DE102022206195A1

DE102022206195A1 - Niederspannungs-Schutzschaltgerät

Info

Publication number: DE102022206195A1
Application number: DE102022206195.0A
Authority: DE
Inventors: Jesco Doyen; Alexander Hager; Thomas Lohr; Bernhard Schmid
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2022-06-21
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2023-12-21
Also published as: WO2023247255A1

Abstract

Das erfindungsgemäße Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) weist ein Isolierstoffgehäuse (2) sowie eine Zustandsanzeigevorrichtung auf, welche ein an einer Außenseite des Isolierstoffgehäuses (2) angeordnetes, zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbares Betätigungselement (10) sowie zumindest ein innerhalb des Isolierstoffgehäuses (2) ortsfest angeordnetes erstes Leuchtmittel aufweist. Das Betätigungselement (10) weist einen ersten lichtleitenden Abschnitt (11) mit einer ersten Einstrahlfläche (12) und einer ersten Austrittsfläche (13) auf. Dabei ist in der ersten Position des Betätigungselements (10) die erste Einstrahlfläche (12) unmittelbar benachbart zu dem ersten Leuchtmittel angeordnet, wobei die erste Austrittsfläche (13) von außen sichtbar ist. Die Statusanzeige, d.h. die Zustandsanzeigevorrichtung, wird somit in das Betätigungselement (10) integriert. Dies führt zu einer Reduktion der Bauteile, wodurch wiederum weniger Bauraum im Inneren des Isolierstoffgehäuses (2) benötigt wird. Dadurch wird das Packaging, d.h. die Anordnung der einzelnen Baugruppen und Komponenten im Inneren des deutlich vereinfacht, wodurch weitere Funktionalitäten in das Schutzschaltgerät integriert werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Niederspannungs-Schutzschaltgerät mit einem Isolierstoffgehäuse sowie einer Zustandsanzeigevorrichtung zur Anzeige des aktuellen Betriebszustandes des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes.
Mit dem Begriff „Niederspannung“ sind elektrische Spannungen von bis zu 1000 Volt Wechselspannung oder bis zu 1500 Volt Gleichspannung gemeint. Insbesondere sind Spannungen gemeint, die größer sind als die Kleinspannung - mit Werten von bis zu 50 Volt Wechselspannung bzw. bis zu 120 Volt Gleichspannung.
Mit dem Begriff „Niederspannungsstromkreis“ bzw. „Niederspannungsnetz“ oder „Niederspannungsanlage“ sind Stromkreise mit Nennströmen bzw. Bemessungsströmen von bis zu 125 Ampere, spezifischer bis zu 63 Ampere gemeint. Insbesondere sind hiermit Stromkreise mit Nennströmen bzw. Bemessungsströmen von bis zu 40 Ampere, 32 Ampere, 25 Ampere, 16 Ampere oder 10 Ampere gemeint. Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn-, Bemessungs- oder/und Abschaltströme gemeint, d.h. derjenige Strom, der im Normalfall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw. bei dem der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie ein Schutzschaltgerät, Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter.
Elektromechanische Schutzschaltgeräte - beispielsweise Leistungsschalter, Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter sowie Lichtbogen- bzw. Brandschutzschalter - dienen der Überwachung sowie der Absicherung eines elektrischen Stromkreises und werden insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente in elektrischen Energieversorgungs- und Verteilnetzen eingesetzt. Zur Überwachung und Absicherung des elektrischen Stromkreises wird das Schutzschaltgerät über zwei oder mehrere Anschlussklemmen mit einer elektrischen Leitung des zu überwachenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden, um bei Bedarf den elektrischen Strom in der jeweiligen überwachten Leitung zu unterbrechen. Das Schutzschaltgerät weist hierzu zumindest einen Schaltkontakt auf, der bei Auftreten eines vordefinierten Zustandes - beispielsweise bei Erfassen eines Kurzschlusses oder eines Fehlerstromes - geöffnet werden kann, um den überwachten Stromkreis vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen. Derartige Schutzschaltgeräte sind auf dem Gebiet der Niederspannungstechnik auch als Reiheneinbaugeräte bekannt.
Leistungsschalter sind dabei speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter (sogenannter LS-Schalter), welcher auch als „Miniature Circuit Breaker“ (MCB) bezeichnet wird, stellt in der Elektroinstallation eine sogenannte Überstromschutzeinrichtung dar und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher und Anlagen vor Überlast, beispielsweise vor Beschädigung der elektrischen Leitungen durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes. Sie sind dazu ausgebildet, einen zu überwachenden Stromkreis im Falle eines Kurzschlusses oder bei Auftreten einer Überlast selbsttätig abzuschalten und damit vom übrigen Leitungsnetz zu trennen. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter werden daher insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente zur Überwachung und Absicherung eines elektrischen Stromkreises in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt. Leitungsschutzschalter sind aus den Druckschriften DE 10 2015 217 704 A1 , EP 2 980 822 A1 , DE 10 2015 213 375 A1 , DE 10 2013 211 539 A1 oder auch EP 2 685 482 B1 prinzipiell vorbekannt.
