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Die Erfindung betrifft einen Fehlerstrom- oder
FI-Schutzschalter mit einem Gehäuse
und mit einer Prüftaste,
die gehäuseintern
mit einem Federelement zur Tastenrückstellung zusammenwirkt. Unter Fehlerstrom-
oder FI-Schutzschalter wird hierbei auch ein Differenzstrom- bzw.
DI-Schutzschalter verstanden.
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Ein Fehlerstrom- oder FI-Schutzschalter dient
zur Sicherstellung des Schutzes gegen einen gefährlichen Körperstrom in einer elektrischen
Anlage. Ein solcher tritt beispielsweise dann auf, wenn eine Person
ein spannungsführendes
Teil einer elektrischen Anlage berührt. Der Fehlerstrom – oder auch Differenzstrom – fließt dann über die
Person als Körperstrom
gegen Erde ab. Die zum Schutz gegen gefährliche Körperströme eingesetzte Schutzeinrichtung
trennt bei Überschreiten
des sogenannten Auslösefehlerstroms
den betroffenen Stromkreis sicher und schnell vom Netz.
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Der Aufbau und die Funktionsweise
eines derartigen FI-Schutzschalters sind beispielsweise aus der
DE 196 34 439 A1 und
aus der
DE 195 13 029
A1 bekannt. Der FI- und der DI-Schutzschalter sind in ähnlicher
Art und Weise aus drei Baugruppen aufgebaut. In der Sekundärwicklung
eines Summenstromwandlers, durch dessen Wandlerkern alle stromführenden
Leiter eines Leiternetzes geführt sind,
wird im Fall eines Fehlerstroms ein Spannungssignal induziert, das
einen über
eine Auslösekreiselektronik
oder Auslöseschaltung
mit der Sekundärwicklung
verbundenen Auslöser
ansteuert. Der Auslöser
betätigt
daraufhin eine Schaltmechanik, mittels derer die Leiter des Leiternetzes
getrennt werden. Dabei ist die Auslöseschaltung des FI-Schutzschalters
ausschließlich
induktiv über
den Summenstromwandler an das Leiternetz gekoppelt. Er entnimmt
somit die zur Auslösung
notwendige Energie netzspannungsunab hängig aus dem Fehlerstrom selbst,
während
beim DI-Schutzschalter die Auslösung
netzspannungsabhängig
mittels einer Verstärkerschaltung
erfolgt, die galvanisch mit dem Leiternetz verbunden ist.
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Der FI-Schutzschalter weist zudem
zur Prüfung
dessen Einsatz- oder
Funktionsbereitschaft eine Prüftaste
auf, bei deren Betätigung
im Schutzschalter eine Kontaktstelle geschlossen und ein Prüfstromkreis
erzeugt wird. Dieser simuliert im Summenstromwandler einen Fehlerstrom
und öffnet
infolgedessen über
den Auslöser
und die Schaltmechanik die Hauptkontakte des Schutzschalters.
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Die mit deren Tastenkopf aus einem
Isolierstoffgehäuse
herausragende Prüftaste
ist zu deren Rückstellung üblicherweise
geräte-
oder gehäuseintern
mit federnden Kontaktteilen gekoppelt. Wie beispielsweise aus der
DE 40 11 680 A1 bekannt,
sind hierzu Drehfedern oder Federbleche vorgesehen.
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Aus der
DE 44 20 767 A1 ist es bekannt,
bei einer solchen Prüftastenanordnung
zusätzlich
zu einer als bewegliches Kontaktstück wirksamen Blattfeder eine
Spiralfeder und darüber
hinaus eine mit dieser verbundene Kontaktdruckfeder vorzusehen.
Eine derartige Federanordnung wird insbesondere dann eingesetzt,
wenn die Federwirkung einer einzelnen Spiralfeder für die Rückstellung
der Prüftaste
unzureichend ist.
