DE19914479A1 - Thermische Auslöseeinrichtung für Leitungsschutzschalter - Google Patents

Abstract

Eine thermische Auslöseeinrichtung für Leitungsschutzschalter besitzt einen in einem Tragkörper 11 verschiebbar gelagerten und aus diesem durch einen erweiterten Kammerabschnitt 12 vorstehenden Betätigungsstößel 14, der thermisch mittels einer im Kammerabschnitt 12 randseitig gehaltenen Bimetall-Schnappscheibenanordnung 18 ausrückbar ist, wobei in dem Kammerabschnitt 12 zur thermischen Auslösung ein stromdurchflossenes flächiges Heizelement 21 für die Bimetall-Schnappscheibenanordnung 18 vorgesehen ist. Die Bimetall-Schnappscheibenanordnung 18 wird ständig über die gesamte Fläche beheizt und erreicht daher vorteilhaft mit sehr geringer Verzugszeit die Temperatur des Heizelements 18, wodurch eine hohe Auslösesicherheit und ein schnelles Ansprechen gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Auslöseeinrichtung für Leitungsschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Eine derartige thermische Auslöseeinrichtung für einen Lei­ tungsschutzschalter ist bereits aus der EP-0 621 619 bekannt, bei der eine indirekte Beheizung für eine Bimetallschnapp­ scheibe dadurch vorgenommen wird, daß die von einer Erregerspu­ le stammende Wärme über das gut wärmeleitende Gehäuse des Trag­ körpers übertragen wird. Um bei dieser vorbekannten thermischen Auslöseeinrichtung eine Auslösesicherheit im vorgegebenen Grenzband zu verwirklichen, ist jedoch ein hoher Fertigungsauf­ wand im Bereich der Erregerspule erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine thermische Auslöseeinrichtung für einen Leitungsschutzschalter der ein­ gangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß er mit ver­ gleichsweise geringerem Fertigungsaufwand und kürzerer An­ sprechzeit arbeitet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 ge­ nannten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten Patentansprü­ chen zu entnehmen.

Gemäß der Erfindung wird somit eine thermische Auslöseeinrich­ tung für Leitungsschutzschalter mit einem in einem Tragkörper verschiebbar gelagerten und aus diesem durch einen erweiterten Kammerabschnitt vorstehenden Betätigungsstößel verfügbar ge­ macht, der thermisch mittels einer im Kammerabschnitt raumsei­ tig gehaltenen Bimetall-Schnappscheibenanordnung ausrückbar ist, wobei in dem Kammerabschnitt zur thermischen Auslösung ein flächiges Heizelement für die Bimetall-Schnappscheibenanordnung vorgesehen ist. Hierdurch wird eine außerordentlich einfach herstellbare und zu gestaltende wirkungsvolle Beheizung durch ein Heizelement erreicht, das gezielt seine Wärme auf die Bime­ tallschnappscheibe abzugeben vermag.

Dieses flächige Heizelement weist gemäß einer bevorzugten Aus­ gestaltung der Erfindung eine elektrische Widerstandsheizung auf und läßt sich dadurch außerordentlich klein bauend ausbil­ den. Das Heizelement ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zu der der Bimetall-Schnappscheibenanordnung abge­ wandten Seite gewölbt, um es an die Form der Bimetall-Schnapp­ scheibenanordnung vor Auslösung weitestgehend anzupassen.

Besonders günstig ist es für die vorgesehene Wärmeübertragung und die Montage des flächigen Heizelementes, wenn dieses scheibenförmig mit einem mittigen Durchlaß für den Betäti­ gungsstößel und diametral gegenüberliegenden randseitigen elektrischen Anschlußfahnen gebildet ist. Dabei sind die An­ schlußfahnen vorzugsweise an dem Rand des scheibenförmigen Hei­ zelements angeformt und erstrecken sich bevorzugt parallel zu­ einander senkrecht zur Rückseite des Heizelements. Hierdurch ergeben sich besonders kompakte Einbaubedingungen zum Befesti­ gen des Heizelements in dem Kammerabschnitt, wobei das flächige Heizelement in dem Kammerabschnitt bevorzugt mittels der durch eine rückseitige Kammerwand geführten Anschlußfahnen gehalten ist. Die Befestigung des Heizelements kann dabei entweder im Bereich der Anschlußfahnen selbst oder mittels eines Deckelran­ des vorgesehen sein, der den Kammerabschnitt des Tragkörpers verschließt.