Zur Unterbrechung einer einzigen Phasenleitung wird in der Regel ein einpoliger Leitungsschutzschalter verwendet, welche üblicher Weise eine Breite von einer Teilungseinheit (entspricht ca. 18mm) aufweist. Für dreiphasige Anschlüsse werden (alternativ zu drei einpoligen Schaltgeräten) dreipolige Leitungsschutzschalter eingesetzt, welche dementsprechend eine Breite von drei Teilungseinheiten (entspricht ca. 54mm) aufweisen. Jedem der drei Phasenleiter ist dabei ein Pol, d.h. eine Schaltstelle zugeordnet. Soll zusätzlich zu den drei Phasenleitern auch noch der Neutralleiter unterbrochen werden, spricht man von vierpoligen Geräten, welche vier Schaltstellen aufweisen: drei für die drei Phasenleiter sowie einen für den gemeinsamen Neutralleiter.
Daneben existieren kompakte Leitungsschutzschalter, welche bei einer Gehäusebreite von nur einer Teilungseinheit zwei Schaltkontakte für je eine Anschlussleitung, d.h. entweder für zwei Phasenleitungen (Kompaktleitungsschutzschalter vom Typ 1+1) oder für eine Phasenleitung und den Neutralleiter (Kompaktleitungsschutzschalter vom Typ 1+N), bereitstellen. Derartige Kompakt-Schutzschaltgeräte in Schmalbauweise sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2004 034 859 A1 , EP 1 191 562 B1 oder EP 1 473 750 A1 prinzipiell vorbekannt.
Ein Fehlerstromschutzschalter ist eine Schutzeinrichtung zur Gewährleistung eines Schutzes gegen einen gefährlichen Fehlerstrom in einer elektrischen Anlage. Ein derartiger Fehlerstrom - welcher auch als Differenzstrom bezeichnet wird - tritt auf, wenn ein spannungsführendes Leitungsteil einen elektrischen Kontakt gegen Erde aufweist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Person ein spannungsführendes Teil einer elektrischen Anlage berührt: in diesem Fall fließt der Strom als Fehlerstrom durch den Körper der betreffenden Person gegen die Erdung ab. Zum Schutz gegen derartige Körperströme muss der Fehlerstromschutzschalter bei Auftreten eines derartigen Fehlerstroms die elektrische Anlage schnell und sicher allpolig vom Leitungsnetz trennen. Im Allgemeinen Sprachgebrauch werden anstelle des Begriffs „Fehlerstromschutzschalter“ auch die Begriffe FI-Schutzschalter (kurz: FI-Schalter), Differenzstromschutzschalter (kurz: DI-Schalter) oder RCD (für „Residual Current Protective Device“) gleichwertig verwendet.
Zur Erfassung eines derartigen Fehler- bzw. Differenzstromes wird die Größe des Stromes in einer zu einem elektrischen Verbraucher hinführenden Leitung, beispielsweise einer Phasenleitung, mit der Größe des Stromes in einer vom elektrischen Verbraucher zurückführenden Leitung, beispielsweise eines Neutralleiters, mit Hilfe eines sogenannten Summenstromwandlers verglichen. Dieser weist einen ringförmigen Magnetkern auf, durch den die Primärleiter (hin- und rückführende elektrische Leitungen) hindurchgeführt sind. Der Magnetkern selbst ist mit einem Sekundärleiter bzw. einer Sekundärwicklung umwickelt. Im fehlerstromfreien Zustand ist die Summe der zu dem Verbraucher hinfließenden elektrischen Ströme gleich der Summe der vom Verbraucher zurückfließenden elektrischen Ströme. Werden die Ströme vektoriell, d.h. richtungsbezogen bzw. vorzeichenbehaftet, addiert, so folgt hieraus, dass die vorzeichenbehaftete Summe der elektrischen Ströme in den Hin- und Rückleitungen im fehlerstromfreien Zustand gleich Null ist: im Sekundärleiter wird kein Induktionsstrom induziert. Im Unterschied dazu ist im Falle eines Fehler- bzw. Differenzstromes, der gegen Erde abfließt, die im Summenstromwandler erfasste Summe der hin- beziehungsweise zurückfließenden elektrischen Ströme ungleich Null. Die dabei auftretende Stromdifferenz führt dazu, dass an der Sekundärwicklung eine der Stromdifferenz proportionale Spannung induziert wird, wodurch ein Sekundärstrom in der Sekundärwicklung fließt. Dieser Sekundärstrom dient als Fehlerstromsignal und führt nach Überschreiten eines vorbestimmten Wertes zum Auslösen des Schutzschaltgerätes und infolgedessen - durch Öffnen des zumindest einen Schaltkontaktes des Schutzschaltgerätes - zur Abschaltung des entsprechend abgesicherten Stromkreises.
Bei Fehlerstromschutzschaltern wird ferner zwischen netzspannungsabhängigen und netzspannungsunabhängigen Gerätetypen unterschieden: während netzspannungsabhängige Fehlerstromschutzschalter eine Steuerungselektronik mit einem Auslöser aufweisen, die zur Erfüllung ihrer Funktion auf eine Hilfs- oder Netzspannung angewiesen ist, benötigen netzspannungsunabhängige Fehlerstromschutzschalter zur Realisierung der Auslösefunktion keine Hilfs- oder Netzspannung, sondern weisen zur Realisierung der netzspannungsunabhängigen Auslösung in der Regel einen etwas größeren Summenstromwandler auf, wodurch ein größerer Induktionsstrom in der Sekundärwicklung erzeugt werden kann.
