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Die Erfindung betrifft eine Auslösevorrichtung für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, beispielsweise einen Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter, welche einer Magnetspule, eine Anker-Stößel-Baugruppe, aufweisend einen Anker sowie einen mit dem Anker gekoppelten Stößel, die mittels der Magnetspule relativ zu dieser von einer Ruheposition in eine Ausgelöst-Position bewegbar ist, sowie eine Halteeinrichtung, welche mit dem Anker gekoppelt ist und auf diesen einwirkt, um die Anker-Stößel-Baugruppe bis zum Erreichen eines vordefinierten Strom-Schwellwertes in ihrer Ruheposition zu halten, aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektromechanisches Schutzschaltgerät mit einer derartigen Auslösevorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Schutzschaltgeräte bekannt: Leistungsschalter sind speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter (sogenannter LS-Schalter) ist eine in der Elektroinstallation verwendete Überstromschutzeinrichtung und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher und elektrische Anlagen vor Überlast, beispielsweise vor Beschädigung der Leitungen durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter werden insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt und dienen der Überwachung sowie der Absicherung eines elektrischen Stromkreises.
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Hierzu wird das Schutzschaltgerät über zwei Anschlussklemmen mit einer elektrischen Leitung des zu überwachenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden, um bei Bedarf den in dieser Leitung fließenden elektrischen Strom zu unterbrechen. Das Schutzschaltgerät weist dabei einen Schaltkontakt mit einem ortsfest im Gehäuse angeordneten Festkontakt sowie einem relativ dazu beweglichen Bewegkontakt auf. Der Bewegkontakt ist dabei über eine Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes betätigbar, so dass der Schaltkontakt mit Hilfe der Schaltmechanik geöffnet und geschlossen werden kann. Auf diese Weise wird bei Auftreten eines vordefinierten Zustandes, beispielsweise eines Kurzschlusses oder einer elektrischen Überlast, der Schaltkontakt geöffnet, um den überwachten Stromkreis vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen. Derartige Schutzschaltgeräte sind auf dem Gebiet der Niederspannungstechnik auch als Reiheneinbaugeräte bekannt.
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Aus der Patentschrift
DE 10 2004 040 288 B4 ist ein Schutzschalter bekannt, welcher eine erste Auslöseeinrichtung zur Erfassung und Abschaltung eines Kurzschlusses sowie eine zweite Auslöseeinrichtung zur Erfassung und Abschaltung eines Überlastzustandes aufweist. Weiterhin weist der Schutzschalter einen Schaltkontakt mit einem Festkontakt und einem relativ dazu beweglichen Bewegkontakt sowie einen Auslösehebel auf, der sowohl mit der ersten Auslöseeinrichtung als auch mit der zweiten Auslöseeinrichtung derart gekoppelt ist, dass bei Auslösen der ersten Auslöseeinrichtung und/oder der zweiten Auslöseeinrichtung der Auslösehebel betätigt und damit der Schaltkontakt geöffnet wird. Beim Öffnen des Schaltkontakts entsteht zwischen dem Festkontakt und dem sich wegbewegenden Bewegkontakt zunächst ein Lichtbogen, welcher im weiteren Verlauf gelöscht wird, um den Stromfluss endgültig zu unterbrechen.
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Um den Stromfluss bei Auftreten eines Kurzschlusses zu unterbrechen, ist die erste Auslöseeinrichtung als magnetisches Auslösesystem mit einer Magnetspule sowie einer relativ dazu beweglichen Anker-Stößel-Baugruppe ausgebildet. Der Strompfad des elektrischen Stromes, der von einer der Anschlussklemmen zum Schaltkontakt des Schutzschaltgerätes fließt, führt dabei über die Magnetspule, die im bestromten Zustand eine elektromagnetische Kraft auf die Anker-Stößel-Baugruppe ausübt. Bei einem schnellen Anstieg des elektrischen Stroms, wie er im Falle eines Kurzschlusses auftritt, wird die Magnetspule des magnetischen Auslösesystems mit dem hohen Kurzschlussstrom bestromt, wodurch der Anker in die Spule gezogen wird. Die Anker-Stößel-Baugruppe wird dadurch von ihrer Ruheposition in ihre Ausgelöst-Position bewegt. Dadurch wird auch der mit dem Anker fest verbundene Stößel von seiner Ruheposition in seine Ausgelöst-Position bewegt. Hierbei trifft der Stößel auf den Auslösehebel, welcher dadurch ebenfalls bewegt wird. Durch die Betätigung des Auslösehebels wird die Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes freigegeben, wodurch der mit der Schaltmechanik gekoppelte Bewegkontakt von dem Festkontakt wegbewegt wird, um den Schaltkontakt zu öffnen und damit den Stromfluss über den Schaltkontakt zu unterbrechen. Auf diese Weise ist eine erste Auslösekette, bestehend aus Stößel, Auslösehebel und Bewegkontakt realisiert. Ein Auslösemechanismus mit einer derartigen Auslösekette ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 040 288 B4 bekannt.
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Um zu verhindern, dass die Anker-Stößel-Baugruppe auch bei zulässigen Betriebsströmen in die Magnetspule gezogen wird, wird eine sogenannte Ankerfeder verwendet. Diese hat die Aufgabe, den Anker - und damit die gesamte Anker-Stößel-Baugruppe - gegen die magnetische Kraft des magnetischen Auslösers, d.h. der bestromten Magnetspule, bis zu einer vordefinierten Kraftschwelle in ihrer Ruheposition zu halten. Diese Kraftschwelle, die den Ansprechbereich des magnetischen Auslösers markiert, korrespondiert dabei mit einem vordefinierten, maximal zulässigen Strom-Schwellwert, bei dessen Überschreiten der magnetische Auslöser auslöst. Die Verwendung einer Ankerfeder hat jedoch den Nachteil, dass diese Feder der Bewegung des Ankers von seiner Ruheposition in seine Ausgelöst-Position mit fortschreitender Auslenkung des Ankers dem Hook'schen Federgesetz entsprechend eine immer größere Federkraft entgegensetzt. Mit anderen Worten: bei der Auslösung behindert die Ankerfeder die Bewegung des Ankers - und damit der Anker-Stößel-Baugruppe - in seine/ihre Ausgelöst-Position, wobei der Widerstand der Ankerfeder gegen diese Bewegung dem Hook'schen Federgesetz entsprechend mit zunehmendem Weg sogar ansteigt. Zur Erreichung eines hohen Schaltvermögens ist es jedoch erforderlich, den Schaltkontakt möglichst schnell zu öffnen, um den Kurzschlussstrom nicht noch weiter ansteigen zu lassen. Durch die Verwendung einer Ankerfeder, welche bei der Auslösung der Bewegung des Ankers mit zunehmender Kraft entgegenwirkt, wird das Ziel einer möglichst kurzen Reaktionszeit der magnetischen Auslösesystems - und damit eines möglichst hohen Schaltvermögens des Schutzschaltgerätes - negativ beeinflusst.
