DE1513242C - Überstromschutz Schnappschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überstromschutz-Schnappschalter .mit einem Unterbrecherkontaktstückpaar, dessen bewegliches Kontaktstück von einem zwischen zwei Endlagen beweglichen, federnden Metallstreifen getragen ist, der in Rieh-Hing auf eine erste Endlage vorgespannt und durch eine von einem elektrischen Widerstandselement im kalten Zustand ausgeübte Spannung entgegen seiner Vorspannung in der zweiten Endlage gehalten ist, in der das bewegliche Kontaktstück das feste Gegenkontaktstück berührt, bei welchem Überstromschutz-Schnappschalter der Metallstreifen bei einer be-stimmten Erwärmung des Widerstandselementes in seine erste Endlage unter Trennung der Kontakt-- , stücke umschnappt. · -

Bei einem derartigen bekannten Schnappschalter (USA.-Patentschrift 2133 309) wird der federnde Metallstreifen durch einen elektrischen .Widerstandsdraht im kalten Zustand in der zweiten Endlage gehalten. Bei Erhitzung des Widerstandsdrahts und der dadurch gegebenen Verringerung der vom Widerstandsdraht ausgeübten Zugspannung bewegt sich der Metallstreifen unter der Wirkung seiner Vorspannung in die erste Endlage. Kühlt sich der Widerstandsdraht ab, so wird der Metallstreifen in die zweite Endlage zurückgeführt und der Stromkreis wieder geschlossen.

Eine derartige Arbeitsweise ist jedoch in vielen' Fällen unzweckmäßig. Beim Auftreten eines Überstroms ist es nämlich im allgemeinen erwünschter, daß der Schnappschalter lediglich den Stromkreis unterbricht, ihn jedoch nicht erneut nach Abkühlung des Widerstandsclementes einschaltet. Die Einschaltung soll vielmehr meist von Hand (etwa nach einer vorhergehenden Überprüfung des Stromkreises) erfolgen.

Ein anderer bekannter temperaturabhängiger Schnappschalter (deutsche Auslegeschrift 1067 912) enthält eine Schnapp-Platte aus elektrisch leitendem Federmaterial mit einer quer verlaufenden Sicke, wobei die Schnapp-Platte aus einer ersten Endlage, in der sie um die Sicke gebogen ist, durch einen Heizdraht bei dessen Erwärmung in eine zweite Endlage, in der sie entlang einer Linie senkrecht zur Sicke gebogen ist, umschnappbar ist. Abgesehen von der Sperrigkeit dieses Schalters hat-er auch den Nachteil, daß nach Abkühlen des Heizdrahts die Schnapp-Platte in ihre Ausgangstage zurückschnappt und den Stromkreis wieder schließt.

Dieser Nachteil des Zurückspringens in die Ausgangslage tritt ebenfalls bei einem weiteren bekannten Schnappschalter auf (USA.-Patentschrift 2 761931), bei dem am Mittelteil einer Schnapp-Piatte, die ein bewegliches Kontaktstück trägt, ein Widerstandsdraht befestigt ist. Bei Erhitzung des Widerstandsdrahts gibt dieser der Vorspannung des Mittelteils der Schnapp-Platte nach, so daß die andere Endlage eingenommen wird. --

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Schnappschalter der eingangs genannten Art so abzuwandeln, daß er nach seinem öffnen infolge Stromdurchfluß durch das Widerstandselement nur von Hand wieder geschlossen werden kann. .

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die bei der Abkühlung des erhitzten Widerstandsclementes in der ersten Endlage auftretende Zugspannung gleichsinnig zur Vorspannung des Mctailstreifens wirkt.
" Auf diese Weise wird der Metallstreifen in seiner ersten Endlage unter Trennung der Kontaktstücke gehalten, so daß der .Schaltstromkreis nicht von selbst geschlossen wird. .

Das Verharren des Metallstreifens eines Schnappschalters war zwar - bereits bekannt (USA.-Patentschrift .2 948 787). Der „.Metallstreifen ist dort an , einem Bimetall-Widerstandselement befestigt, das an beiden, ^Enden ortsfest . eingespannt sowie einer Druckspannung ausgesetzt ist, wodurch der Metall-. streifen in der einen Endlage gehalten wird. Bei Erwärmung biegt sich das Widerstandselement in die entgegengesetzte Richtung durch, so daß die Trennung der Kontaktstücke erfolgt.