Lichtbogen- bzw. Brandschutzschalter werden zur Erfassung von Störlichtbögen, wie sie an einer defekten Stelle einer elektrischen Leitung - beispielsweise einer lockeren Kabelklemme oder aufgrund eines Kabelbruchs - auftreten können, verwendet. Tritt der Störlichtbogen elektrisch in Reihe zu einem elektrischen Verbraucher auf, so wird der normale Betriebsstrom im Regelfall nicht überschritten, da er durch den Verbraucher begrenzt wird. Aus diesem Grund wird der Störlichtbogen von einer herkömmlichen Überstromschutzeinrichtung, beispielsweise einer Schmelzsicherung oder eines Leitungsschutzschalters, nicht erfasst. Zur Ermittlung, ob ein Störlichtbogen vorliegt, werden durch den Brandschutzschalter sowohl der Spannungsverlauf als auch der Stromverlauf über die Zeit gemessen und hinsichtlich der für einen Störlichtbogen charakteristischen Verläufe analysiert und ausgewertet. In der (englischsprachigen) Fachliteratur werden derartige Schutzeinrichtungen zur Erfassung von Störlichtbögen als „Arc Fault Detection Device“ (abgekürzt: AFDD) bezeichnet. Im nordamerikanischen Raum ist die Bezeichnung „Arc Fault Circuit Interrupter“ (abgekürzt: AFCI) geläufig.
Daneben existieren auch Gerätebauformen, bei denen die Funktionalität eines Fehlerstrom-Schutzschalters mit der Funktionalität eines Leitungsschutzschalters kombiniert wird: derartige kombinierte Schutzschaltgeräte werden im Deutschen als FI/LS oder im englischsprachigen Raum als RCBO (für Residual current operated Circuit-Breaker with Overcurrent protection) bezeichnet. Diese Kombigeräte haben im Vergleich zu getrennten Fehlerstrom- und Leitungsschutzschaltern den Vorteil, dass jeder Stromkreis seinen eigenen Fehlerstrom-Schutzschalter aufweist: Normalerweise wird ein einziger FehlerstromSchutzschalter für mehrere Stromkreise verwendet. Kommt es zu einem Fehlerstrom, werden somit in Folge alle abgesicherten Stromkreise abgeschaltet. Durch den Einsatz von RCBOs wird nur der jeweils betroffene Stromkreis abgeschaltet.
Die neueste Entwicklung betrifft Leitungsschutzschalter, welche eine halbleiterbasierte elektronische Unterbrechungseinheit aufweisen, d.h. der elektrische Stromfluss des Niederspannungsstromkreises wird über Halbleiterbauelemente respektive Halbleiterschalter geführt, die entweder den elektrischen Stromfluss unterbrechen oder leitfähig geschaltet werden können, um den elektrischen Stromfluss zu ermöglichen. Derartige halbleiterbasierte Schutzschaltgeräte werden auch als „Solid State Circuit Breaker“, kurz SSCB, bezeichnet. Halbleiterbasierte Schutzschaltgeräte unterbrechen, im Sinne eines Abschaltvorganges, den über den Stromkreis geführten elektrischen Strom nahezu unverzögert, inner-halb von ps. Die für die Initiierung eines Abschaltvorgangs erforderlichen Abschaltkriterien - beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses, einer elektrischen Überlast oder eines Störlichtbogens - basieren üblicherweise auf der Ermittlung und Auswertung des über den Stromkreis geführten Strom-Istwertes.
