DE2159822C3 - Thermischer Uberstromschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Überstromschalter mit Freiauslösung, mit einer die elektrischen Anschlüsse und ein metallisches, elektrisch leitfähiges Gestell tragenden, isolierenden Grundplatte, mit in Reihe liegenden Haupt- und Hilfskon taktstücken, von denen die Hauptkontaktstücke auf einer mit einem Bimetallstreifen und einem mit einem Ende am Gestell befestigten, umschnappbaren Auslösestreifen versehenen Auslöseeinrichtung angeordnet, das bewegliche Hilfskontaktstück vom freien Ende eines einseitig eingespannten, winkelförmigen, federnden Streifens gebildet sind, der durch einen das bewegliche Hauptkontaktstück in seine Schließstellung bewegbaren Rückstellstift zur Trennung der Hilfskontaktstücke betäiigbar ist

Ein derartiger Überstromschalter ist aus US-PS 187 145 (F i g. 7) bekannt und stellt einerseits sicher, daß der Stromkreis nicht durch dauerndes Eindrücken bzw. Verklemmen des eingedrückten Rückstellstiftes geschlossen gehalten werden kann und gewährleistet außerdem, daß bei Betätigung des Rückstellstiftes die Hauptkontaktstücke nur bei an den Hilfskontaktstük- «₅ ken unterbrochenem Stromkreis in Schließstellung gebracht werden können. Dieser bekannte Überstrorn-•chalter ist jedoch nur für direkte Beheizung des auf die isolierende Grundplatte montierten Bimetallstreifens ausgestattet Es ist jedoch oftmals erwünscht, den als Auslöseelement benutzten Bimeiallstreifen mit indirekter Heizung, d. h. einer Heizwicklung zu versehen, um dadurch ein Ansprechen bei relativ geringer Stromstärke in einem Stromkreis zu ermöglichen, aber fotzdem relativ große Masse aufweisende Hochleistungsschalterkontaktstücke vorsehen zu können. Bei dem bekannten Überstromschalter ist es jedoch nicht möglich, den auf die isolierende Grundplatte montierten Bimetallstreifen mit einer Heizwicklung auszustatten, weil sich dann ein wärmeisolierend angebrachter Auslöseteil hoher Wärmekapazität ergäbe. Nach dem Erhitzen dieses Auslöseteils bzw. dem Ansprechen des Überstromschalters würde eine sehr große Zeitdauer zum Abkühlen benötigt, innerhalb deren der Überstromschalter nicht wieder eingeschaltet werden kann.

Es sind auch Überstromschalter bekannt, bei denen ein mit einem Ende im metallischen Gestell befestigter Bimetallstreifen eine Heizwicklung trägt (US-PS 2 910 561). Jedoch fehlt diesen bekannten Überstromschaltern ein Hilfskontaktstückpaar, so daß beim Wiedereinschalten des Schalters nach dem Ansprechen die Kontaktstücke unter vollem Potential und unter voller Last des Stromkreises geschlossen werden. Hierdurch ergibt sich die Gefahr, daß die Kontaktstücke beim Schließen durch Bildung von Lichtbogen miteinander verschweißen. Ferner läßt sich dieser bekannte Überstromschalter sperren, d. h. es lassen sich die Kontaktstücke durch fortgesetztes Eindrücken oder Verklemmen des Rückstellstiftes in eingedrücktem Zustand zwangläufig in Schließstellung halten. Hierdurch ergeben sich erhebliche Gefahren für den Stromkreis und den Überstromschalter selbst

Es sind auch Überstromschalter bekannt bei denen die Kontaktstücke so lange in offener Stellung blokkiert werden, bis der Rückstellstift lospelassen wird (US-PS 2 948 787). Jedoch fehlen auch bei diesem bekannten Überstromschalter in Reihe mit den Hauptkontaktstücken angeordnete Hilfskontaktstücke, mit denen das Schließen der Hauptkontaktstücke frei von Strombelastung durchgeführt werden kann.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen thermischen Überstromschalter zu schaffen, bei dem neben dem Schutz gegen zwangläufiges Schließen der Kontaktstücke mittels des Rückstellstiftes und Wiedereinlegen der Hauptkontaktstücke ohne Strombelastung auch die Möglichkeit einer Beheizung des Bimetallstreifens mit Heizwicklung ohne Erhöhung der thermischen Trägheit erreicht sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Durch die Ausbildung des Bimetallstreifens als umschnappbarer Auslösestreifen und die Anbringung dieses Bimetallstreifens an beiden Enden an dem metallischen Gehäuse wird trotz der durch die Heizwicklung unvermeidlichen Erhöhung der Wärmekapazität ein schnelles Ansprechen, aber auch ein beschleunigtes Aufheizen aber andererseits auch ein schnelles Abkühlen des Bimetallstreifens nach dem Ansprechen des Überstromschalters gewährleistet da der umschnappbare Bimetallstreifen die von ihm aufgenommene Wärme an das Gehäuse abführen kann. Durch die Ausbildung des mit dem Rückstellstift zusammenwirkenden federnden Streifens mit einem gegenüber dem übrigen Teil des Streifens elektrisch isoliertem Ende als bewegliches Hilfskontaktstück lassen sich MP sicherer, einfacher Weise die drei folgenden Funktionen am Über-