Dieser Deckel dient gleichzeitig auch zur randseitigen Halte­ rung der Bimetallschnappscheibe derart, daß die Bimetall­ schnappscheibe ihre Schnappbewegung durchführen kann.

Das flächige Heizelement ist nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vor der Auslösung von der Bimetall- Schnappscheibenanordnung gleichmäßig beabstandet, um eine gute Wärmeübertragung zu erreichen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das flächi­ ge Heizelement mit Ausnehmungen derart gebildet, daß zwischen den Anschlußfahnen symmetrische Stromwege vorliegen. Vorzugs­ weise besitzt das Heizelement zwischen den Anschlußfahnen we­ nigstens zwei Durchbrechungen, die bevorzugt mit zwei nieren­ förmigen Ausnehmungen und einem in der Mitte zwischen den An­ schlußfahnen liegenden Quersteg mit mittigem Durchlaßring ge­ bildet sind.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beige­ fügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Überstromauslöser für Leitungsschutzschalter mit einer erfindungsgemäßen Ausbildung einer thermischen Auslöseeinrichtung;

Fig. 2 eine schematisierte Schnittdarstellung der thermi­ schen Auslöseeinrichtung im Bereich des Kammerab­ schnitts;

Fig. 3 eine Vorderansicht auf ein flächiges Heizelement; und

Fig. 4 eine linke Seitenansicht auf das in Fig. 3 gezeigte flächige Heizelement.

In Fig. 1 ist im Schnitt ein Überstromauslöser 10 gezeigt, der bei Leitungsschutzschaltern eingesetzt wird. Der Überstromaus­ löser 10 besteht aus einem rotationssymmetrischen hohlzylindri­ schen Tragkörper 11, an den sich ein im Durchmesser erweiterter Kammerabschnitt 12 anschließt, dessen offenes Ende mittels ei­ nes hohlen Deckels 13 geschlossen ist. In dem zylinderförmigen Tragkörper 11 ist ein Stößelführungskern 14 aus Eisen mit einer mittigen Bohrung im Bereich der Symmetrieachse des Tragkörpers 11 befestigt, in der ein Stößel 15 längs beweglich gelagert ist. Am hinteren Ende des Tragkörpers 11 ist in diesem ein längs beweglicher Anker 16 mit einer Bohrung zur Aufnahme des hinteren Endes des Stößels und einer Befestigungsfeder 17 vor­ gesehen, welche sich mit ihrem anderen Ende an dem Stößelfüh­ rungskern 14 abstützt.

In dem Kammerabschnitt 12 ist eine mit einer Scheibe gebildete Bimetall-Schnäppscheibenanordnung 18 randseitig gelagert, die in ihrer Mitte an einen am Stößel 15 angeformten Wulst 19 beim Umschnappen zur vorgesehenen Auslösung angreift. Zwischen der Schnappscheibenanordnung 18 und der Rückwand 20 des Kammerab­ schnitts 12 ist ein scheibenförmiges Heizelement 21 ortsfest in dem Kammerabschnitt 12 befestigt. Das flächige Heizelement 21 besitzt randseitig angeformte Anschlußfahnen 22 und 23, die sich senkrecht zur Rückseite des Heizelements zu einem nicht dargestellten elektrischen Anschluß erstrecken. Weggelassen ist in Fig. 1 zur Vereinfachung eine Erregerwicklung, durch die eine elektromagnetische Auslösung durch Bewegung des Ankers 13 vorgesehen ist.

In Fig. 2 sind unter Weglassung des Stößels 15 und des die Auf­ nahmekammer 12 nach vorn abschließenden Deckels 13 die Zuord­ nung zwischen der Bimetall-Schnappscheibenanordnung 18 und dem flächigen Heizelement 21 schematisiert dargestellt. Dabei ist ebenso, wie aus Fig. 4 ersichtlich, daß das flächige Heizel­ ement 21 eine zu seiner Rückseite gerichtete Wölbung aufweist, die vor Auslösung der Bimetallscheibe 18 annähernd der Wölbung der Bimetallscheibe 18 entspricht. Der Abstand a zwischen der Bimetallscheibenanordnung 18 und dem flächigen Heizelement 21 ist annähernd konstant. Die in Fig. 2 dargestellte Schnittan­ sicht der flächigen Heizeinrichtung ist nur schematisiert und kann statt dessen eine Ausbildung haben, wie in Fig. 3 in Draufsicht gezeigt.