All diesen Schutzschaltgerätetypen ist gemein, dass sie an einer Gehäuseaußenseite ein Betätigungselement aufweisen, mit dem das jeweilige Schutzschaltgerät von Hand ein- oder ausgeschaltet werden kann. Mit anderen Worten: durch Betätigung des Betätigungselements wird der der Stromfluss des mit Hilfe des jeweiligen Schutzschaltgerätes überwachten Stromkreises unterbrochen oder gewährleistet. Der Schaltzustand des Schutzschaltgerätes ist dabei anhand der Stellung des Betätigungselements erkennbar. Können mehrere Auslöseereignisse - beispielsweis ein Kurzschluss, eine elektrische Überlast oder das Auftreten eines Störlichtbogens - zu einer Unterbrechung des gesicherten Stromkreises führen, soll neben dem Schaltzustand des Schutzschaltgerätes auch der Grund für die Auslösung angezeigt werden. Einige Schutzschaltgeräte verfügen hierzu über eine Statusanzeige, welche an einer für einen Betrachter im eingebauten Zustand von außen sichtbaren Stelle an der Gehäuseaußenseite platziert ist. Insbesondere bei kompakten Schutzschaltgeräten gehen derartige Statusanzeigen jedoch aufgrund des hierfür erforderlichen Bauraumes mit Einschränkungen bei der Gestaltung des inneren Aufbaus des Schaltgerätes einher. Ferner sind Öffnungen in der Gehäuseaußenseite eines Schutzschaltgerätes gegen Umwelteinflüsse wie Schmutz oder Feuchtigkeit zu schützen, um die Funktionsfähigkeit des Schutzschaltgerätes nicht zu beeinträchtigen.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Möglichkeit einer Zustandsanzeige für ein Schutzschaltgerät bereitzustellen, welches die vorstehend genannten Nachteile überwindet oder zumindest verbessert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Niederspannungs-Schutzschaltgerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Niederspannungs-Schutzschaltgerätes sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Niederspannungs-Schutzschaltgerät weist ein Isolierstoffgehäuse sowie eine Zustandsanzeigevorrichtung auf, welche ein an einer Außenseite des Isolierstoffgehäuses angeordnetes, zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbares Betätigungselement sowie zumindest ein innerhalb des Isolierstoffgehäuses ortsfest angeordnetes erstes Leuchtmittel aufweist. Das Betätigungselement weist einen ersten lichtleitenden Abschnitt mit einer ersten Einstrahlfläche und einer ersten Austrittsfläche auf. Dabei ist in der ersten Position des Betätigungselements die erste Einstrahlfläche unmittelbar benachbart zu dem ersten Leuchtmittel angeordnet, wobei die erste Austrittsfläche von außen sichtbar ist.
Unter den Begriff „Niederspannungs-Schutzschaltgerät“ fallen Reiheneinbaugeräte, wie beispielsweise die einleitend beschriebenen Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter. Diese weisen ein Betätigungselement auf, welches zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position manuell betätigbar ist, um das Schutzschaltgerät per Hand ein- bzw. auszuschalten.
Mit Hilfe der Zustandsanzeigevorrichtung wird die Statusanzeige des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes in das Betätigungselement integriert. Auf diese Weise wird weniger Bauraum im Inneren des Isolierstoffgehäuses benötigt, wodurch das Packaging, d.h. die Anordnung der einzelnen Baugruppen und Komponenten des Schutzschaltgerätes im Inneren des Isolierstoffgehäuses - insbesondere bei kompakten Schutzschaltgeräten - deutlich erleichtert wird, wodurch weitere Funktionalitäten in das Schutzschaltgerät integriert werden können.
Weiterhin sind für die erfindungsgemäße Gestaltung der Zustandsanzeigevorrichtung aufgrund der Integration in das Betätigungselement auch weniger Bauteile erforderlich, was einerseits wiederum der Platzproblematik zugutekommt, andererseits die Bauteil-, Lagerhaltungs- und Logistikkosten senkt. Darüber hinaus sind auch keine Öffnungen oder Durchbrüche an der Gehäuseaußenseite erforderlich, so dass der dadurch bedingte Aufwand für die Abdichtung entfällt, um die Anforderungen an die Schutzklasse des jeweiligen Schutzschaltgerätes zu erfüllen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist das Isolierstoffgehäuse eine Frontseite, eine der Frontseite gegenüberliegende Befestigungsseite, sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende Schmal- und Breitseiten auf, wobei das Betätigungselement in dem Isolierstoffgehäuse um eine in Normalenrichtung der Breitseiten orientierte Drehachse drehbeweglich gelagert ist.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes ist das Betätigungselement an der Frontseite des Isolierstoffgehäuses angeordnet.
Neben in einer Längsrichtung verschiebbaren Betätigungselementen stellt die drehbare Lagerung des Betätigungselements eine einfach zu realisierende Alternative dar. Durch die Anordnung des Betätigungselements an der der Befestigungsseite gegenüberliegenden Frontseite ist sichergestellt, dass das Betätigungselement im montierten Zustand einfach zu bedienen ist.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes ist das erste Leuchtmittel als mehrfarbiges Leuchtmittel ausgebildet.
Unter einem „mehrfarbigen Leuchtmittel“ ist zu verstehen, dass das Leuchtmittel mehrere Farbzustände annehmen kann, welche einzeln ansteuerbar sind. Beispielsweise kann das Mehrfarben-Leuchtmittel, beispielsweise eine Mehrfarben-LED, je nach Ansteuerung entweder einen Rotton oder einen Gelbton emittieren. Auf diese Weise können in der ersten Position des Betätigungselements verschiedene Zustände, z.B. unterschiedliche Auslöse-Zustände des Schutzschaltgerätes wie ein Kurzschluss oder eine elektrische Überlast angezeigt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist das Betätigungselement einen weiteren lichtleitenden Abschnitt mit einer weiteren Austrittsfläche, welche in der zweiten Position des Betätigungselements von außen sichtbar ist, auf.
