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Überstromschalter Die Erfindung bezieht sich au£ einen Uberstromschalter
mit einem Gehäuse, einem sich bei Erwärmung verformenden und durch den zu Uberwachenden
Strom beheizten Temperaturgeber, z.B. einem Bimetallstreifen, mindestens einem Kontakt,
der ueber eine Ausschaltmechanik bei Verformung des Temperaturgebers trennbar ist
und einem durch Pederkraft in die Ausschaltstellung bewegbaren Betätigungsknopf,
mit dem die Ausschaltmechanik unter verwindung der Federkraft in eine Stellung bringbar
ist, bei der der Kontakt geschlossen isto Mit Überstromschaltern soll verhindert
werden, daß ein elek trisches Gerät, z.B. ein Elektromotor, überlastet wird, d.h.
daß ein unzulässig starker Strom durch das Gerät fließt. Der tberstromschalter wird
so eingestellt, daß der Temperaturgeber sich erst dann so stark verformt, daß der
Ausachaltkontakt getrennt wird, wenn der Strom unzulässig groß geworden ist. Temperaturgeber
arbeiten stets mit einer gewissen Trägheit, da Massen erwärmt werden müssen, was
auch dann, wenn diese Nassen klein sind,
eine gewisse Zeit dauert.
Wegen dieser Trägheit ist der Temperaturgeber gefahrdet, weil er zu stark beheizt
werden kann, bevor die Ausschaltung erfolgt.
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tberstromschalter können einen Betriebsausschalter nicht ersetzen,
da ja eine Ausschaltung nur nach Überschreiten eines Maximalwertes des Stromes stattfindet.
Bin Betriebsausschalter jedoch muß auch während des normalen Betriebes betätigt
werden können, d.h. dann, wenn kein unzulässig großer Strom aufgetreten ist.
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Ein tfberstromschalter soll möglichst kleine Abmessungen haben, damit
er bei Einbau in ein Gerät, z.B. ein Haushaltsgerät, möglichst wenig Raum beansprucht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ttberstromschalter
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei möglichst geringen Abmessungen
des Schalters in diesem ein Element vorgesehen ist, das im Falle eines Kurzschlsses
den Stromkreis schnell und endgültig unterbricht. Gemäß einer Weiterbildung der
Erfindung soll der Überstromschalter mit einem Betriebsausschalter versehen werden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Betätigungsknopf
mit einer zusammen mit dem Betätigungsknopf beweglichen Fassung für eine Schmelzsicherung
vereinigt ist
und an der Fassung Kontaktstücke bzw. Anschlußstellen
derart vorgesehen sind, daß die Sicherung in der Einschaltstellung im Stromkreis
liegt.
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Bei einem Überstromschalter gemäß der Erfindung wirkt die Schmelzsicherung
als Kurzschlußsicherung, die sehr rasch anspricht, wenn der Strom sehr plötzlich
unzulässig große Werte erreicht und die dann den Stromkreis endgültig so unterbricht,
daß ein Einschalten nicht mehr möglich ist, bevor eine neue Sicherung eingesetzt
wurde. Durch die Anordnung der Schmelzeicherung in einer mit dem Betätigungsknopf
vereinigten Fassung erhält man eine besonders raumsparende Konstruktion, da der
für die Betätigung des Überstromschalters ohnehin erforderliche Knopf zugleich für
die Unterbringung der Sicherung ausgenutzt wird. Ein Schalter gemäß der Erfindung
kann mit Abmessungen von ca. 20 x 30 x 11 mm gebaut werden, wobei die Abmessung
ii mm die Abmessung senkrecht zur Achse des Betätigungsknopfes ist Bei einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung ist der Betätigungsknopf als Schraubkappe absgebildet,
die zusammen mit einem hülsenförmigen im Gehäuse geführten Körper die Fassung für
die Schmelzsicherung bildet. Bei einer solchen Ausführung ist ein rasches Auswechseln
der Sicherung leicht möglich, da der Betätigungsknopf ohnehin von außen
zugänglich
ist und sich deshalb leicht abschrauben läßt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Überstromschalter
mit einem Auslöseknopf versehen, der als Betriebsausschalter dient. Dieser Auslöseknopf
wirkt auf einen Auslösehebel ein, der derart über eine Lose mit dem Temperaturgeber
verbunden ist, daß er unabhängig von der temperaturabhängigen Form des Temperaturgebers
mit dem Auslöseknopf so verschwenkbar ist, daß der Anschlag eines Kontakthebels
außer Eingriff mit dem Kontakthebel kommt. In diesem Falle ist also zwischen einem
Kontakthebel und dem Temperaturgeber ein Auslösehebel eingebaut.