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Aus der
DE 199 12 416 A1 ist die
Verwendung einer spiralförmigen
Druckfeder mit zwei Federschenkeln bekannt, von denen sich einer
am Tastenkopf der Prüftaste
abstützt.
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Nachteilig bei diesen bekannten Prüftastenanordnungen
ist einerseits die Tastenmontage beim Zusammenbau des FI-Schutzschalters.
Andererseits können,
insbesondere bei beengten Platzverhältnissen innerhalb des Schaltergehäuses oder
-gerätes, infolge
der Verwendung metallischer Federteile Kriech- und Luftstrecken verkürzt und
somit die erforderlichen oder vorgeschriebenen Kriech- bzw. Luftstrecken
zwischen elektrisch leitfähigen
und stromführenden
Teilen im Schutzschaltgerät
nicht mehr eingehalten werden.
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Aus der
DE 200 08 359 U1 sowie
der
DE 43 23 878 A1 sind
Tasten für
ein elektrisches Gerät
bekannt, an welche jeweils ein aus Kunststoff bestehendes Federelement
zur Tastenrückstellung
angeformt ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen FI-Schutzschalter
anzugeben, bei dem die genannten Nachteile vermieden sind. Insbesondere
soll ein FI- oder DI-Schutzschalter mit einer auch bei beengten
Platzverhältnissen
einfach montierbaren Prüftastenanordnung
bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu ist das zur Rückstellung der Prüftaste dienende
Federelement ein Kunststoffteil.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung ist das
Federelement an die zweckmäßigerweise
ebenfalls aus Kunststoff bestehende Prüftaste angeformt. Insgesamt
ist somit die Kunststoffprüftaste
derart ausgestaltet, dass sich einzelne Geometrien dieser Prüftaste an
einem gehäuseinternen
Gehäuseteil
oder einer entsprechenden Gehäusekontur
abstützen
können
und dadurch eine federnde Wirkung erzielt wird. Das Federelement
selbst kann dabei mäanderförmig oder
L-förmig
ausgebildet sein. Da hierdurch nur ein einzelnes Kunststoffteil
ohne leitende Metallteile verbaut werden muss, ergibt sich eine
besonders einfache Montierbarkeit der Prüftaste beim Zusammenbau des
Schutzschalters.
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Die einen Tastenkopf und einen Tastenschaft aufweisende
Prüftaste
ist zweckmäßigerweise
zumindest schaftseitig rahmenartig geformt, wobei dieser rahmenartige
Tastenschacht das Federelement aufnimmt. Bei einer vorzugsweise
L-förmigen
Prüftaste
bildet deren einer L-Schenkel den Tastenschaft, der seinerseits
an einer Gehäusewand
schiebebeweglich anliegt. Der zweite L-Schenkel bildet neben dem
eigentlichen Tastenkopf zumindest eine Anlageschulter aus, die im
Montageendzustand an einem zur Gehäusewand quer verlaufenden Gehäusekragen
anliegt. Dieser, eine Kragenausnehmung für den Tastenkopf aufweisende
Gehäusekragen
bildet somit gehäuseintern
einen Anschlag für
die Prüftaste.
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Die Prüftaste ist in besonders vorteilhafter Ausgestaltung
innerhalb des Gehäuses
mittels einer schiebebeweglichen Rastverbindung gehalten. Hierzu
eignet sich besonders eine domartige Gehäusekontur mit seitlich angeformten
Rasthaken oder Rastelementen, die diesen zugeordnete Rahmenseiten des
Tastenschaftes übergreifen.
Für einen
einfachen Zusammenbau sind die Rastelement mit Anlaufschrägen versehen, über die
die entsprechenden Rahmenseiten zur Herstellung der Rastverbindung hinübergleiten
können.
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Bei der Ausführungsform mit mäanderförmigem Federelement
verlaufen dessen Federwindungen zweckmäßigerweise etwa quer zu zwei
gegenüber
liegenden Rahmenlängsseiten
des nachfolgend auch als Schaftrahmen bezeichneten Tastenschaftes.