In der zweiten Position des Betätigungselements ist somit die weitere Austrittsfläche sichtbar, d.h. für einen von außen auf das Schaltgerät blickenden Betrachter optisch wahrnehmbar, während die erste Austrittsfläche, welche in der ersten Position des Betätigungselements sichtbar ist, in der zweiten Position durch das Isolierstoffgehäuse verdeckt und somit für einen auf das Schaltgerät blickende Betrachter nicht mehr sichtbar ist. Dementsprechend ist die weitere Austrittsfläche in der ersten Position des Betätigungselements durch das Isolierstoffgehäuse verdeckt und somit für den Beobachter nicht sichtbar. Auf diese Weise können beide Schaltzustände des Betätigungselements für einen von außen auf das Schaltgerät blickenden Betrachter optisch angezeigt werden, wobei entweder der eine oder der andere Schaltzustand, nicht aber beide Schaltzustände gleichzeitig angezeigt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist der weitere lichtleitende Abschnitt eine weitere Einstrahlfläche auf, welche versetzt zur ersten Einstrahlfläche angeordnet ist.
Auf diese Weise kann - je nach Schaltstellung des Betätigungselements, d.h. je nachdem, ob sich das Betätigungselement in der ersten Position oder in der zweiten Position befindet - ein ortsfest im Isolierstoffgehäuse angeordnetes, gemeinsames Leuchtmittel verwendet werden, um beide Einstrahlflächen zu „bedienen“, d.h. zu beleuchten.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist der weitere lichtleitende Abschnitt eine weitere Einstrahlfläche auf, welche mit der ersten Einstrahlfläche zumindest teilweise überlappt. Hierdurch wird die Anzahl an konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten des Betätigungselements mit den darin integrierten lichtleitenden Abschnitten deutlich erhöht.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist die Zustandsanzeigevorrichtung ein zweites Leuchtmittel auf, welches innerhalb des Isolierstoffgehäuses angeordnet ist, derart, dass in der zweiten Position des Betätigungselements die erste und/oder die zweite Einstrahlfläche unmittelbar benachbart zu dem zweiten Leuchtmittel angeordnet ist.
Die zweite Position des Betätigungselements zeichnet sich dadurch aus, dass nur die weitere Austrittsfläche von außen sichtbar ist. Die Verwendung eines zweiten Leuchtmittels erlaubt dabei eine flexible Gestaltung des Betätigungselements mit den darin integrierten lichtleitenden Abschnitten.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes ist das zweite Leuchtmittel als mehrfarbiges Leuchtmittel ausgebildet.
Unter dem Begriff „mehrfarbiges Leuchtmittel“ ist zu verstehen, dass das jeweilige Leuchtmittel mehrere Farbzustände, beispielsweise rot oder gelb, annehmen kann. Als Leuchtmittel kommt hierfür beispielsweise eine Mehrfarben-LED in Betracht. Auf diese Weise können bei ein- und derselben Schalterstellung des Betätigungselements, also entweder in der ersten Position oder in der zweiten Position, mehrere Zustände des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes, beispielsweise einer Auslösung aufgrund eines Kurzschlusses oder einer elektrischen Überlast, indiziert, d.h. angezeigt werden.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:

1 und 2 schematische Darstellungen eines aus dem Stand der Technik bekannten Niederspannungs-Schutzschaltgerätes in verschiedenen Ansichten;
3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes;
4 eine schematische Detaildarstellung des erfindungsgemäßen Betätigungselements zu 3;
5 und 6 schematische Darstellungen der Schaltzustände des Betätigungselements nach 3 und 4;
7 und 8 schematische Darstellungen der Schaltzustände des Betätigungselements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
9 und 10 schematische Darstellungen der Schaltzustände des Betätigungselements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
11 und 12 schematische Darstellungen der Schaltzustände des Betätigungselements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

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.
In den 1 und 2 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1, genauer: ein Fehlerstromschutzschalter, in verschiedenen Ansichten schematisch dargestellt. Das Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 weist bei einer Breite (B) von zwei Teilungseinheiten (TE) ein Isolierstoffgehäuse 2 mit einer Frontseite 3, einer der Frontseite 3 gegenüberliegenden Befestigungsseite 4, sowie die Front- und die Befestigungsseite 3, 4 verbindenden Schmalseiten 5 und Breitseiten 6 auf. 1 zeigt dabei eine Sicht auf die Frontseite 3, 2 eine perspektivische Schrägansicht des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1.
Im Kopfbereich der Frontseite 3 ist ein Betätigungselement 10 zur manuellen Betätigung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 angeordnet, mit dessen Hilfe das Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 manuell betätigt, d.h. ein- und ausgeschaltet werden kann. Das Betätigungselement 10 kann hierzu zwischen einer ersten Position, der EIN-Position (siehe 1 und 2) und einer zweiten Position, der AUS-Position, von Hand hin und her bewegt werden. Neben dem Betätigungselement 10 weist das Isolierstoffgehäuse 2 zwei kleine Anzeigeöffnungen 8 auf, um den Betriebszustand des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 anzuzeigen - beispielsweise ob das Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 aufgrund eines Kurzschlusses, einer elektrischen Überlast oder eines Fehlerstromes ausgelöst worden ist. Diese Anzeige ist in der Regel mittels geeigneter Leuchtmittel realisiert, welche hinter den Anzeigeöffnungen - entweder direkt oder mittels Lichtleitern - in dem Isolierstoffgehäuse 2 angeordnet sind.