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Eine Auslösevorrichtung für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter, mit dem Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 ist aus den Offenlegungsschriften
DE 198 47 155 A1 und
DE 196 29 062 A1 vorbekannt.
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Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Auslösevorrichtung sowie ein verbessertes elektromechanisches Schutzschaltgerät bereitzustellen, welche sich durch eine kürzere Reaktionszeit, und damit durch ein höheres Schaltvermögen, auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Auslösevorrichtung sowie das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Auslösevorrichtung für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, beispielsweise für einen Leitungsschutzschalter oder einen Leistungsschalter, weist eine Magnetspule sowie eine Anker-Stößel-Baugruppe, aufweisend einen Anker und einen Stößel, welche mittels der Magnetspule relativ zu dieser von einer Ruheposition in eine Ausgelöst-Position bewegbar ist, auf. Weiterhin weist die Auslösevorrichtung eine Halteeinrichtung auf, welche mit dem Anker gekoppelt ist und auf diesen einwirkt, um ihn bei elektrischen Strömen unterhalb eines vordefinierten Strom-Schwellwertes in seiner Ruheposition zu halten. Die Halteeinrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass der Anker bei Überschreiten des vordefinierten Strom-Schwellwertes vollständig freigegeben ist. Der Anker weist dabei an seinem distalen Ende zumindest eine Koppelstelle auf, die mit einem Koppelelement der Halteeinrichtung unter Ausbildung einer mechanischen Kopplung zusammenwirkt, wobei die Koppelstelle als Rastnut und das Koppelelement als federndes Rastelement, welches in der Ruheposition in die Rastnut eingreift, ausgebildet sind.
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Die Halteeinrichtung hält den Anker - und damit die Anker-Stößel-Baugruppe - in seiner/ihrer Ruheposition, solange der der durch die Magnetspule fließende elektrische Strom den vordefinierten Strom-Schwellwert nicht überschreitet. Bei Überschreiten des Strom-Schwellwertes wird der Anker von der Halteeinrichtung vollständig freigegeben, d.h. die Halteeinrichtung ist vom Anker entkoppelt und übt ab diesem Zeitpunkt keine Kraft mehr auf den Anker aus, welche den Anker in seine Ruheposition zurückdrängen würde. Die Halteeinrichtung dient somit als Ersatz für die Ankerfeder, wobei lediglich die Funktion des Haltens des Ankers in der Ruheposition, nicht aber die Funktion der Rückstellung des Ankers in seine Ruheposition nach erfolgter Auslösung durch die Halteeinrichtung realisiert ist. Auf diese Weise wirkt der Bewegung des Ankers von seiner Ruheposition in seine Ausgelöst-Position keine von einer Ankerfeder hervorgerufene Federkraft entgegen. Hierdurch wird die Reaktionszeit der Auslösevorrichtung - und damit das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes - deutlich verbessert.
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Mit Hilfe der Koppelstelle ist der Anker fest, aber lösbar mit der Halteeinrichtung koppelbar, d.h. im gekoppelten Zustand - unterhalb des vordefinierten Strom-Schwellwertes - ist eine vordefinierte Kraft, welche der Bewegung der Anker-Stößel-Baugruppe von ihrer Ruheposition in ihre Ausgelöst-Position entgegenwirkt, von der Halteeinrichtung auf den Anker übertragbar, wohingegen im ungekoppelten Zustand - oberhalb des vordefinierten Strom-Schwellwertes - keine der Bewegung des Ankers von der Ruheposition in die Ausgelöst-Position entgegenwirkende Kraft von der Halteeinrichtung auf den Anker ausgeübt wird. Unter dem Begriff des „distalen Endes“ ist das in Bewegungsrichtung von der Ruheposition in die Ausgelöst-Position hintere Ende des Ankers zu verstehen.
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Eine Rastverbindung stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Realisierung einer formschlüssigen, aber lösbaren mechanischen Kopplung zwischen dem Halteeinrichtung und dem Anker dar. Der Anker ist üblicher Weise rotationssymmetrisch ausgebildet. Die am Anker ausgebildete Rastnut kann dabei - angepasst an das an der Halteeinrichtung ausgebildete federnde Rastelement - sowohl abschnittsweise als auch umlaufend, beispielsweise als umlaufende Rille, ausgeführt sein. In der Ruheposition greift das federnde Rastelement in die Rastnut ein, um den Anker - und damit die Anker-Stößel-Baugruppe - bei elektrischen Strömen unterhalb des vordefinierten Strom-Schwellwertes gegen die magnetische Kraft der bestromten Magnetspule in seiner/ihrer Ruheposition zu halten. Über die Federhärte des federnden Rastelements sowie eine durch das Zusammenwirken von Rastelement und Rastnut definierte geometrische Wirkungslinie ist die Auslösecharakteristik der Auslösevorrichtung auf eine bestimmte maximale Haltekraft - und damit auf den vordefinierten Strom-Schwellwert - einstellbar.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Auslösevorrichtung ist das Rastelement als Blattfeder, deren eines freies Ende in der Ruheposition in die Rastnut eingreift, ausgebildet.
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Eine Blattfeder stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit für die konstruktive Gestaltung des Rastelements dar. Das freie Ende der Blattfeder greift dabei in der Ruheposition in die am Anker ausgebildete Rastnut ein, um den Anker in seiner Ruheposition zu halten. Anstelle einer einzelnen Blattfeder ist es ebenso möglich, mehrere Blattfedern zu verwenden, um die maximale Haltekraft der Halteeinrichtung genauer einstellen zu können.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Auslösevorrichtung ist das Rastelement als Ringfeder, welche in der Ruheposition in die Rastnut eingreift, ausgebildet.
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Die Verwendung einer Ringfeder stellt eine weitere einfache und kostengünstige Möglichkeit für die konstruktive Gestaltung des Rastelements dar. Die Rastnut ist dabei vorteilhafter Weise als umlaufende Rille ausgebildet. Die Ringfeder greift dabei - ähnlich einem Sicherungsring oder Nutenring - über einen größeren Umfangsabschnitt hinweg in die umlaufende Rastnut ein, um den Anker bei elektrischen Strömen unterhalb des vordefinierten Strom-Schwellwertes in seiner Ruheposition zu halten.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Auslösevorrichtung ist das Rastelement als u-förmig gebogenes Federelement, deren beide freien Enden in der Ruheposition in die Rastnut eingreifen, ausgebildet.