Dabei ist zweckmäßigerweise
eines der Federenden des Federelementes im Bereich des Tastenkopfes
an die Prüftaste
angeformt, während
das andere Federende des Federelementes innerhalb des Schaftrahmens
praktisch frei beweglich ist. Dieses bewegliche Federfreiende ist
im in das Gehäuse eingebauten
Montageendzustand der Prüftaste
gegen eine zweckmäßigerweise
innerhalb des Schaftrahmens liegende Gehäusekontur geführt.
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Bei der L-förmigen Ausführung des Federelementes ist
einer der L-Schenkel, vorzugsweise der vergleichsweise kurze Federschenkel
des Federelementes, an einer vom Tastenschaft abgewandten Stirnseite
des Tastenkopfes an diesen angeformt. Das dann wiederum mit der
Prüftaste
nicht verbundene Schenkelfreiende des vergleichsweise langen L-Schenkels
endet ebenfalls zweckmäßigerweise
innerhalb des Schaftrahmens und liegt dort vorzugsweise an der domartigen
Gehäusekontur
an deren dem Tastenkopf zugewandten Oberseite an. Bei dieser Variante
wird die Federwirkung dadurch erzielt, dass beim Niederdruck der
Prüftaste
der Winkel zwischen den beiden L-Schenkeln verkleinert und dabei eine
gewisse Federvorspannung in das Fe derelement eingebracht wird. Beim
Loslassen der Prüftaste wird
dann die Federkraft infolge der Vorspannung frei und drückt die
Prüftaste
in ihrer Ausgangsstellung zurück,
wobei dann die Gehäusekontur
als Widerlager für
das Federelement dient.
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Die Wirkungsweise der Prüftaste mit
mäanderförmigem Federelement
ist analog, indem dort beim Niederdrücken der Prüftaste in das Gehäuse hinein
die Abstände
zwischen den einzelnen Federwindungen verkleinert und dadurch die
für die
Rückstellung
der Prüftaste
in deren Ausgangs- oder Ruheposition erforderliche Federvorspannung
erzeugt wird.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile
bestehen insbesondere darin, dass durch den Einsatz einer Kunststofffeder
zur Rückstellung
einer Prüftaste
eines FI- oder DI-Schutzschalters einerseits ein hoher Vorfertigungsgrad
erreicht wird. Zudem ist bei einer einstückigen Ausführung der Prüftaste und
des Federelementes nur eine geringe Anzahl von Einzelteilen bereitzustellen,
die beim Zusammenbau des FI-Schutzschalters erforderlich sind. Dadurch
ist nicht nur der Montageaufwand erheblich reduziert. Vielmehr sind
durch die ausschließliche
Verwendung von Kunststoffteilen sowohl für die Prüftaste selbst, als auch für das Federelement
zur Tastenrückstellung
die vorgeschriebenen Kriech- und Luftstrecken eingehalten, da keine
zusätzlichen
Metallteile eingesetzt sind, die diese Kriech- oder Luftstrecken
verkürzen
könnten.
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Aufgrund des Fehlens von Metallteilen
für die Tastenrückstellung
ist somit ein Einbau der Prüftaste und
des Federelements auch bei einem Schutzschaltgerät mit beengten Platzverhältnissen
und geringen Abständen
zu stromführenden
Teilen an praktisch beliebigen Stellen problemlos möglich. Zudem ist
durch eine integrierte Schnapp- oder Rastfunktion eine erheblich
vereinfachte Montage möglich,
da kein Einbau zusätzlicher
Federn und deren Vorspannung erforderlich sind.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung eine Prüftaste mit daran angeformtem
L-förmigem
Federelement,
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2 ausschnittsweise
in perspektivischer Darstellung eine Gehäusehalbschale eines FI-Schutzschalters
mit eingeschnappter Prüftaste gemäß 1,
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3 in
einer Darstellung gemäß 1 eine alternative Ausführung der
Prüftaste
mit mäanderförmigem Federelement,
und
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4 eine
Prüftaste
gemäß 3 mit rahmenseitig angeformter
Tragplatte für
einen Schleifkontakt.