In Fig. 3 besitzt das flächige Heizelement 21 eine kreisschei­ benförmige Gestaltung, bei der die Anschlußfahnen 22 und 23 randseitig angeformt sind und die Fläche des Heizelements 21 eine mittige Durchlaßöffnung 24 für den Stößel 15 mit einem umgebenden Ring 25 und seitlich erstreckenden Stegen 26 auf­ weist. Zwischen den Anschlußfahnen 22 und 23 sind symmetrische, annähernd nierenförmige Ausnehmungen 28 und 29 gebildet.

Die Gestaltung des flächigen Heizelements 21 mit entsprechenden Ausnehmungen ist jedoch nicht auf diese dargestellte Aus­ führungsform beschränkt, sondern kann auch weitere und anders konfigurierte Ausnehmungen besitzen. Des weiteren kann auch die Dicke des flächigen Heizelements über dessen Fläche zwischen den Anschlußfahnen 22 und 23 variieren, um den jeweiligen Wi­ derstandsheizungsbedürfnissen und der gewünschten optimalen Flächenabstrahlung mit größtmöglicher Abstrahlungswirkung Rech­ nung zu tragen. Dabei ist der Widerstand des Heizelements pas­ send zu der vom Bimetall benötigten Heizleistung auszulegen. Die Bimetall-Schnappscheibenanordnung wird ständig über die gesamte Fläche beheizt und erreicht daher mit sehr geringer Verzugszeit die Temperatur des Heizelements, wodurch die Aus­ lösung in den vorgegebenen Grenzbändern sicher erreicht wird. Dabei wird das Heizelement während des Auslösevorgangs nicht bewegt, und aufgrund des einfachen Aufbaus des Heizelements läßt sich die Montage mit einem einfachen Fügen verwirklichen.

Claims (11)

1. Thermische Auslöseeinrichtung für Leitungsschutzschalter mit einem in einem Tragkörper (11) verschiebbar gelagerten und aus diesem durch einen erweiterten Kammerabschnitt (12) vorstehenden Betätigungsstößel (15), der thermisch mittels einer im Kammerabschnitt (12) randseitig gehalte­ nen Bimetall-Schnappscheibenanordnung (18) ausrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kammerabschnitt (12) zur thermischen Auslösung ein flächiges Heizelement (21) für die Bimetall-Schnapp­ scheibenanordnung (18) vorgesehen ist.

2. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) eine elektrische Widerstandshei­ zung aufweist.

3. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) zu der der Bimetall-Schnapp­ scheibenanordnung (18) abgewandten Seite gewölbt ist.

4. Auslöseeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Heizelement (21) scheibenförmig mit einem mittigen Durchlaß (24) für die im Betätigungsstößel (15) und diametral gegenüberliegenden randseitigen elektrischen Anschlußfahnen (22, 23) gebildet ist.

5. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen (22, 23) an dem Rand des scheiben­ förmigen Heizelementes (21) angeformt sind und sich vor­ zugsweise parallel zueinander senkrecht zur Rückseite des Heizelements (21) erstrecken.

6. Auslöseeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) in dem Kammerabschnitt (12) mit­ tels eines diesen verschließenden hohlen Deckels (13) be­ festigt ist.

7. Auslöseeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) in dem Kammerabschnitt (12) ver­ drehsicher mittels der durch eine rückseitige Kammerwand (20) geführten Anschlußfahnen (22, 23) gehalten ist.

8. Auslöseeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) von der Bimetall-Schnappscheiben­ anordnung (18) vor deren Auslösung gleichmäßig beabstandet ist.

9. Auslöseeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Heizelement (21) mit Ausnehmungen derart versehen ist, daß zwischen seinen Anschlußfahnen (22, 23) symmetrische Stromwege vorliegen.

10. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anschlußfahnen (22, 23) wenigstens zwei Durchbrechungen (28, 29) vorgesehen sind.

11. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (21) mit zwei nierenförmigen Ausneh­ mungen (28, 29) und einem in der Mitte zwischen den An­ schlußfahnen (22, 23) liegenden Quersteg (26, 27) mit mit­ tigem Durchlaßring (24, 25) gebildet ist.