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Das u-förmig gebogene Federelement weist zwei Federschenkel sowie einen die beiden Federschenkel verbindenden Verbindungssteg auf. In der Ruheposition des Ankers bzw. der Anker-Stößel-Baugruppe greifen die beiden freien Enden der beiden Federschenkel dabei in die Rastnut ein, um den Anker in seiner Ruheposition zu halten. Die Rastnut kann dabei umlaufend oder abschnittsweise, mit zwei Abschnitten für die beiden freien Enden der beiden Federschenkel, ausgebildet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Auslösevorrichtung ist das Rastelement als federbeaufschlagte Rastkugel, welche in der Ruheposition in die Rastnut gedrückt wird, ausgebildet.
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Eine weitere Möglichkeit zur konstruktiven Gestaltung des Rastelements stellt die Verwendung einer oder mehrerer federbeaufschlagter Rastkugeln dar, welche in der Ruheposition des Ankers bzw. der Anker-Stößel-Baugruppe in die Rastnut gedrückt wird bzw. gedrückt werden, um den Anker bei Strömen unterhalb des vordefinierten Strom-Schwellwertes in seiner Ruheposition zu halten. Die Rastnut ist dabei als Rinne, beispielsweise mit halbkugelförmiger Vertiefung, ausgebildet. Durch die Verwendung einer oder mehrerer federbeaufschlagter Rastkugeln ist die maximale Haltekraft der Halteeinrichtung dosierter einstellbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Auslösevorrichtung weist der Anker im Bereich seines distalen Endes eine Fase auf.
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Unter einer Fase ist dabei ein abgeschrägter Bereich zu verstehen. Der Anker, der üblicher Weise rotationssymmetrisch ausgebildet ist, weist somit im Bereich seines distalen Endes einen sich verjüngenden Querschnitt auf. Dies führt zum einen dazu, dass beim Lösen der Halteeinrichtung infolge eines oberhalb des Strom-Schwellwertes fließenden elektrischen Stromes das federnde Koppelelement zunächst aus der Rastnut springt und dann bei der Bewegung des Ankers in Richtung seiner Ausgelöst-Position auf der Außenfläche des Ankers in Richtung des distalen Endes gleitet. Sobald das federbeaufschlagte Koppelelement den Bereich der Fase erreicht hat, wird der Anker aufgrund der vom Koppelelement auf den Anker ausgeübten Federkraft zusätzlich in Richtung seiner Ausgelöst-Position beschleunigt. Zum anderen dient die Fase als Einlaufschräge, um beim Zurückstellen des Ankers in seine Ruheposition das Wiederverrasten der Halteeinrichtung mit dem Anker zu erleichtern.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Auslösevorrichtung ein mechanisches Justageelement auf, um die Auslösevorrichtung an den vordefinierten Strom-Schwellwert anzupassen.
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Mit Hilfe des Justageelements ist die Auslösevorrichtung an den vordefinierten Strom-Schwellwert anpassbar. Weiterhin ist die Auslösevorrichtung mit Hilfe des Justageelements auch an unterschiedliche Strom-Schwellwerte anpassbar. Auf diese Weise ist ein und dieselbe Auslösevorrichtung für Schutzschaltgeräte mit unterschiedlichen Auslösecharakteristiken einsetzbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Auslösevorrichtung ist das Justageelement als Einstellschraube ausgebildet, derart, dass bei Betätigen der Einstellschraube die Lage des Koppelelements veränderbar ist.
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Eine Einstellschraube stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zur konstruktiven Realisierung des Justageelements dar. Durch Betätigen der Einstellschraube ist die Position des Koppelelements relativ zur Koppelstelle des Ankers exakt einstellbar, so dass die im gekoppelten Zustand wirkende Koppelkraft möglichst genau an den ihr zugeordneten, vordefinierten Strom-Schwellwert anpassbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Auslösevorrichtung einen mechanischen Kraftspeicher auf, welcher die Anker-Stößel-Baugruppe bei Überschreiten des vordefinierten Strom-Schwellwertes in Richtung ihrer Ausgelöst-Position drängt.
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Mit Hilfe des zusätzlichen Kraftspeichers wird die Reaktionszeit der Auslösevorrichtung - und damit das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes - weiter verbessert. Der Kraftspeicher ist beispielsweise als Feder, die sich gegen einen ortsfesten Teil des Schutzschaltgerätes - beispielsweise das Gehäuse oder eine andere, ortsfest im Gehäuse angeordnete Baugruppe - abstützt, realisierbar und bewirkt, dass der Anker - und damit die Anker-Stößel-Baugruppe - bei Überschreiten des vordefinierten Strom-Schwellwertes zusätzlich in Richtung seiner Ausgelöst-Position beschleunigt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Auslösevorrichtung eine Rückstelleinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, die Anker-Stößel-Baugruppe nach einem durch das Unterbrechen des Strompfades bewirkte Unterschreiten des vordefinierten Strom-Schwellwertes wieder in ihre Ruheposition zurückzustellen.
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Mit Hilfe der Rückstelleinrichtung ist sichergestellt, dass die Auslösevorrichtung - und damit das Schutzschaltgerät - nach erfolgter Auslösung wieder in einen auslösebereiten Zustand verbracht wird. Vorteilhafter Weise ist die Rückstelleinrichtung mechanisch realisiert; nicht-mechanische Realisierungsmöglichkeiten sind hiervon jedoch nicht per se ausgeschlossen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Auslösevorrichtung weist die Rückstelleinrichtung einen mechanischen Kraftspeicher auf, welche die Anker-Stößel-Baugruppe von ihrer Ausgelöst-Position in ihre Ruheposition drängt.