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Der Betriebsausachalter ermöglicht eine beliebige Ein- und Ausschaltung
des angeschlossenen Gerätes unabhängig von dem jeweils fließenden Strom.
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In den Unteransprüchen sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Überstromachalters definiert. Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Es zeigen: Pig. 1 einen Schnitt durch einen Schalter gemäß der Erfindung
nach Linie I-I in Fig. 2 in etwa doppelter Größe,
Fig. 2 eine Seitenansicht
in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Fig. 1 bei
einer anderen Schalterstellung und Fig. 4 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles
IV in Fig. 2.
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Der Überstromschalter ist in ein aus Kunststoff bestehendes Geh-äuse
1 eingebaut9 das einen Deckel 1t aufweist. Seine Hauptteile sind ein Betätigungsknopf
2,- der mit einer Fassung 3 verschraubt ist, ein Kontakthebel 4, ein mit dem Kontakthebel
zusammenwirkender Auslösehebel 5, ein auf den Auslösehebel 5 einwirkender Auslöseknopf
6 und ein Bimetallstreifen 7. Die Ausbildung dieser Teile im einzelnen und ihr Zusammenwirken,
sowie weitere Teile werden nachfälgend beschrieben.
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Das Gehäuse 1 hat eine Breite B, eine Höhe H und eine Tiefe T. Am
Gehäuseboden 8 sind Kontaktstreifen 9 und 10 befestigt, wobei der Kontaktstreifen
9 für den Stromeingang und der Kontaktstreifen 10 für den Stromausgang dient. Am
oberen Ende des Kontaktstreifens 9 befindet sich ein vorzugsweise aus Silber bestehendes
Kontaktstück 11, das dank der Flexibilität des Kontaktstreifens 9 federnd nachgeben
kann.
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Der Betätigungsdruckknopf 2 hat eine Schraubkappe 12. Die Schraubkappe
trägt eine mit einem Außengewinde 15 versehene Metallhülse 16, mit dem sie in ein
Innengewinde an der Fassung 3 einschraubbar ist. Die Hülse und die Schraubkappe
zusammen nehmen eine Schmelzsicherung 17 auf, die einen Schmelzdraht 18 enthält
Auf die Sicherung 17 drückt von oben über eine Kappe 13 eine Feder 19, die sich
an der Innenseite der Schraubkappe 12 abstützt und auf diese Weise das untere Ende
der Sicherung gegen einen Kontaktstreifen 20 drückt, der zur Außenseite der Fassung
3 hinfuhrt und dort mit einem Kontaktstück 21 besetzt ist, das mit dem Kontaktstück
11 zusammenwirkt. Das obere Ende der Sicherung 17 ist über die Kappe 13 und die
Hülse 16 elektrisch leitend mit der Fassung 3 verbunden.
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Auf den unteren, aus Isoliermaterial bestehenden Teil 3' der Fassung
3 wirkt eine Schraubendruckfeder 22 ein, die die Fassung nach oben zu drücken versucht.
Im Gehäuse ist eine Führungsnut 23 angebracht, in der die Fassung im Gehäuse verschiebbar
ist. Die Decke 24 des Gehäuses hat einen Durchbruch 25 für den Durchgriff des Betätigungsdruckknopfes
2.
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An der Außenseite der Fassung 3 befindet sich ein aus zwei parallelen
Platten bestehender Lagerbock 26 für den Kontakthebel 4, der auf einem Bolzen 27
gelagert ist, der sowohl die
beiden Platten des Lagerbockes 26 als
auch den Kontakthebel durchgreift. Der Kontakthebel ist ein Winkelhebel mit einem
langen Schenkel 28 und einem kurzen Schenkel 29. Der lange Schenkel 28 erstreckt
sich im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Fassung 3 und trägt an seinem.
unteren Ende ein Kontaktstück 30. Auf den langen Schenkel 28 des Kdnt'akthebels
wirkt eine Blattfeder 32 ein, die an der Außenseite der Fassung 3 befestigt ist
und gegen den Schenkel 4 drückt.
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Das Kontaktstück 30 wirkt mit einem Kontaktstück 33 zusammen; das
an einem Kontaktstreifen 34 befestigt ist, der zu dem Bimetallstreifen 7 führt.