Dieser bekannte Schalter ist stark von der Umgebungstemperatur abhängig. Da nämlich die Betätigungstemperatur des Widerstandselementes wegen des Bimetalls bei etwa 150° C liegt, wird dessen Betätigungsstrom durch die Umgebungstemperatur leicht beeinflußt. Aus diesem Grund muß-bei diesem Schalter eine besondere Einrichtung zur Umgebungstemperaturkompensation vorgesehen sein. Außerdem hat das Widerstandsclement wegen des--^ Bimetalls eine relativ große Wärmekapazität, so dalP-^ es nicht unmittelbar nach dem Umschnappen in die ^. Schließstellung zurückgebracht werden kann." ;,'

Die Erfindung kann dadurch vorteilhaft weiter- { gebildet werden, daß das bewegliche Kontaktstück j am freien. Ende des Metallstreifens angeordnet ist ;'-. und daß das als Widerstandsdraht' ausgebildete SViderstandselcment am freien Ende des Metall-.Streifens angreift. . . ■■·..

: Durch die Ausbildung des Widerstandselementes als Widerstandsdraht kann dieses nach einem Stromdurchfluß rasch wieder abkühlen, so daß im Vergleich zu bekannten Ausführungen mit Bimetallelementen, die eine beträchtliche Abkühlzeit aufweisen, eine schnellere Rückstellung "möglich ist. Ebenso wird dadurch die Ansprechempfindlichkeit des Schnappschalters erhöh^weil bereits bei geringer Wärmcent wicklung der VWderstandsdraht-seine Lage ändert. . ."' /

Es ist ferner zweckmäßig, daß der Metallstreifen in seinem mittleren Bereich das bewegliche Kontakt-, stück trägt und an seinen beiden Enden in Aufnahmeteilen gehalten ist, daß das als Widerstands- ^rdraht ausgebildete Widerstandselement ,an einem der beiden Aufnahmeteile angreift und daß das feste Kontaktstück etwa im Bereich des freien Endes eines im wesentlichen mit U-förmigem Querschnitt ausgebildeten federnden Streifens aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist.

Schließlich kann eine besondere Rückstelleinrichtung vorgesehen sein, durch die das bewegliche Kontaktstück nach einer Kontaktstücktrennung wieder auf das feste Kontaktstück bewegbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

Fig. I einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schalter in der Schließlage der Kontaktstücke,

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend Fig. 1, jedoch in der Oftenstellung der Kontaktstücke,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den in dem erfmdungsgemäßen Schalter benutzten beweglichen Metallstreifen,

F i g. 4 eine Draufsicht auf einen anderen beweglichen Metallstreifen der Ausführung gemäß Fig. I,

Fig. 5 einen Schnitt durch ein zweites. Ausführungsbeispiel des Schalters nach der Erfindung in der Schließlage der Kontaktstiicke,

Fig. 6 einen Schnitt entsprechend Fig. 5, jedoch in der Oifenstellung der Kontaktstiicke, - - ■-■■'■■

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Schalter gemäß Fig. 5 bei abgenommener Schutzabdeckung. _.

Das .in den Fig. 1 bis 4 dargestellte erste Aus-';.'.._ führungsbeispiel des. Schalters nach der Erfindung enthält eine aus -elektrischem Isoliermaterial be- ίο stehende Grundplatte 1. Das eine Ende eines Widerstandsdrahts 2 ist etwa, in der Mitte des Verbindungs- ; Steges eines U-förmigen beweglichen Metallstreiferis 4 aus elektrisch leitendem, federndem Material (F i g. 3) befestigt. ■ _: \ . . ' ~ . - .'·_'■ ^: '■■'■";