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Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Rückstellfeder handeln, welche die Anker-Stößel-Baugruppe nach erfolgter Auslösung wieder von ihrer Ausgelöst-Position in ihre Ruheposition zurückdrängt. Diese Rückstellfeder ist jedoch nicht gleichzusetzen mit einer Ankerfeder, selbst wenn sie in identischer Position angeordnet sein sollte: Eine Ankerfeder dient dazu, den Anker bei elektrischen Strömen unterhalb des vordefinierten Strom-Schwellwertes gegen die magnetische Kraft der Magnetspule in seiner Ruheposition zu halten. Eine Ankerfeder ist daher deutlich stärker zu dimensionieren und weist deshalb eine um ein Mehrfaches höhere Federhärte auf. Üblicher Weise hält eine Ankerfeder die Anker-Stößel-Baugruppe mit einer Kraft von ca.0,3 bis 7 Newton in ihrer Ruheposition. Im Gegensatz dazu ist die Rückstellfeder mit einer deutlich geringeren Federhärte dimensionierbar, da zum Zurückstellen des Ankers lediglich Reibungskräfte und ggf. - je nach Einbaulage - die Schwerkraft zu überwinden sind, nicht jedoch die von der bestromten Magnetspule auf den Anker ausgeübten starken Magnetkräfte. Die Rückstellfeder übt daher auf die Anker-Stößel-Baugruppe in ihrer Ruheposition lediglich eine Kraft von ca. 0,2 Newton aus.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Auslösevorrichtung weist die Rückstelleinrichtung einen Rückstellhebel auf, welcher mit einer Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes mechanisch koppelbar ist, so dass der Anker mit Hilfe des mit der Schaltmechanik gekoppelten Rückstellhebels in seine Ruheposition zurückstellbar ist.
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Eine alternative Möglichkeit zur Realisierung der Rückstelleinrichtung stellt ein sogenannter Rückstellhebel dar. Dieser ist mit der Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes mechanisch koppelbar und wirkt im gekoppelten Zustand an einem dem distalen Ende des Ankers gegenüberliegenden zweiten Ende der Anker-Stößel-Baugruppe derart auf diese ein, dass diese von ihrer Ausgelöst-Position wieder in ihre Ruheposition gedrückt wird. Bei Verwendung einer derartigen Rückstelleinrichtung kann die Anker-Stößel-Baugruppe - und damit die Magnetspule - deutlich kompakter gestaltet werden, was insbesondere bei Schutzschaltgeräten mit einer Breite von lediglich einer Teilungseinheit von Vorteil ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Auslösevorrichtung ist die Halteeinrichtung aus einem Thermobimetall oder einem Formgedächtnismaterial gebildet.
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Unter einem Thermobimetall oder einem Formgedächtnismaterial sind Werkstoffe zu verstehen, welche ihre Form bei einer Temperaturänderung auf definierte Art und Weise ändern. Bei elektromechanischen Schutzschaltgeräten werden Thermobimetalle oder Formgedächtnismaterialien verwendet, um eine Auslösung des Schutzschaltgerätes bei Auftreten eines Überlaststromes zu realisieren: Durch den über einen längeren Zeitraum fließenden Überlaststrom wird das Thermobimetall bzw. das Formgedächtnismaterial erwärmt und verformt sich auf vordefinierte Art und Weise. Diese Formänderung wird auf die Schaltmechanik übertragen, wodurch eine Auslösung der Schaltmechanik - und damit des Schutzschaltgerätes - realisiert ist. Durch die Verwendung eines derartigen Materials für die Halteeinrichtung ist die Funktionalität der thermischen Überlastauslösung in die erfindungsgemäße Kurzschluss-Auslösevorrichtung integrierbar - eine eigene Überlast-Auslösevorrichtung ist damit entbehrlich. Ferner wird dadurch eine äußerst kompakte Gestaltung des Schutzschaltgerätes ermöglicht.
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Das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät, beispielsweise ein Leitungsschutzschalter oder ein Leistungsschalter, weist eine Auslösevorrichtung der vorstehend beschriebenen Art auf.
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Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes wird auf die vorstehenden Ausführungen zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung verwiesen.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Auslösevorrichtung bzw. des elektromechanischen Schutzschaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
- 1 und 2 schematische Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes in einem ersten Schaltzustand;
- 3 und 4 schematische Darstellungen des ersten Ausführungsbeispiels der Auslösevorrichtung bzw. des elektromechanischen Schutzschaltgerätes in einem zweiten Schaltzustand;
- 5 und 6 schematische Darstellungen des ersten Ausführungsbeispiels der Auslösevorrichtung bzw. des elektromechanischen Schutzschaltgerätes in einem dritten Schaltzustand;
- 7 und 8 schematische Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels der Auslösevorrichtung in verschiedenen Schaltzuständen;
- 9 und 10 schematische Darstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels der Auslösevorrichtung in verschiedenen Schaltzuständen;
- 11 bis 15 schematische Darstellungen unterschiedlicher Ausführungsformen der Halteeinrichtung.
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In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
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In den 1 bis 6 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung 100 bzw. des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes 1 in drei verschiedenen Schaltzuständen schematisch dargestellt. Die 1, 3 und 5 zeigen dabei das geöffnete Schutzschaltgerät 1 zu den drei jeweiligen Schaltzuständen in einer Seitenansicht; in den dazu korrespondierenden 2, 4 und 6 ist die entsprechende, zu den einzelnen Schaltzuständen korrespondierende Auslösevorrichtung 100 detailliert in entsprechenden Seitenansichten dargestellt.
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Das Schutzschaltgerät 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem die einzelnen Komponenten des Schutzschaltgerätes 1 aufgenommen und gehaltert sind. Über eine Befestigungsseite 12 ist das Gehäuse 2 an einem Halteelement - beispielsweise einer Trag- oder Hutschiene - befestigbar. An einer der Befestigungsseite 12 gegenüberliegenden Frontseite 11 des Gehäuses 2 weist das Schutzschaltgerät 1 ein drehbar gelagertes Betätigungselement 3 zur manuellen Betätigung des Schutzschaltgerätes 1 auf. Das Betätigungselement 3 ist über einen Kopplungsbügel 7 mit einer Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes 1 mechanisch gekoppelt. Mit der Schaltmechanik ist ferner ein Bewegkontaktträger 8 mechanisch gekoppelt. An dem Bewegkontaktträger 8 ist ein Bewegkontakt 5 angeordnet, welcher zusammen mit einem ortsfest im Gehäuse 2 angeordneten Festkontakt 4 einen Schaltkontakt 6 bildet. Mit Hilfe des Bewegkontaktträgers 8 kann der Bewegkontakt 5 relativ zum Festkontakt 4 bewegt werden, wodurch der Schaltkontakt 6 geöffnet oder geschlossen werden kann.