An dem Kontaktstreifen befinden sich Vorsprünge 49, die zur Fixierung im Gehäuse
dienen und zu diesem Zweck in entsprechende Vertiefungen am Gehäuse 3 und Deckel
3' eingreifen.
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Der Auslösehebel 5 ist auf einem im Gehäuse befestigten Lagerzapfen
35 schwenkbar gelagert. Am Auslösehebel 5 befindet sich ein Anschlag 36, der mit
dem kurzen Schenkel 29 des Kontakthebels 4 zusammenwirkt. Am oberen Ende des Auslösehebels
ist eine Schrägfläche 37 vorgesehen, die mit dem Auslöseknopf 6 zusammenwirkt. Der
Auslöseknopf 6 hat einen Schaft 38, an dessen unterem Ende sich eine Schrägfläche
39 befindet, die mit der bereits genannten Schrägfläche 37 am Auslösehebel 5 zusammenwirkt.
Der Auslöseknopf 6 wird durch eine Schraubendruckfeder 40 nach oben gedrUckt. Die
Druckfeder stützt sich mit ihrem unteren Ende am Boden einer
vGehäusealsneheung
41 ab. Der Auslösedruckknopf 6 durchgreift einen Durchbruch in der Gehäusedecke
24.
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In den Auslösehebel ist eine Stange 42 eingeschraubt, die einen Schlitz
43 im Bimetallstreifen 7 durchgreift. Die Stange 42 hat einen Kopf 44 mit Schraubenzieherschlitz.
Auf die Stange ist im Bereich zwischen dem Auslösehebel 5 und dem Bimetallstreifen
7 eine schwache Schraubendruckfeder 45 aufgeschoben. Der Kopf der als Schraube ausgebildeten
Stange 42 ist von der Außenseite des Gehäuses 1 her zugänglich, wozu im Gehäuse
1 ein Durchbruch 51 angebracht ist.
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Der Bimetallstreifen 7 besteht in bekannter Weise aus zwei miteinander
verbundenen Metallstreifen 46 und 47 mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Ber Bimetallstreifen ist von einer Wicklung 48 umgeben, der Strom über den Kontaktstreifen
34 zugeführt wird und aus der der Strom dem Kontaktstreifen 10 zufließt. Zwischen
der Wicklung 48 und dem Bimetallstreifen befindet sich eine Isolation.
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Der beschriebene ftberstromschalter arbeitet wie folgt.
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In Fig. 3 ist die Einschaltstellung gezeigt, d.h. die Stellung, bei
der ein normaler Strom fließt und das angeschlossene Gerät in Betrieb ist. Bei diesem
Zustand fließt
der Strom über den Kontaktstreifen 9 zu, gelangt
über die Kontaktstücke 11 und 21 zur Sicherung 17, von dort über den Bolzen 27 zu
dem aus Metall bestehenden Kontakthebel 4, von diesem über die Kontaktstücke 30,
33 zum Kontakt streifen 34 und fließt dann durch die Wicklung 48 und schließlich
zum Ausgangskontaktstreifen 10. Bei normalem Betrieb ist die Erwärmung des Bimetallstreifens
7 nur so groß, daß dieser sich nicht wesentlich biegt. In diesem Zustand wird der
Winkelhebel entgegen der Kraft der Blattfeder 32 in einer Stellung gehalten, in
der die Kontaktstücke 30 und 33 aufeinanderliegen. Dies wrd dadurch erreicht9 daß
die Schraubendruckfeder 22 die Fassung 3 mit verhältnismäßig großer Kraft nach oben
drückt, wodurch der Anschlag 36 auf den Winkelhebel 4 ein Drehmoment ausübt, das
größer ist als das von der Blattfeder 32 ausgeübte Drehmoment.
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Erreicht der Strom einen unzulässig hohen Wert, so wird der Bimetallstreifen
7 stark nach rechts gekrümmt, dok. sein oberes Ende weicht soweit nach rechts aus,
daß der Auslösehebel 5 durch Mitnahme durch die Zugstange 42 so weit im Uhrzeigersinn
verschwenkt wird, daß der Anschlag 36 außer Eingriff mit dem Schenkel 29 des Winkelhebels
4 kommt0 Das der Feder 32 entgegenwirkende Drehmoment fällt dadurch weg und die
Blattfeder 32 kann nun den Winkelhebel 4 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenken,
wodurch, wie ohne weiteres klar ist, die Kontaktstücke 30 und 33 voneinander getrennt
werden
und dadurch der Stromkreis unterbrochen wird. Die Ausschaltstellung ist in den Fig.