Weiterhin ist im Kopfbereich der Frontseite 3 unmittelbar unterhalb des Betätigungselements 10 eine Prüftaste 7 angeordnet, mit deren Hilfe die Funktionsfähigkeit der Auslösung im Falle eines Erdfehlerstroms überprüft werden kann. In einem unteren Schulterbereich der Frontseite 3 sind ferner zwei Klemmschrauben 9 zu sehen, mit deren Hilfe externe elektrische Anschlussleiter (nicht dargestellt) sicher mit dem Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 elektrisch leitend verbunden werden können.
3 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1.
Hierbei handelt es sich wiederum um einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Isolierstoffgehäuse 2 mit einer Breite B von zwei Teilungseinheiten, dessen grundlegender Aufbau im Wesentlichen dem des vorstehend beschriebenen Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 entspricht. Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 weist das erfindungsgemä-ße Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 jedoch keine in der Frontseite 3 ausgebildete Anzeigeöffnungen mehr auf. Stattdessen ist eine Zustandsanzeigevorrichtung zur Anzeige des jeweiligen Betriebszustandes des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 in das Betätigungselement 10 integriert.
In 4 ist daher das erfindungsgemäße Betätigungselement 10 in einer Detaildarstellung schematisch dargestellt. Das Betätigungselement 10 weist einen walzenförmigen Grundkörper 14 auf, welcher im Isolierstoffgehäuse 2 drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse des Grundkörpers 14 in Normalenrichtung der Breitseiten 6 orientiert ist. An den Grundkörper 14 ist ein Betätigungsgriff 15 radial abstehend angeformt. Über den Betätigungsgriff 15 ist das Betätigungselement 10 zwischen der ersten Position (EIN-Position) und der zweiten Position (AUS-Position) manuell von Hand betätigbar.
Weiterhin ist in den Grundkörper 14 des Betätigungselements 10 ein erster lichtleitender Abschnitt 11 integriert, welcher eine erste Einstrahlfläche 12 sowie eine erste Austrittsfläche 13 aufweist. Innerhalb des Isolierstoffgehäuses 2 ist ein erstes Leuchtmittel 20 (siehe 5 und 6), beispielsweise eine Leuchtdiode, ortsfest angeordnet. Befindet sich das Betätigungselement 10 wie in 3 dargestellt in der ersten Position, so kommt die erste Einstrahlfläche 12 unmittelbar neben dem ersten Leuchtmittel zu liegen, so dass vom ersten Leuchtmittel emittiertes Licht über die erste Einstrahlfläche 12 in den ersten lichtleitenden Abschnitt 11 eingekoppelt werden kann. Die erste Austrittsfläche 13 befindet sich dabei in der in 3 dargestellten Position, so dass sie für einen auf die Frontseite 3 blickenden Betrachter optisch gut wahrnehmbar ist.
Befindet sich das Betätigungselement 10 hingegen in der zweiten Position (AUS-Position, in 3 würde dabei der Betätigungsgriff 15 in Richtung der Prüftaste 7 bewegt), so ist die erste Einstrahlfläche 12 nicht mehr unmittelbar benachbart zum ersten Leuchtmittel angeordnet, so dass über das erste Leuchtmittel kein Licht in den ersten lichtleitenden Abschnitt 11 eingekoppelt werden kann. Ferner ist auch die erste Austrittsfläche 13 nicht von einem auf die Frontseite 3 blickenden Betrachter sichtbar, da sie in dieser Position durch Teile des Isolierstoffgehäuses 2, genauer: durch den unteren Kopfbereich der Frontseite 3, verdeckt ist.
Zur besseren Informationsübermittlung kann die Austrittsfläche 13 auch mit einem zur Stellung des Betätigungselements 10 passenden Symbol bedruckt sein. Ferner besteht die Möglichkeit, als erstes Leuchtmittel ein mehrfarbiges Leuchtmittel, beispielsweise eine Mehrfarben-LED, zu verwenden, welches mehrere Farbzustände annehmen kann, um in der ersten Position des Betätigungselements 10 verschiedene (Auslöse-)Zustände des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 anzeigen zu können.
In den 5 und 6 ist das in 4 perspektivische dargestellte Betätigungselement 10 in seiner Position im Isolierstoffgehäuse 2 abstrahiert in verschiedenen Schaltpositionen jeweils in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. 5 zeigt dabei Betätigungselement 10 in der ersten Position (EIN-Position), 6 in der zweiten Position (AUS-Position) .
Das erste Leuchtmittel 20 ist ortsfest im Isolierstoffgehäuse 2 angeordnet und befeindet sich in der in 5 dargestellten ersten Position des Betätigungselements 10 in unmittelbarer Nähe zur ersten Einstrahlfläche 12 des ersten lichtleitenden Abschnitts 11. Sobald das erste Leuchtmittel 20 Licht emittiert, wird dieses über den ersten lichtleitenden Abschnitts 11 zur ersten Austrittsfläche 13 geleitet und dort abgestrahlt, so dass es von einem von außen auf die Frontseite 3 blickenden Beobachter optisch wahrgenommen werden kann.