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Weiterhin sind in dem Gehäuse 2 eine Eingangsklemme 9 sowie eine Ausgangsklemme 10 angeordnet, über die das Schutzschaltgerät 1 mit einer elektrischen Leitung verbindbar ist, um bei Auftreten eines Kurzschlusses oder einer Überlast den Stromfluss in dieser Leitung zu unterbrechen. Für die Auslösung im Falle einer Überlast ist eine thermischer Auslöseeinrichtung, welche vorliegend als Bimetallelement 20 ausgebildet ist, im Gehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 aufgenommen und gehaltert. Das Bimetallelement 20 verformt sich bei einer vordefinierten Temperaturerhöhung und ist mechanisch derart mit der Schaltmechanik gekoppelt, dass diese bei Überschreiten einer vordefinierten Verformung ausgelöst wird.
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Zur Unterbrechung des elektrischen Stroms im Falle eines Kurzschlusses ist eine Auslösevorrichtung 100 in dem Gehäuse 2 angeordnet. Sie weist eine Magnetspule 101 auf, welche über eine Litze 13 mit der Eingangsklemme 9 elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin weist die Auslösevorrichtung 100 eine Anker-Stößel-Baugruppe, bestehend aus einem Anker 102 sowie einem fest mit dem Anker verbundenen Stößel 103, auf. Die Anker-Stößel-Baugruppe ist relativ zur Magnetspule 101 verschiebbar gelagert und durch Bestromen der Magnetspule 101 von einer Ruheposition in eine Ausgelöst-Position bewegbar. Bei der Bewegung der Anker-Stößel-Baugruppe in die Ausgelöst-Position trifft der Stößel 103 mit seinem distalen, dem Anker 102 abgewandten Ende auf einen Auslösehebel 19 der Schaltmechanik, wodurch die Schaltmechanik ausgelöst und der mit der Schaltmechanik gekoppelte Schaltkontakt 6 geöffnet wird.
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Unterhalb der Auslösevorrichtung 100 ist in dem Gehäuse 2 eine Löschkammer 14 angeordnet, welche aus einer Vielzahl parallel zueinander orientierter und voneinander beabstandeter Löschbleche 15 gebildet ist. Die Löschkammer 14 dient dazu, einen Lichtbogen, der bei der Öffnung des bestromten Schaltkontakts 6 durch Wegbewegen des Bewegkontakts 5 vom Festkontakt 4 entsteht, zum Erlöschen zu bringen. Rechts der Löschkammer 14 befindet sich der sogenannte Vorkammerbereich 18. Wird der Schaltkontakt 6, welcher ebenfalls im Vorkammerbereich 18 angeordnet ist, geöffnet, so brennt der Lichtbogen zunächst zwischen dem Festkontakt 4 und dem sich wegbewegenden Bewegkontakt 5. Mit zunehmender Entfernung des Bewegkontakts 5 vom Festkontakt 4 steigt die Spannung des Lichtbogens weiter an, bis der Lichtbogen vom Bewegkontakt 5 auf eine ebenfalls im Vorkammerbereich 18 angeordnete Leitschiene 17 kommutiert, d.h. überspringt. Auf Seite des Festkontakts 4 wandert der Lichtbogen dabei entlang eines unterhalb des Festkontakts 4 angeordneten Kontakthorns 16 in Richtung der Löschkammer 14. Bei Auftreffen auf die Löschkammer 14 wird der Lichtbogen in eine Vielzahl hintereinander, d.h. elektrisch in Serie geschalteter Teillichtbögen, welche zwischen den einzelnen Löschblechen 15 brennen, aufgeteilt. Hierdurch steigt die Bogenspannung weiter an, bis der Lichtbogen schließlich abbricht und erlischt.
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Der in den 1 und 2 dargestellte erste Schaltzustand ist dadurch charakterisiert, dass sich das Betätigungselement 3 in einer AUS-Position befindet und der Schaltkontakt 6 entsprechend geöffnet ist. Die Anker-Stößel-Baugruppe befindet sich dabei in ihrer Ruheposition. In diesem Schaltzustand ist der Strompfad, welcher bei geschlossenem Schaltkontakt 6 (siehe 5) von der Eingangsklemme 9 über die Auslösevorrichtung 100 zum Schaltkontakt 6 und weiter über den Bewegkontaktträger 8 sowie das damit elektrisch leitend verbundene Bimetallelement 20 zur Ausgangsklemme 10 führt, unterbrochen.
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Die 3 und 4 zeigen das Schutzschaltgerät 1 bzw. die Auslösevorrichtung 100 in einem zweiten Schaltzustand, der auch als „auslösebereiter Zustand“ bezeichnet werden kann. Das Betätigungselement 3 befindet sich dabei in einer EIN-Position, der Schaltkontakt 6 - und damit der Strompfad zwischen der Eingangsklemme 9 und der Ausgangsklemme 10 - sind entsprechend geschlossen. Die Anker-Stößel-Baugruppe ist auslösebereit und befindet sich dementsprechend in ihrer Ruheposition.
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In den 5 und 6 sind das Schutzschaltgerät 1 bzw. die Auslösevorrichtung 100 in einem dritten Schaltzustand, unmittelbar nach einer erfolgten Auslösung der Auslösevorrichtung 100, dargestellt. Dieser dritte Schaltzustand kann auch als „ausgelöster Zustand“ bezeichnet werden. Die Anker-Stößel-Baugruppe wurde dabei von ihrer Ruheposition in ihre Ausgelöst-Position verbracht, wodurch der Schaltkontakt 6 bereits ein Stück weit durch den Stößel 103 aufgeschlagen worden ist. Die Auslösung der Schaltmechanik ist durch die Bewegung der Anker-Stößel-Baugruppe von ihrer Ruheposition in ihre Ausgelöst-Position bereits initiiert, die Schaltmechanik selbst hat hierauf aufgrund ihrer Trägheit jedoch noch nicht reagiert, weswegen sich das Betätigungselement 3 noch in seiner EIN-Stellung befindet. Erst wenn die Schaltmechanik vollständig auslöst, wird der Schaltkontakt 6 wie - in 1 dargestellt - vollständig geöffnet und das Betätigungselement 3 über den Kopplungsbügel 7 in seine AUS-Position verbracht.