1 und 2 dargestellt. Gleichzeitig mit diesem Vorgang bewegt sich die Passung 3 unter
der Wirkung der Druckfeder 22 nach oben, da ja der Anschlag, der eine solche Bewegung
bisher verhindert hat, nämlich der Anschlag des Schenkels 29 des Winkelhebels 4
am Anschlag 36 wegfällt. Hierdurch werden auch die Kontaktstücke 11- und 21 voneinander
gelöst, da ja das Kontaktstück 11 in Höhenrichtung nicht beweglich ist und das Kontaktstück
21 sich zusammen mit der Fassung nach oben bewegt. Bei der Aufwärtsbewegung der
Fassung tritt der Betätigungsknopf 2 in sichtbarer Weise aus dem Gehäuse 1 heraus.
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Zum Wiedereinschalten des Überstromschalters, das erst dann möglich
ist, wenn sich der Bimetallstreifen 7 wieder soweit abgekühlt hat, daß der Auslösehebel
5 und damit der Anschlag 36 in seine wirksame Stellung zurückgekehrt ist, gleitet
die schräg angeschnittene Unterseite des Schenkels 29 des Winkelhebels 4 auf den
Anschlag 36 auf, wobei der Kontakthebel 4 zunächst noch weiter vom Kontaktstück
33 entfernt wird. Ab einer gewissen Einschubstellung kann dann der Kontakt hebel
4 im Uhrzeigersinn verschwenken und gelangt dabei unter den Anschlag 36. Wenn jetzt
der Betätigungsknopf 2 losgelassen wird, kann er nicht mehr in seine Ausschaltstellung
zurückkehren, weil ja die Aufwärtsbewegung der Fassung 3 durch Anlage des Kontakthebels
4 am Anschlag 36 behindert ist. Bei der Binschaltbewegung
ist
auch das Kontaktstück 21 wieder mit dem Kontaktstück 11 in Berührung gekommen.
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Soll nun bei normal fließendem Strom das angeschlossene Gerät abgeschaltet
werden,-so kann hierzu der Auslöseknopf 6 benutzt werden. Wenn dieser Knopf nach
unten gedrückt wird, entsteht, wie aus der Zeichnung ohne weiteres zu ersehen ist,
durch das Zusammenwirken der Schrägflächen 59 und 37 eine Verschwenkung des Auslösehebels
5 nach rechts, was dadurch möglich ist, daß sich die Stange 42 in dem Schlitz 43
des Bimetallstreifens frei verschieben kann. Hierdurch kommt der Anschlag 36 außer
Eingriff mit der Oberseite des Schenkels 29 des Kontakthebels 4 und dieser kann
entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenken und die Fassung 3 durch die Feder 22 nach
oben gedrückt werden.
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Das Einschalten des Gerätes erfolgt durch Druck auf den Betätigungsknopf
2 und geht, wie bereits beschrieben9 vor sich.
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Die Feder 45 auf der Stange 42 drückt den Auslösehebel mit einer relativ
geringen Kraft vom Bimetallstreifen 7 ab 9 odurch verhindert wird, daß der Auslösehebel
5 gegen den Bimetallstreifen fällt. Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben
der Stange 42 in den Auslösehebel 5 kann der Überstromschalter justiert werden.
Zu diesem Zweck wird die Schraube über die im Gehäuse angebrachte Öffnung 31 mit
einem Schraubenzieher erfaßt.
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Die Erfindung wurde am Beispiel eines einpoligen Schalters mit Bçtriebsausschalter
beschrieben. Ein solcher Überstromschalter kann etwa mit den Abmessungen B = 32
mm, H = 45 mm und T = 6 mm hergestellt werden. Unter die Erfindung fallen jedoch
auch Ausführungsformen, die keinen Betriebsausschalter aufweisen.
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In diesem Fall kann das Maß B wesentlich reduziert werden. Bei einer
zweipoligen Ausführung des Schalters muß die Fassung 3 naturgemäß breiter ausgeführt
werden, weil ja an dieser jeweils zwei Kontaktstücke 21 und zwei Kontaktstücke 33
vorgesehen sein müssen. In diesem Fall würde der Schalter mit einem Maß T von 18
mm ausgeführt werden können. Eine besonders kleine Ausführung ist mit ungefähr den
folgenden Maßen ausführbar: B = 19 .mm, H = 30 mm und T = 11 mm.