Ein bewegliches Kontaktstück S₁ ist am Verbindungssteg des beweglichen Metallstreifens 4 an _;-einer Stelie nahe dem Befestigüngsende des Widerstandsdrahts 2 angebracht. Der federnd bewegliche _:. Metallstreifen 4 ist so vorgespannt, daß er normaler- soweise die in Fig. 2 mit voll ausgezogenen Linien dargestellte, nach unten gebogene Form einnimmt.... Am Ende jedes Schenkels des U-förmigen Metalistreifens 4 ist ein Loch 4' vorgesehen. Der bewegliche Metallstreifen 4 wird durch Niete 7 unter Zwischenfügung eines Isolierblockes 6 an der Grundplatte 1 befestigt. Ein feststehendes Kontaktstück S.> ist mit einem abgebogenen Ansatz an der Grundplatte 1 festgenietet; sein unteres Ende ragt aus der Grundplatte 1 heraus und bildet eine Anschlußi:ahneL₂. .'. · ■ ■ :, ..·.■,■ ■ . . ■ ■

Ein Ü-förmig ausgebildeter, beweglicher Streifen 5 aus federndem Metall, der schmaler als der bewegliche Metallstreifen 4 ausgebildet ist, weist an seinen Enden gleichfalls Löcher 5' auf, durch die er über dem Metallstreifen 4 liegend am Isolierblock 6 mittels der Niete 7. befestigt wird. : %■

Das freie Ende des beweglichen Streifens 5 weist vom Metallstreifen 4 einen gewissen Abstand auf und trägt zwei Betätigungsenden 8. Das andere Ende des Widerstandsdrähts 2 ist am Isolierblock 6 festgelegt und nach unten zur Verbindung mit einer Anschlußfahne L₁ geführt. Eine Schutzhaube 9 umschjießt die erwähnten Bauteile. Ein Rückstelldruckknopf 3, der unter der Wirkung einer Druckfeder 10--sieht, greift ;lurch den mittleren Teil der oberen Seite der Schutzhaube 9 hindurch.

Bei dem erfindungsgemäßen Schalter steht der Widerstandsdraht 2 unter Spannung, so daß der J-förmig geformte, federnde Metallstreifen 4 in •ine seiner normalen Vorspannung entgegengesetzte Richtung gebogen ist, so daß ein hinreichender Kon-.aktdruck zwischen dem feststehenden Kontakttiick S₂ und dem beweglichen Kontaktstück S₁ im lormalen Betriebszustand gewährleistet ist (Fig. 1).

Tritt nun bei- geschlossenen Kontaktstücken S₁, S₂ ■in Überstrom auf, so hat die zunehmende Ervärmung des Widerstandsdrahts 2 eine Ausdehnung lesselben zur Folge. Erreicht der Widerstandsdraht 2 -ine bestimmte Länge, so wird der federnde Metalltreifen 4 über seine Totpunktlage gedrückt und chnappt schlagartig in seine normale, nach unten orgespannte Lage um, in der die Schließstellung wischen den Kontaktstücken S₁ und S₂ unterbrochen ■■?t (F ι g. 2). Dieser Arbeitspunkt, in dem bei einem ■iberstrom der Umschaltvorgang auftritt, läßt sich urch Einstellung der Spannung des Widerstands- !rahts 2 auf den gewünschten Wert bringen.

Zur Rückstellung des Schalters in seine Lage ge- ■ maß Fig. 1 muß lediglich der Rückstelldruckknopf3"' gedrückt werden, so daß der federnde Streifen 5 auf den Metallstreifen 4 drückt.' Bei diesem Nieder- · drücken berühren die Betätigühgsenden 8 des Streifens5 die nach oben gebogenen.Schenkel des Metallstreifens 4 und drücken diese nach unten, so daß der Metallstreifen 4 wieder über seine Totpunkt- ^v lage gedruckt wird und schlagartig in die in Fig. 2 strichpunktiert dargestellte Lage umschnappt. Wird der Rückstelldruckknopf 3 dann freigegeben und durch die gespannte Druckfeder 10 angehoben, so kehren der federnde Metallstreifen 4 Und 'der Streifen 5 durch ihre eigene Federkraft in ihre ursprüngliche Lage zurück, so daß das Kontaktstück S₁ erneut am Kontaktstück S₂ anliegt. Im Augenblick, in dem der Rückstelldruckknopf 3 zur Rückstellung des Schalters niedergedrückt wird, wird der Metallstreifen 4 zwar aus der in Fig. 2 voll ausgezogen' dargestellten Lage in die strichpunktiert dargestellte Lage gebracht, das bewegliche Kontaktstück S₁.. berührt jedoch noch nicht das Kontaktstück ^„sondern nähert sich diesem erst dann, wenn der" Rückstelldruckknopf 3 losgelassen wird und sich nach oben bewegt.' Der beschriebene, durch, einen Über-, strom hervorgerufene Stromunterbrechüngsvorgang erfolgt auch bereits während der Aufwärtsbewegung -,. des Rückstelldruckknopfes 3, nachdem die Kontaktstücke S₁, S, wieder geschlossen worden sind. Der Schalter besitzt also auch eine Freiauslösung, die eine Behinderung des Ausschaltvorganges durch ; den Rückstelldruckknopf 3 ausschließt. .. : ^: ν· ν ·