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Die Auslösevorrichtung 100 weist ferner eine Halteeinrichtung 110 auf, welche ortsfest im Gehäuse angeordnet und mit dem Anker 102 mechanisch gekoppelt ist. Die Halteeinrichtung 110 ist vorliegend als u-förmig gebogenes Federelement ausgebildet und weist zwei Federschenkel 111 sowie einen die beiden Federschenkel 111 miteinander verbindenden Verbindungssteg 112 auf. An ihrem freien Ende weisen die beiden Federschenkel 111 jeweils ein Koppelelement 114 auf, welche mit jeweils einer am Anker 102 ausgebildeten, dem jeweiligen Koppelelement 114 zugeordneten Koppelstelle 104 gekoppelt sind. Die Koppelstellen 104 sind dabei als eine Art Rastnut ausgebildet, in die die beiden an den freien Enden der Federschenkel 111 als Rastnoppen ausgebildeten Koppelelemente 114 eingreifen. Auf diese Weise ist eine formschlüssige Kopplung zwischen der Halteeinrichtung 110 und dem Anker 102 realisiert, welche konstruktiv derart gestaltet ist, dass der Anker 102 - und damit die Anker-Stößel-Baugruppe - bei elektrischen Strömen unterhalb eines vordefinierten Strom-Schwellwertes in seiner/ihrer Ruheposition formschlüssig gehaltert ist.
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Bei Überschreiten des vordefinierten Strom-Schwellwertes, beispielsweise bei Auftreten eines elektrischen Kurzschlusses, ist die elektromagnetische Kraft, welche von der durch den Kurzschlussstrom bestromten Magnetspule 101 auf die Anker-Stößel-Baugruppe ausgeübt wird und in Richtung der Ausgelöst-Position wirkt, größer als die von der Halteeinrichtung 110 auf den Anker 102 ausgeübte und in Gegenrichtung wirkende Haltekraft. Infolgedessen wird die formschlüssige Verbindung zwischen der Anker-Stößel-Baugruppe und der Halteeinrichtung 110 gelöst, indem die u-förmige Halteeinrichtung 110 durch die resultierende Kraft aufgebogen wird. Dabei werden die als Rastnoppen ausgebildeten Koppelelemente 114 aus den ihnen zugeordneten, als Rastnuten ausgebildeten Koppelstellen 104 gezogen, wodurch der bis dahin in der Bewegungsrichtung der Anker-Stößel-Baugruppe wirkende Formschluss aufgelöst wird. Aufgrund der Federkraft der u-förmigen Halteinrichtung 110 bilden die als Rastnoppen ausgebildeten Koppelelemente 114 zunächst noch einen reibschlüssigen Kontakt mit der Anker-Mantelfläche. Da der Anker 102 im Bereich seines distalen Endes angefast, d.h. sich verjüngend ausgebildet ist, wird die Anker-Stößel-Baugruppe durch den Druck, den die Halteinrichtung 110 aufgrund ihrer Federkraft auf diesen Bereich des Ankers 102 ausübt, zusätzlich in Richtung ihrer Ausgelöst-Position beschleunigt. Bei seiner weiteren Bewegung in die Ausgelöst-Position ist der Anker 102 dann vollständig freigegeben, d.h. die Halteeinrichtung 110 übt keinerlei Kraft, welche die Anker-Stößel-Baugruppe in Richtung ihrer Ruheposition drängen würde, mehr auf den Anker 102 aus. Dieser Zustand ist in den 5 und 6 dargestellt.
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Zur Einstellung der von der Halteeinrichtung 110 auf den Anker 102 auszuübenden Haltekraft weist die Halteeinrichtung 110 ferner ein als Einstellschraube 113 ausgebildetes Justageelement auf. Die Einstellschraube 113 ist im Gehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 abgestützt und derart angeordnet, dass sie auf den Verbindungsbereich 112 der Halteeinrichtung 110 einwirkt. Wird die Einstellschraube 113 fester angezogen, so wird dadurch ein Druck auf den Verbindungsbereich 112 ausgeübt, der zu einer konkaven Verformung, d.h. einer Durchbiegung des Verbindungsbereichs 112 führt. Aufgrund dieser Durchbiegung werden die beiden an den Verbindungsbereich 112 angeformten Federschenkel 111 auseinander gedrückt. Die von den als Rastnoppen ausgebildeten Koppelelemente 114 auf die als Rastnuten ausgebildeten Koppelstellen 104 ausgeübte Druckkraft wird dadurch reduziert. Der vordefinierte Strom-Schwellwert, ab dem eine Auslösung der Auslösevorrichtung 100 erfolgt, wird hierdurch entsprechend herabgesetzt. Umgekehrt kann durch Lösen der Einstellschraube 113 die Verformung des konkaven Verbindungsbereichs 112 reduziert werden. Die Druckkraft, welche von den als Rastnoppen ausgebildeten Koppelelementen 114 auf die als Rastnuten ausgebildeten Koppelstellen 104 ausgeübt wird, wird hierdurch verstärkt, wodurch der Auslöse-Schwellwert entsprechend angehoben wird.
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In den Darstellungen der 1 bis 6 verläuft der Strompfad von der Eingangsklemme 9 über die erste Litze 13 zum ersten Federschenkel 111 der Halteeinrichtung 110 und weiter über den Verbindungsbereich 112 und den zweiten Federschenkel 111 mittels einer zweiten Litze 115 zur Magnetspule 101. Es ist jedoch ebenso möglich, die Eingangsklemme 9 mittels einer einzigen Litze oder einer starren Verbindung direkt mit der Magnetspule 101 zu verbinden.
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Um die Anker-Stößel-Baugruppe von der in den 5 und 6 dargestellten Ausgelöst-Position wieder in die in den 1 bis 4 dargestellte Ruheposition zurückzustellen, weist das Schutzschaltgerät 1 ferner eine Rückstelleinrichtung auf, welche in den 1 bis 6 als Rückstellhebel 121 ausgebildet ist. Der Rückstellhebel 121 ist im Gehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 drehbar gelagert und in den Darstellungen der 1 bis 6 L-förmig ausgebildet. Diese Formgebung ist für die prinzipielle Funktionsweise des Rückstellhebels 121 jedoch nicht zwingend, andere Formen sind ebenfalls möglich. Ein erster Schenkel des L-förmigen Rückstellhebels 121 steht dabei in Wirkverbindung mit dem Stößel 103, wobei keinerlei Kraft auf den Stößel 103 ausgeübt wird. Der andere, zweite Schenkel steht in Wirkverbindung mit der Drehwalze des Betätigungselements 3.