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Einander entsprechende Teile sind
in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in den Figuren dargestellte Prüftaste 1 weist
einen als Betätigungsknopf
dienenden Tastenkopf 2 und einen daran angeformten rahmenartigen Tastenschaft 3 auf.
Die dabei insgesamt L-förmig ausgebildete
Prüftaste 1 besteht
aus Kunststoff. Dabei bildet ein erster L-Schenkel 1a den
nachfolgend auch als Schaftrahmen bezeichneten Tastenschaft 3, während der
andere, hierzu etwa rechtwinklig verlaufende zweite L-Schenkel 1b unter
Bildung von Anlageschultern 2a, 2b den Tastenkopf 2 trägt.
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An die von den Anlageschultern 2a, 2b gebildete
Schulterkontur sind hierzu rechtwinklig verlaufende und einander
gegenüberliegende
Stützstege 4a bzw. 4b angeformt.
Diese, zusammen mit einer zwischen den Anlageschultern 2a, 2b verlaufenden Tastenwandung 5 der
Prüftaste 1 einen
etwa U-förmigen
Aufnahmeraum 6 bildenden Stützstege 4a und 4b gehen
in hierzu etwa rechtwinklig verlaufende Rahmenlängsstege 3a bzw. 3b des
Tastenschaftes 3 über.
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In den Aufnahmeraum 6 hinein
erstreckt sich ein kurzer L-Federschenkel 7a eines und
insgesamt L-förmigen
Federelementes 7, dessen anderer, vergleichsweise langer
L-Schenkel 7b sich freiendseitig in den Schaftrahmen 3 hinein
erstreckt. Die Länge des
vergleichsweise langen L-Federschenkels 7b ist dabei bestimmt
oder begrenzt durch die Länge
des den Prüfkopf 2 tragenden
L-Schenkels 1b der Prüftaste 1.
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Das Federelement 7 besteht – ebenso
wie die Prüftaste 1 – aus Kunststoff.
Freiend- oder stirnseitig ist der vergleichsweise kurze L-Schenkel 7a des
Federelementes 7 auf der dem Prüfkopf 2 abgewandten
Unterseite der Tastenwandung 5 im Bereich zwischen den
beiden Anlagenschultern 2a und 2b an die Prüftaste 1 angeformt.
Dadurch ist ein insgesamt aus Kunststoff bestehendes integrales
Prüftasten-Federteil 1, 7 gebildet.
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Der auf der dem Tastenkopf 2 der
Prüftaste 1 gegenüber liegenden
Rahmenquerseite durch einen sich zwischen den beiden Rahmenlängsstegen 3a und 3b erstreckenden
Rahmenquersteg 3c geschlossene Schaftrahmen 3 begrenzt
einen offenen Rahmeninnenraum 8, in dem in 1 ein Gehäuseteil oder eine Gehäusekontur 9 angedeutet
ist. An dieser Gehäusekontur 9 stützt sich
das Schenkelfreiende 10 des langen L-Schenkels 7b des
Federelementes 7 ab.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist diese Gehäusekontur 9 zweckmäßigerweise
ein rechteckiger oder quadratischer Gehäusedom. Der Gehäusedom 9 ist gehäuseintern
an eine Gehäusewand 11 einer
Gehäusehalbschale
des ansonsten nicht näher
dargestellten zweischaligen Gerätegehäuses eines
FI- oder DI-Schutzschalters 12 angeformt und ragt in den
Gehäuseinnenraum 13 hinein.
Die Gehäusehalbschale
ist durch die Gehäusewand 11 sowie
einen daran randseitig angeformten und zu dieser quer verlaufenden
Gehäusekragen 14 gebildet,
der die Gehäuseoberseite
oder Bedienseite des Schutzschalters 12 darstellt.