Das in den Fig. 5 bis 7 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält eine Grundplatte 101 aus elektrischem Isolierstoff: Ein beweglicher Metallstreifen 103 aus elektrisch leitendem, federndem Material ist so Vorgespannt, daß er nor,-., malerweise, wie aus F i g. 6" ersichtlich, ■ nach oben ' gewölbt ist. Er trägt ein Kontaktstück S₁, das etwa in der Mitte des Metallstreifens^lOS" befestigt' ist. Ein Streifen 104, der einen etwa U-förmigen Querschnitt aufweist und aus federndem Metall besteht,-trägt in der Nähe seines einen Endes ein Kontaktstück-S₂, das dem Kontaktstück S₁ gegenüberliegt. Das': andere Ende dieses Streifens 104 ist mit einer An'-schlußfahne L., durch einen Niet an der Grundplatte 101 befestigt. "Der bewegliche Metallstreifen 103 ist mit seinen Enden in entsprechende Löcher.; an den Enden von' etwa V-förmigen'"" Aufnahmeteilen 112 und 113 aus federndem Metall gesteckt, die mit ihrem unteren Ende mittels Nieten an der Grundplatte 101 befestigt sind. Die Aufnahmeteile 112 -und 113 werden durch ihre eigene Federkraft nach außen gedrückt. Der Aufnahmeteil 112 ist von geringerer Flexibilität als der Aufnahmeteilll3.■ _{: Λ} :;,:;, ί

Ein Widerstandsdraht 102 ist" an seinem einen Ende an einem mittleren Teil 110 des Aufnnhmeteils 113 befestigt. . Das andere Ende des Widerstandsdrahts 102 ist an einem Ansatz 111 einer in der Grundplatte 101 angeordneten Anschlußfahne/., befestigt. Ein unter der Wirkung einer Druckfeder 107 stehender Rückstelldruckknopf 106 greift mit seinem unteren Ansatz 109 durch eine Schutzhaube 105 hindurch in ein Loch 114, das im federnden Metallstreifen 103 vorgesehen ist. Ein Anschlag 115 sichert den Rückstelldruckknopf 106 gegen ein Herausfallen aus der Schutzhaube 105.

Bei-dem darcestellten Ausführunsisbeisnic! ist der

Widerstandsdraht 102 so gespannt, daß der federnde Metallstreifen 103, der normalerweise (Fig. 6) nach oben gebogen ist, im entgegengesetzten Sinne gewölbt ist. Dabei liegt das bewegliche Kontaktstück S₁ unter Druck auf .dem feststehenden Kontaktstück S₂ auf (F i g. 5). In diesem Schaltzustand kann Strom von der Anschlußfahne L₁ über den Ansatz 111, den Widerstandsdraht 102, den mittleren Teil 110, den Aufnahmeteil 113, den federnden Metallstreifen 103, das Kontaktstück S₁, das Kontaktstück S„ und den federnden Streifen 104 zur anderen Anschlußfahne L₂ fließen. .