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In dem in den 3 und 4 dargestellten, „auslösebereiten“ zweiten Schaltzustand liegt das Ende des ersten Schenkels an einer Stirnseite des Stößels 103 an, wodurch eine erste Endlage des Rückstellhebels 121 definiert ist. Eine zweite Endlage des Rückstellhebels 121 ist in 5 dargestellt: unmittelbar nach der Auslösung der Auslösevorrichtung 100 befindet sich die Anker-Stößel-Baugruppe in ihrer Ausgelöst-Position. Durch den Druck des Stößels 103 auf den ersten Schenkel des L-förmigen Rückstellhebels 121 wurde der Rückstellhebel 121 um ca. 15° im Gegenuhrzeigersinn in seine zweite Endlage gedreht. Sobald die Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes 1 auf die Auslösung der Auslösevorrichtung 100 reagiert hat, wird der Schaltkontakt 6 geöffnet und das Betätigungselement 3 über den Kopplungsbügel 7 in seine AUS-Position verbracht (siehe 1). Dabei wird der Rückstellhebel 121 mittels einer an der Drehwalze des Betätigungselements 3 ausgebildeten Rückstellkontur 21 wieder in seine erste Endlage zurückgestellt.
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In den 7 und 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung 100 in zwei verschiedenen Schaltzuständen schematisch dargestellt. 7 zeigt die Auslösevorrichtung 100 im „auslösebereiten“ Zustand, die Anker-Stößel-Baugruppe befindet sich dementsprechend in ihrer Ruheposition. Die Halteeinrichtung 110 ist über die beiden an den freien Enden der Federschenkel 111 als Rastnoppen ausgebildeten Koppelelemente 114 mit dem Anker 102 über dessen als Rastnuten ausgebildeten Koppelstellen 104 formschlüssig gekoppelt und hält diesen in seiner Ruheposition. 8 zeigt die Auslösevorrichtung 100 im „ausgelösten“ Zustand, die Anker-Stößel-Baugruppe befindet sich dementsprechend in ihrer Ausgelöst-Position. Dementsprechend ist die Halteeinrichtung 110 nicht mehr formschlüssig mit dem Anker 102 gekoppelt. Die Anker-Stößel-Baugruppe ist somit vollständig freigegeben, d.h. die Halteeinrichtung 110 ist vom Anker 102 entkoppelt und übt zu diesem Zeitpunkt keine Kraft mehr auf die Anker-Stößel-Baugruppe aus, welche diese in ihre Ruheposition zurückdrängen würde.
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Im Unterschied zum ersten, in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Rückstelleinrichtung, welche zum Zurückstellen der Anker-Stößel-Baugruppe in ihre Ruheposition dient, in dem in den 7 und 8 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel nicht als Rückstellhebel, sondern als Rückstellfeder 122 ausgebildet. Die Rückstellfeder 122, welche als Schraubenfeder ausgebildet ist, ist platzsparend um den Stößel 103 herum angeordnet und gegen ein Magnetjoch 22, welches ortsfest im Gehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 angeordnet ist, abgestützt. Bei der Rückstellfeder 122 handelt es sich um eine schwach dimensionierte Schraubenfeder, deren Federkraft lediglich dazu ausreicht, die Anker-Stößel-Baugruppe von ihrer Ausgelöst-Position wieder in ihrer Ruheposition zurückzustellen. Während dieses Rückstellvorgangs wirken keinerlei magnetische Kräfte auf die Anker-Stößel-Baugruppe, da zu diesem Zeitpunkt der Schaltkontakt geöffnet und die Magnetspule 101 entsprechend unbestromt ist.
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Das Wiederverrasten der Halteeinrichtung 110 am distalen Ende des Ankers 102 beim Zurückstellen der Anker-Stößel-Baugruppe in die Ruheposition wird dabei durch die am distalen Ende des Ankers 102 ausgebildete Fase 105 erleichtert bzw. unterstützt. Durch die abgeschrägte Fase 105 werden die Federschenkel 111 beim Zurückstellen der Anker-Stößel-Baugruppe auseinander gedrückt, so dass die beiden an den freien Enden der Federschenkel 111 als Rastnoppen ausgebildeten Koppelelemente 114 leichter mit den als Rastnuten ausgebildeten Koppelstellen 104 des Ankers 102 formschlüssig koppelbar sind. Aufgrund ihrer schwachen Federkraft ist die Rückstellfeder 122 keinesfalls dazu geeignet, bei einer unterhalb des vordefinierten Strom-Schwellwertes bestromten Magnetspule 101 die Anker-Stößel-Baugruppe gegen die dabei wirkenden elektromagnetischen Kräfte in ihrer Ruheposition zu halten. Diese Funktion des Haltens der Anker-Stößel-Baugruppe in ihrer Ruheposition wird von der Halteeinrichtung 110 übernommen.
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In den 9 und 10 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung 100 in zwei verschiedenen Schaltzuständen schematisch dargestellt. 9 zeigt die Auslösevorrichtung 100 wiederum im „auslösebereiten“ Zustand, die Anker-Stößel-Baugruppe befindet sich dementsprechend in ihrer Ruheposition. Die Halteeinrichtung 110 ist über die beiden an den freien Enden der Federschenkel 111 als Rastnoppen ausgebildeten Koppelelemente 114 mit dem Anker 102 formschlüssig gekoppelt und hält diesen in seiner Ruheposition. 10 zeigt die Auslösevorrichtung 100 wiederum im „ausgelösten“ Zustand, die Anker-Stößel-Baugruppe befindet sich dementsprechend in ihrer Ausgelöst-Position. Die Halteeinrichtung 110 ist dementsprechend nicht mehr formschlüssig mit dem Anker 102 gekoppelt. Die Anker-Stößel-Baugruppe ist vollständig freigegeben, d.h. die Halteeinrichtung 110 ist vom Anker 102 entkoppelt und übt zu diesem Zeitpunkt keine Kraft mehr auf die Anker-Stößel-Baugruppe aus, welche diese in ihre Ruheposition zurückdrängen würde.
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Die Rückstelleinrichtung zum Zurückstellen der Anker-Stößel-Baugruppe in ihre Ruheposition ist wiederum als Rückstellhebel 121 ausgebildet, wie er bereits aus dem in den 1 bis 6 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel bekannt ist. Im Unterschied zu diesem ersten Ausführungsbeispiel weist die in den 9 und 10 dargestellte Auslösevorrichtung 100 des dritten Ausführungsbeispiel einen zusätzlichen mechanischen Kraftspeicher in Gestalt einer Druckfeder 106 auf, welcher gegen das Gehäuse 2 abgestützt ist und eine zusätzliche Kraft auf die Anker-Stößel-Baugruppe ausübt.