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In dem Gehäusekragen 14 ist eine
Ausnehmung 15 vorgesehen, die im Montageendzustand der
Prüftaste 1 im
Gehäuse 11, 14 vom
im Ausführungsbeispiel
quaderförmigen
Bedienknopf und damit vom Tastenkopf 2 nach außen hin
durchgriffen ist. Dabei liegen im in 2 gezeigten
Montageendzustand der Prüftaste
die Anlageschultern 2a und 2b der Prüftaste 1 am
die Kragenausnehmung 15 begrenzenden Gehäusekragen 14 gehäuseinnenseitig an.
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Das mit dem kurzen L-Federschenkel 7a an die
Prüftaste 1 angeformte
Federelement 7 liegt mit dessen Schenkelfreiende 10 des
langen L-Federschenkels 7b an der dem Tastenkopf 2 zugewandten Oberseite
der Gehäusekontur 9 an
dieser an.
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Beim Niederdrücken der Prüftaste 1 wird das an
diese angeformte Federelement 7 vorgespannt, indem der
Winkel zwischen dem kurzen L-Schenkel 7a und dem langen
L-Schenkel 7b des Federelementes 7 verringert
wird. Hierbei wird die Prüftaste 1 in Schaftlängsrichtung 16 in
das Schaltergehäuse 12 hineinbewegt,
wobei ein etwa parallel zum Rahmenquersteg 3c verlaufender
und gehäuseintern
gelagerter staubförmiger
Draht- oder Kontaktbügel 17 an dessen
mit der Prüftaste 1 zusammenwirkenden Freiende
betätigt
wird. Dieser, von einer an einen der Rahmenlängsstege 3b des Tastenschaftes 3 angeformten
Positioniernase 18 übergriffene
Drahtbügel 17 stellt
den eigentlichen Prüfkontakt
innerhalb des Schutzschalters 12 her.
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Zur Vereinfachung des Einbaus der
Prüftaste 1 in
die Gehäusehalbschale 12 ist
eine Rast- oder Schnappverbindung vorgesehen. Diese ist realisiert durch
zwei an gegenüber
liegenden Seiten der domartigen Gehäusekontur 9 angeformte
Rastelemente oder Rastnasen 19a und 19b. Diese übergreifen
die diesen jeweils zugewandten Rahmenlängsseiten 3a bzw. 3b des
Tastenschaftes 3 in verrastetem Zustand. Hierzu sind die
Rastelemente 19a, 19b mit Anlaufschrägen 20 ausgeführt, die
das Aufschnappen der Prüftaste
erleichtern.
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Sowohl während des Niederdrückens als auch
beim Freigeben der Prüftaste 1,
woraufhin diese aufgrund der Federkraft des Federelementes 7 infolge
der in diese eingebrachten Federvorspannung in die in 2 gezeigten Ausgangs- oder
Ruheposition zurückgestellt
wird, bilden die Rastelemente 19a, 19b eine Schiebeführung aus.
Dabei gleitet der den Tastenschaft 3 bildende L-Schenkel 1b der
Prüftaste 1 in
Schaftlängsrichtung 16 an
der Gehäusewand 11 entlang.
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Bei den Ausführungsformen gemäß den 3 und 4 ist die Prüftaste 1 grundsätzlich analog zur
Ausführungsform
gemäß den 1 und 2 aufgebaut. So ist die Prüftaste 1
wiederum L-förmig
ausgebildet, wobei der wiederum offene Schaftrahmen 3 eine
Gehäusekontur 9' aufnimmt. An
dieser Gehäusekontur 9' stützt sich
ein bei dieser Variante mäanderförmiges Federelement 7' mit dessen
innerhalb des Schaftrahmens 3 in Schaftlängsrichtung 16 beweglichen
Federfreiende 21 ab.