Befindet sich hingegen das Betätigungselement 10 in der in 6 dargestellten zweiten Position, so befeindet sich die erste Einstrahlfläche 12 nicht mehr in unmittelbarer Nähe des ersten Leuchtmittels 20, weswegen vom ersten Leuchtmittels 20 emittiertes Licht nicht in den ersten lichtleitenden Abschnitts 11 eingekoppelt werden kann. Weiterhin ist auch die erste Austrittsfläche 13 von einem auf die Frontseite 3 blickenden Beobachter nicht mehr optisch wahrnehmbar, da durch die Drehung des Betätigungselements 10 um seine Drehachse D im Uhrzeigersinn die erste Austrittsfläche 13 nunmehr hinter der Frontseite 3 des Isolierstoffgehäuses 2 zu liegen kommt und dadurch - unabhängig davon, ob Licht in den ersten Lichtleiter 11 eingekoppelt wird - von außen nicht mehr wahrnehmbar ist.
In den 7 und 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Betätigungselements 10 des erfindungsgemäßen Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 schematisch dargestellt. Die 7 und 8 zeigen dabei - analog zu den Darstellungen der 5 und 6 - das Betätigungselement 10 in zwei verschiedenen Schaltpositionen: die erste Position (EIN-Position) ist dabei in 7, die zweite Position (AUS-Position) in 8 dargestellt.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist das Betätigungselement 10 einen vom ersten lichtleitenden Abschnitt 11 verschiedenen, zweiten lichtleitenden Abschnitt 21 auf, dessen Einstrahlfläche mit der ersten Einstrahlfläche 12 zusammenfällt. Der zweite lichtleitende Abschnitt 21 weist eine zweite Austrittsfläche 23 auf, welche in der in 7 dargestellten ersten Position (EIN-Position) durch die Frontseite 3 des Isolierstoffgehäuses 2 verdeckt wird, in der in 8 dargestellten zweiten Position (AUS-Position) jedoch aufgrund der veränderten Drehlage des Betätigungselements 10 von einem von außen auf die Frontseite 3 blickenden Betrachter optisch wahrnehmbar ist. Um in der in 8 dargestellten Drehlage (zweite Position, AUS-Position) sichtbares Licht in den zweiten lichtleitenden Abschnitt 21 einkopppeln zu können, weist das Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 ein zweites Leuchtmittel 30 auf, welches im Isolierstoffgehäuse 2 derart ortsfest angeordnet ist, dass die erste Einstrahlfläche 12 in der zweiten Position des Betätigungselements 10 in umittelbarer Nähe zu dem zweiten Leuchtmittel 30 befindet, siehe 8. Die erste Austrittsfläche 21 ist in der zweiten Position von der Frontseite 3 des Isolierstoffgehäuses 2 verdeckt, so dass sie von einem von außen auf die Frontseite 3 blickenden Betrachter optisch nicht wahrnehmbar ist.
Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Einstrahlflächen des ersten lichtleitenden Abschnitts 11 und des zweiten lichtleitenden Abschnitts 21 zusammenfallen. Erfindungsgemäß wäre es ebenso möglich, dass der zweite lichtleitenden Abschnitts 21 eine eigene, von der ersten Einstrahlfläche 11 räumlich separierte zweite Einstrahlfläche aufweist. Die 9 und 10 zeigen hierzu ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem auch der zweite lichtleitende Abschnitt 21 über eine eigene, von der ersten Einstrahlfläche 12 räumlich separierte Einstrahlfläche, die zweite Einstrahlfläche 22, verfügt.
Darüber hinaus ist es möglich, dass lediglich ein einziges Leuchtmittel benötigt wird, welches sowohl Licht über die erste Einstrahlfläche 12 in den ersten lichtleitenden Abschnitt 11 als auch über die zweite Einstrahlfläche 22 in den zweiten lichtleitenden Abschnitt 21 einkoppelt. Hierzu müsste lediglich die räumliche Lage der ersten Einstrahlfläche 12 in der ersten Position des Betätigungselements 10 mit der räumliche Lage der zweiten Einstrahlfläche 22 in der zweiten Position des Betätigungselements 10 übereinstimmen, um das Licht über die jeweilige Einstrahlfläche 12 bzw. 22 in den ersten bzw. zweiten lichtleitenden Abschnitt 11 bzw. 21 einzukoppeln. In den 11 und 12 ist hierzu ein viertes Ausführungsbeispiel des Betätigungselements 10 schematisch dargestellt. Die beiden lichtleitenden Abschnitte 11 und 21 sind dabei entlang der Drehachse D des walzenförmigen Grundkörpers 14 hintereinander angeordnet, d.h. der erste lichtleitende Abschnitt 11 verläuft in den Darstellungen der 11 und 12 zumindest im mittleren Bereich vor dem zweiten lichtleitenden Abschnitt 21. Die erste und zweite Einstrahlfläche 12, 22 sowie die erste und zweite Austrittsfläche 13, 23 können dabei in Richtung der Drehachse D über die gesamte Breite des walzenförmigen Grundkörpers 14 verlaufen.
Mithilfe des Betätigungselements 10 können an der Frontseite 3 eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 zusätzlich zu den mechanischen Gerätezustandsanzeigen ON und OFF, welche durch die Position des Betätigungselements 10 ablesbar sind, weitere Statusanzeigen mittels an der Frontseite 3 anzeigbarer Lichtsignale angezeigt werden. Diese mittels eines in den Grundkörper des Betätigungselements 10 integrierten Lichtleiters realisierte Statusanzeigen sind dabei in die Gerätefront integriert, wodurch die Dichtigkeit des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 gewährleistet ist.