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Übersteigt nun der durch die Magnetspule 101 fließende elektrische Strom den vordefinierten Strom-Schwellwert - beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses - so wird die Anker-Stößel-Baugruppe aufgrund der hohen magnetischen Kräfte aus ihrer Ruheposition in Richtung ihrer Auslöst-Position bewegt. Aufgrund der hohen magnetischen Kräfte sowie der von der Druckfeder 106 auf den Anker 102 ausgeübten wird der federbelastete Formschluss zwischen dem Anker 102 und der Halteeinrichtung 110 gelöst. Im weiteren Verlauf beschleunigt die Druckfeder 106 die Anker-Stößel-Baugruppe zusätzlich in Richtung ihrer Ausgelöst-Position. Da die Bewegung der Anker-Stößel-Baugruppe während dieser gesamten Auslösebewegung durch die Druckfeder 106 unterstützt wird, wird die Bewegung schneller, der Impuls auf den Schaltkontakt 6 wird vergrößert. Dieser kann dadurch schneller geöffnet werden. Die Schaltmechanik wird früher ausgelöst, so dass der Kurzschlussstrom nicht so stark ansteigen kann. Das Schutzschaltgerät 1 wird dadurch thermisch weniger belastet, wodurch kleinere I2t-Werte sowie ein höheres Schaltvermögen erreicht werden.
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Die Druckfeder 106 kann dabei, wie in den 9 und 10 dargestellt, als Schraubenfeder ausgebildet sein. Die Verwendung anderer Federbauformen, beispielsweise Tellerfedern, ist jedoch ebenso möglich.
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In den 11 bis 15 sind weitere Ausführungsformen der Halteeinrichtung 110 schematisch dargestellt. Die in den 11 und 12 dargestellte Halteeinrichtung 110 weist ebenfalls einen u-förmigen Grundkörper mit zwei Federschenkeln 111 sowie einem die beiden Federschenkel 111 verbindenden Verbindungsbereich 112 auf. Im Unterschied zu den in den 1 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Halteeinrichtung 110 in dieser Ausführungsform jedoch um 90° gedreht, so dass der Verbindungsbereich 112 in einer Längserstreckungsrichtung der Anker-Stößel-Baugruppe nicht hinter, sondern neben dem Anker 102 angeordnet ist. Hierbei ist zu beachten, dass das distale Ende des Ankers 102, an dem die Koppelstelle(n) 104 angeordnet sind, in der Ruheposition aus der Magnetspule 101 herausragt, um eine Kopplung mit der Halteinrichtung 110 zu ermöglichen. Gegebenenfalls ist, wie in 11 dargestellt, der Körper des Ankers 102 hierfür entsprechend zu verlängern. Die prinzipielle Funktionsweise einer solchen, um 90° gedrehten Halteeinrichtung 110 entspricht jedoch der Funktionsweise der in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen realisierten Halteeinrichtung 110.
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Eine weitere Möglichkeit zur konstruktiven Gestaltung der Halteeinrichtung 110 stellt die Verwendung einer Ringfeder 116 dar, siehe 13. In diesem Fall ist die am distalen Ende des Ankers 102 angeordnete Koppelstelle 104 vorteilhafter Weise als umlaufende Ringnut ausgebildet, in die die Ringfeder vollständig, oder - wie in 13 dargestellt - abschnittsweise formschlüssig eingreift, um die Anker-Stößel-Baugruppe in ihrer Ruheposition zu halten. Die Einstellung der maximalen Haltekraft der als Ringfeder 116 ausgebildeten Halteeinrichtung 100 kann dabei sowohl über die Federhärte der Ringfeder 116 als auch über die Abschnittslänge derjenigen Bereiche der Ringfeder 116, welche mit der als Ringnut ausgebildeten Koppelstelle 104 den Formschluss bilden, erfolgen.
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Eine weitere Möglichkeit zur konstruktiven Gestaltung der Halteeinrichtung 110 ist in den 14 und 15 schematisch dargestellt. Anstelle eines u-förmigen Halteelements ist die Halteeinrichtung 110 durch eine federbeaufschlagte Rastkugel 117 gebildet. Die Rastkugel 117 wird in der Ruheposition der Anker-Stößel-Baugruppe mit Hilfe einer Rastfeder 118, welche über das Gehäuse 2 abgestützt ist, in die als Rastnut ausgebildete Koppelstelle 104 des Ankers 102 gedrückt, um diesen - und damit die Anker-Stößel-Baugruppe - bei elektrischen Strömen unterhalb des vordefinierten Strom-Schwellwertes in der Ruheposition zu halten. Zur Einstellung der maximalen Haltekraft können einerseits Rastfedern 118 unterschiedlicher Federhärte verwendet werden. Zum anderen ist die Verwendung mehrerer derartiger federbeaufschlagter Rastkugeln 117 möglich. Darüber hinaus kann die maximale Haltekraft auch durch eine Veränderung der Querschnittsgeometrie der als Rastnut ausgebildeten Koppelstelle 104 verändert werden, um ein Herausgleiten der Rastkugel 117 aus der ihr zugeordneten Koppelstelle 104 zu erleichtern oder zu erschweren.
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Die in den 11 bis 15 dargestellten Ausführungsformen der Halteeinrichtung 110 sind dabei mit einzelnen Elementen der in den 1 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispielen, beispielsweise der Verwendung einer Rückstellfeder 122 oder einer zusätzlichen Druckfeder 106, kombinierbar und somit nicht auf die in den 11 bis 15 dargestellten Kombinationen beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schutzschaltgerät
- 2
- Gehäuse
- 3
- Betätigungselement
- 4
- Festkontakt
- 5
- Bewegkontakt
- 6
- Schaltkontakt
- 7
- Kopplungsbügel
- 8
- Bewegkontaktträger
- 9
- Eingangsklemme
- 10
- Ausgangsklemme
- 11
- Frontseite
- 12
- Befestigungsseite
- 13
- Litze
- 14
- Lichtbogen-Löschkammer
- 15
- Löschblech
- 16
- Kontakthorn
- 17
- Leitschiene
- 18
- Vorkammerbereich
- 19
- Auslösehebel
- 20
- Bimetallelement
- 21
- Rückstellkontur
- 22
- Joch
- 100
- Auslösevorrichtung
- 101
- Magnetspule
- 102
- Anker
- 103
- Stößel
- 104
- Koppelstelle
- 105
- Fase
- 106
- Druckfeder
- 110
- Halteeinrichtung
- 111
- Federschenkel
- 112
- Verbindungssteg
- 113
- Einstellschraube
- 114
- Koppelelement
- 115
- Litze
- 116
- Ringfeder
- 117
- Rastkugel
- 118
- Feder
- 121
- Rückstellhebel
- 122
- Rückstellfeder