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Das mäanderförmige Federelement 7' ist ebenfalls
ein an die Prüftaste 1 angeformtes
Kunststoffteil, so dass wiederum ein integrales Prüftasten-Federteil 1, 7' aus Kunststoff
gebildet ist. Dazu ist das dem Federfreiende 21 gegenüber liegende
Federanschlussende 22 des Federelementes 7' am dem Rahmenquersteg 3c gegenüber liegenden
kopfseitigen Ende der Prüftaste 1 an
diese angeformt. Diese Formverbindung liegt dabei am der Tastenwandung 5 zugewandten
Stegende 23 des in der Darstellung gemäß den 3 und 4 linken
Rahmenlängsstegs 3b des
Schaftrahmens 3. Die bei dieser Ausführungsform als Platte ausgeführte Tastenwandung 5 überragt
dabei – wiederum
unter Bildung der Anlageschultern 2a und 2b – den insgesamt
ebenfalls quaderförmigen
Betätigungsknopf 24 des
Tastenkopfes 2 seitlich über die gesamte Rahmenbreite 3b des
Schaftrahmens 3. Die Anzahl der Federwindungen 25 des
mäanderförmigen Federelementes 7' ist dabei unter
Berücksichtigung
der für
eine Rückstellung
der Prüftaste 1 erforderlichen
Federkraft an die Schaftlänge 1 des
rahmenförmigen
Tastenschaftes 3 angepasst.
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Während
bei der Ausführungsform
gemäß 3 an den Rahmenquersteg 3c des
Tastenrahmens 3 wiederum eine Positioniernase 18 angeformt ist,
ist bei der Ausführungsform
gemäß 4 an dieser Stelle eine
Tragplatte 26 vorgesehen. Auf dieser, an den Tastenschaft 3 angeformten
Tragplatte 26 befindet sich ein etwa hutförmiger,
gewölbter
Schleifkontakt 27, dessen Schleifkontaktflächen 27a und 27b über die
Oberfläche
der Tragplatte 27 hinaus in den Gehäuseinnenraum 13 hineinragen.
Der blattfederartige Schleifkontakt 27, der scheitelaußenseitig auf
der Tragplatte 25 aufliegt, ist dort mittels eines Kunststoff-Formsteges 28 fixiert.
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Der Schleifkontakt 27 dient
zur Herstellung des Prüfkontaktes
beim Niederdrücken
der Prüftaste 1 – analog
zum Bewegungsablauf der Ausführungsform
gemäß den Varianten
nach 1 und 2 – in Schaftlängsrichtung 16.
Diese Schleifkontakt-Ausführung
eignet sich besonders bei einer sogenannten Kontaktpaarung, bei
der keine eigene Federwirkung für
die Rückstellung
der Prüftaste 1 vorgesehen
ist.
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Die Prüftaste 1 mit integriertem
Federelement 7, 7' in
Kunststoffausführung
kann auch bei im Gehäuseinnenraum 13 nur
geringem verfügbaren Einbauraum
und geringen Abständen
zu stromführenden
Teilen problemlos platziert werden. Die integrierte Schnappfunktion
zwischen der Gehäusewand 11 und
der Prüftaste 1 mittels
der im Ausführungsbeispiel
durch die, Rastelemente 19a und 19b realisierten
Rastverbindung ermöglicht
zudem eine besonders einfache Montage beim Einbau der Prüftaste 1 in
das Schutzschaltergehäuse 11, 14 und
damit insgesamt beim Zusammenbau des Schutzschalters 12. Aufgrund
der Kunststoffausführung
des Federelementes 7, 7', das zur Rückstellung der Prüftaste 1 nach
dessen zum Zwecke eines Funktionstestes des Schutzschalters 12 durchgeführten Betätigung dient, können erforderliche
Kriech- und Luftstrecken auch bei beengten Platzverhältnissen
im Gehäuse 11, 14 eines
FI- oder DI-Schutzschalter 12 zuverlässig eingehalten werden.