpfeil symbolisierte kreisförmige bzw. kreisbogenförmige Justierbahn B vor. Hier ist die Justiervorrichtung im Wesentlichen durch den Bimetallträger 4 mit dem daran gehaltenen Bimetall 3 und die als Justierkontur wirksame Drehöffnung 15 im Gehäuseaufsatz 16 gebildet.

Bei beiden Ausführungsformen kompensiert der zur Bimetalljustierung dienende und durch die entlang des Bimetallträgers 4 vorgesehenen Sollbiegestellen 7 und 8 bzw. 7,8 und 13 nach Art einer Mehrgelenkkette wirksame Mechanismus vorteilhafterweise auch eine praktisch unvermeidliche Gehäusenachschwin- dung . Ändert sich nämlich auf Grund einer solchen Gehäuse- schwindung die Position des Auslösehebels 6 in Richtung größer werdenden Abstands A, so bewirkt diese Nachschwindung auch eine Annäherung der als Justierkontur wirksamen Gehäusekontur 12 bzw. des Gehäuseaufsatzes 16 - und damit der als Justierkontur wirksamen Drehöffnung 15 - in Richtung des Bimetalls 3. Dies wiederum bewirkt ein selbsttätiges Verbiegen des Bimetallträgers 4 und damit ein Nachführen des Bimetalls 3 in Richtung des sich entfernenden Auslösehebels 6, so dass der Abstand A praktisch konstant bleibt. So wird bei der Ausführungsform nach FIG 1 aufgrund einer Ge- häuseschwindung der Abstand oder das Maß A größer. Gleichzeitig bewegt sich die Kontur 12 auf die Kontur 9 zu und der Bimetallstreifen 3 bzw. dessen Spitze 3b wird im Uhrzeigersinn nachgeführt.

Demgegenüber wird bei der Ausführungsform nach FIG 3 der Abstand bzw. das Maß A infolge einer Gehäuseschwindung kleiner, wobei sich die Kontur 16 auf die Befestigungskontur 9 zube- wegt. Dadurch verringert sich der Abstand zwischen den beiden Sollbiegestellen 8 und 13 mit der Folge, dass die Sollbiegestelle 7 entgegen der Auslöserichtung D gedrückt und das Bimetall 3 gegen den Uhrzeigersinn bewegt wird.

Claims

Patentansprüche

1. Justiervorrichtung für einen thermischen Auslöser eines Schaltgerätes (1), mit einem an einem Bimetallträger (4) ortsfest gehaltenen Bimetall (3), dessen Freiende (3b) zu einem Auslösehebel (5) beabstandet ist und diesen infolge thermischer Verformung zunehmend in Auslöserichtung (D) beaufschlagt, wobei der Abstand (A) durch Verbiegen des Bimetallträgers (4) einstellbar ist.

2. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bimetallträger (4) mindestens eine (erste) Sollbiegestelle (7) aufweist.

3. Justiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bime- tallträger (4) im Bereich einer ersten Sollbiegestelle (7) einen parallel zum Bimetall (3) verlaufenden und mit dessen Kontaktende (3a) verbundenen Halteschenkel (4b) sowie einen annähernd quer hierzu verlaufenden Handhabungsschenkel (4a) aufweist, der auf einer zumindest annähernd kreisförmigen Ju- stierbahn (B) verschwenkbar ist.

4. Justiervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Bimetallträger (4) entlang dessen Halteschenkel (4b) eine zur ersten Sollbiegestelle (7) beabstandete zweite Sollbiegestelle (8) aufweist.

5. Justiervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Bimetallträger (4) einen sich über eine Abkröpfung (8,8^λ) an den Halteschenkel (4b) anschließenden und zumindest annähernd U- förmigen Fixierschenkel (4c) aufweist.

6. Justiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Handhabungsschenkel (4a) des Bimetallträgers (4) stirnseitig gegen eine bogenförmige Justierkontur (12) geführt ist.

7. Justiervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Justierkontur (12) eine zumindest annähernd kreisbogenförmige Justierbahn (B) mit abnehmendem Radius (R,R^λ) bildet. •

8. Justiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Handhabungsschenkel (4^λa) des Bimetallträgers (4) einen quer zur Schenkellängsrichtung verlaufenden und in einer ortsfesten Drehöffnung (15) lagefixierbaren Drehzapfen (14) aufweist, zwischen dem und der ersten Sollbiegestelle (7) ei- ne weitere (dritte) Sollbiegestelle (13) vorgesehen ist.

9. Justiervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die oder jede Sollbiegestelle (7,8,13) durch eine Materialaussparung im jeweiligen Kröpfungsscheitel des Bimetallträ- gers (4) gebildet ist.

10. Schaltgerät, insbesondere Leitungsschutzschalter, mit einer Justiervorrichtung (4,12 bzw. 15) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

11. Schaltgerät nach Anspruch 10, bei dem die Justiervorrichtung (4,12 bzw. 15) eine Gehäuseschwindung derart kompensiert, dass bei einem sich verändernden Abstand (A) zwischen dem Auslösehebel (5) und dem Freiende (3b) des Bimetalls (3) sich dieser selbsttätig entsprechend im bzw. gegen den Uhrzeigersinn bewegt.