Tritt nun ein Überstrom auf, so bewirkt die im Widerstandsdraht 102 entwickelte Wärme eine Ausdehnung desselben. Bei einer bestimmten Länge des Widerstandsdrahts 102 wird der federnde Metallstreifen 103 über seine Totpunktlage gedrückt und schnappt schlagartig in seine nach oben vorgespannte Normallage zurück, in der die Kontaktstücke ,S₁ und S₁₁ getrennt sind (Fig. 6). Durch Einstellen der Spannung des Widerstandsdrahts 102 läßt sich der gewünschte Wert, bei dem ein Umschnappen des Metallstreifens 103 eintritt, einstellen.

Um den Schalter in seinen normalen Betriebszustand (F i g. 5) zurückzustellen, braucht lediglich der Rückstelldruckknopf 106 nach unten gedrückt zu werden. Dabei wird der das Kontaktstück S₂ tragende federnde Streifen 104 durch den unteren Ansatz 109 des Rückstclldruckknopfes 106 nach unten gedrückt. Ein am Rückstelldruckknopf 106 vorgesehener Ansatz 108 drückt ferner auf den Rand des Loches 114 und somit den federnden Metallstreifen 103 über seine Totpunktlage nach unten. Dabei schnappt dieser Metallstreifen 103 schlagartig in seine nach unten durchgebogene Lage. Wird anschließend der Rückstelldruckknopf 106 freigegeben, so bewegt er sich unter der Wirkung der gespannten Druckfeder 107 nach oben, so daß der federnde Streifen 104, dsr nach unten gedrückt war, in seine ursprüngliche Lage zurückkehrt. Die Kontaktstücke S₁ und S₂ nehmen dann die in F i g. 5 dargestellte Schließstellung ein. . Trifft man ferner die Anordnung so, daß der Stromfiuß durch den federnden Metallstreifen 103 der Stromrichtung durch den federnden Streifen 104 entgegengerichtet ist, wie dies die Pfeile in F i g. 5 zeigen, so bewirken die durch den Strom erzeugten elektrodynamischen Kräfte eine Schnappwirkung, wodurch eine rasche Trennung der Kontaktstücke bei hohen Kurzschlußströmen erreicht wird. Auch diese Ausführungsform des Schalters besitzt eine Freiauslösung.

Claims (4)

. Patentansprüche:

1. Überstromschutz-Schnappschaller mit einem

- Unterbrecherkontaktstückpaar, dessen' beweg- ■ liches. Kontaktstück von einem zwischen zwei Endlagen beweglichen, federnden Metallstreifen getragen ist, der in Richtung auf eine erste Endlage vorgespannt und durch eine von einem elektrischen Widerstandselement im kalten Zustand ausgeübte Spannung entgegen seiner Vorspannung in der zweiten Endlage gehallen ist, in der . das bewegliche Kontaktstück das feste Gegenkontaktstück berührt, bei welchem Überstromschutz-Schnappschalter der Metallstreifen bei einer bestimmten Erwärmung des Widerstandselemcnlcs in seine erste Endlage unter Trennung der Kontaktstücke umschnappt, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Abkühlung des erhitzten Widerstandselemenles in der ersten Endlage auftretende Zugspannung gleichsinnig zutS^ Vorspannung des Metallstreifens (4, 103) wirkt. Λ

2. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beweg- ί liehe Kontaktstück (5,) am freien Ende des j Metallstreifens (4) angeordnet ist und daß das / als Widerstandsdraht (2) ausgebildete Wider- ', · Standselement am freien Ende des Mctallstreifens (4) angreift. ■

3. Überstrom-Schnappschalter nach ^Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen (103) in seinem mittleren Bereich das bewegliche Kontaktstück (S₁) trägt und an seinen beiden Enden in Aufnahmeteilen (112, 113) 'gehalten ist, daß das als Widerstandsdraht (102) ausgebildete Widerstandselement an einem der beiden Aufnahmeteile angreift und daß das feste Kontaktstück (S₂) efwa im Bereich des freien Endes eines im wesentlichen mit ·' U-förmigem Querschnitt ausgebildeten, federnden Streifens (104) aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist. ' — ■ ■

4. Überstromschutz-Schnappschalter nach An^'_;._ spruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Rückstelleinrichtung, durch die das bewegliche Kontaktstück (S₁) nach einer Kontaktstücktrennung wieder auf das feste Kontaktstück (S₂) bewegbar ist.

Hierzu .1 Blatt Zeichnungen