Im Gegensatz zu einer Anordnung einer oder mehrerer Leuchtmittel im Inneren des Isolierstoffgehäuses 2, um ein Lichtsignal direkt oder indirekt mittels zugeordneter Lichtleiter über eine Öffnung in der Frontseite 3 zur Anzeige zu bringen, sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung weniger Bauteile und Montageschritte erforderlich, was einerseits die Herstellkosten reduziert und andererseits das Packaging, d.h. die Anordnung der Komponenten im Inneren des Isolierstoffgehäuses 2, deutlich erleichtert. Auch der Aufwand, der mit der Abdichtung zusätzlicher Gehäuseöffnungen verbunden wäre, kann bei Einhaltung der jeweiligen Schutzklasse entfallen.
Bei dem erfindungsgemäßen Betätigungselement 10 kann auf die Geometrie und Struktur des ursprünglichen Betätigungselements zurückgegriffen werden, in das lichtleitende Elemente integriert werden. Ggf. erforderliche Lichtumlenkungen im Inneren des Betätigungselements 10 sind über Prismen oder andere hierfür geeignete Konturen realisierbar. Alternativ kann auch das gesamte Betätigungselement 10 selbst als lichtleitendes Element ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Niederspannungs-Reiheneinbaugerät
2: Isolierstoffgehäuse
3: Frontseite
4: Befestigungsseite
5: Schmalseite
6: Breitseite
7: Prüftaste
8: Anzeigeöffnung
9: Klemmschraube
10: Betätigungselement
11: erster lichtleitender Abschnitt
12: erste Einstrahlfläche
13: erste Austrittsfläche
14: Grundkörper
15: Betätigungsgriff
20: erstes Leuchtmittel
21: zweiter lichtleitender Abschnitt
22: zweite Einstrahlfläche
23: zweite Austrittsfläche
30: zweites Leuchtmittel
B: Breite
D: Drehachse
TE: Teilungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015217704 A1 [0005]
EP 2980822 A1 [0005]
DE 102015213375 A1 [0005]
DE 102013211539 A1 [0005]
EP 2685482 B1 [0005]
DE 102004034859 A1 [0007]
EP 1191562 B1 [0007]
EP 1473750 A1 [0007]

Claims

Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1), - mit einem Isolierstoffgehäuse (2) und - mit, einer Zustandsanzeigevorrichtung, welche ein an einer Außenseite des Isolierstoffgehäuses (2) angeordnetes, zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbares Betätigungselement (10) sowie zumindest ein innerhalb des Isolierstoffgehäuses (2) ortsfest angeordnetes erstes Leuchtmittel aufweist, - wobei das Betätigungselement (10) einen ersten lichtleitenden Abschnitt (11) mit einer ersten Einstrahlfläche (12) und einer ersten Austrittsfläche (13) aufweist, - wobei in der ersten Position des Betätigungselements (10) die erste Einstrahlfläche (12) unmittelbar benachbart zu dem ersten Leuchtmittel (20) angeordnet, wobei die erste Austrittsfläche (13) von außen sichtbar ist.
Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) nach Anspruch 1, wobei das Isolierstoffgehäuse (2) eine Frontseite (3), eine der Frontseite (3) gegenüberliegende Befestigungsseite (4), sowie die Front- und die Befestigungsseite (3, 4) verbindende Schmal- und Breitseiten (5, 6) aufweist, wobei das Betätigungselement (10) in dem Isolierstoffgehäuse (2) um eine in Normalenrichtung der Breitseiten (6) orientierte Drehachse (D) drehbeweglich gelagert ist.
Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) nach Anspruch 2, wobei das Betätigungselement (10) an der Frontseite (3) des Isolierstoffgehäuses (2) angeordnet ist.
Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Leuchtmittel (20) als mehrfarbiges Leuchtmittel ausgebildet ist.
Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Betätigungselement (10) einen weiteren lichtleitenden Abschnitt mit einer weiteren Austrittsfläche aufweist, welche in der zweiten Position des Betätigungselements (10) von außen sichtbar ist.
Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) nach Anspruch 5, wobei der weitere lichtleitende Abschnitt eine weitere Einstrahlfläche aufweist, welche versetzt zur ersten Einstrahlfläche angeordnet ist.
Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) nach Anspruch 5, wobei der weitere lichtleitende Abschnitt eine weitere Einstrahlfläche aufweist, welche mit der ersten Einstrahlfläche zumindest teilweise überlappt.
Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Zustandsanzeigevorrichtung ein zweites Leuchtmittel aufweist, welches innerhalb des Isolierstoffgehäuses (2) angeordnet ist, derart, dass in der zweiten Position des Betätigungselements (10) die erste und/oder die zweite Einstrahlfläche (12) unmittelbar benachbart zu dem zweiten Leuchtmittel (20) angeordnet ist.
Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) nach Anspruch 8, wobei das zweite Leuchtmittel als mehrfarbiges Leuchtmittel ausgebildet ist.