Stromschalter miteinander vereinigen:

a) Verhinderung eines zwangläufigen Schließens des Stromkreises durch Eingedrückthai ten des Rückstellstiftes;

b) Schließen der Hauptkontaktstücke bei in jedem Fall an den Hilfskon taktstücken abgeschaltetem Stromkreis;

c) Auslegungsmöglichkeit des Überstromschdlters für kieine Stromstärken durch Benutzung einer Heizwicklung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach dem Anspruch 1 ist durch die Merkmale des Anspruches 2 gekennzeichnet, für die jedoch Schutz nur in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beansprucht wird. Es wird auf diese Weise eine wirksame wärmeleitende Verbindung vom einen Ende des umschnappbaren Bimetallstreifens über dfn den Einfluß der Umgebungstemperatur kompensierenden Bimetallstreifen auf den Deckel des metallischen Gehäuses geschaffen, ohne daß diese Verbindung von elektrischem Strom durchflossen wird. Dies bietet einerseits den Vorteil, daß der den Einfluß der Umgebungstemperatur kompensierende Bimetallstreifen durch seine wärmeleitende Verbindung mit dem Gehäusedeckel ständig wirksam auf Umgebungstemperatur gehalten wird. Andererseits wird bei starker Erhitzung des umschnappbaren Bimetallstreifens, das zum Ansprechen des Überstromschalters führt. Wärme über den den Einfluß der Umgebungstemperatur kompensierenden Bimetallstreifen abgeleitet Jedoch ist durch die wärmeleitende Verbindung mit dem Gehäusedeckel Vorsorge dafür getroffen, daß der den Einfluß der Umgebungstemperatur kompensierende Bimetallstreifen seine normale Funktion sofort wieder aufnimmt, sobald der umschnappbare Bimetallstreifen zum Wiedereinschalten des Überstromschalters genügend abgekühlt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht eines Überstromschalters in Einschaltstellung,

F i g. 2 eine Schnittansicht des Überstromschalters mit eingedrücktem Rückstellglied und

F i g. 3 eine Schaltskizze zur Darstellung des Stromverlaufes im Überstromschalter.

In den F i g. 1 und 2 ist mit dem Bei-ugszeichen 10 eine Grundplatte aus elektrisch isolierendem Material bezeichnet, auf der ein metallisches Gehäuse mit einem Deckel 11, Endplatten 12 und 13 und einer Seitenplatte 14 angebracht ist. Ein Schutzgehäuse, das in gestrichelten Linien angedeutet und mil 15 bezeichnet ist, nimmt das Gehäuse auf. Durch die Grundplatte 10 und an dieser angebracht, ragt ein elektrisch leitendes Bauteil, dessen eines Ende 16 als feststehendes Hauptkontaktstück des Überstromschalters ausgebildet ist und dessen anderes Ende 17 eine Anschlußklemme bildet

Der Deckel 11 des Gehäuses ist mit einer öffnung 18 versehen, an deren einem Rand ein Bimetallstreifen 19 befestigt ist, der sich unter dem Einfluß der Temperatur im Sinne des in F i g. 1 wiedergegebenen Pfeiles verformL Zwischen dem unteren Ende des Bimetallstreifens 19 und einem genuteten oder geschlitzten Teil der Endplatte 12 ist ein umschnappbarer Bimetallstreifen 21 aufgehängt, der bei einer Zunahme seiner Temperatur im Sinne des in F i g. 1 gezeigten Pfeiles nach oben umspringt Eine elektrische Heizwicklung 20 ist um den Bimetallstreifen 21 gewickelt, dessen Drähte 20a und 2O/7 die beiden Enden der Heizwicklung mit einem Streifen 23 und einem freien Ende 32 eines Streifens 31 verbinden.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist der Bimetallstreifen 21 durch elastische Verformung vorgespannt und springt be· Erreichen einer bestimmten Temperatur von seiner in F i g. 1 in vollen Linien dargestellten einen stabilen Lage in die in gestrichelten Linien dargestellte zweite stabile Lage. Änderungen der Umgebungstemperatur werden durch den Bimetallstreifen 19 kompensiert, der bei erhöhter Umgebungstemperatur die Spannung des Bimetallstreifens 21 und damit die Ansprechtemperatur zum Umschnappen des Bimetallstreifens 21 erhöht

Von dem mittleren Teil des Bimetallstreifens 21 erstreckt sich ein Streifen 23 nach unten, der an seinem fseien Ende ein bewegliches Hauptkontaktstück 24 trägt, das mit dem als feststehendes Hauptkontaktstück 16 ausgebildeten Ende 17 zusammenwirkt

Die Seitenplatte 14 besitzt einen ausgeschnittenen Teil 14a, in dem sich im wesentlichen in der Ebene der Seitenplatte 14 ein elektrisch leitfähiges Bauteil 25 erstreckt Dieses hat einen unteren Teil 25a, der durch die Grundplatte 10 ragt und als Anschlußklemme dient. Das obere Ende des Bauteils 25 ist im rechten Winkel zu seinem übrigen Teil abgebogen und erstreckt sich in das Innere des Gehäuses und bildet einen elektrischen Kontaktteil 25b.

Die Rückstelleinrichtung zum Rückführen des Bimetallstreifens 21 von seiner in gestrichelten Linien dargestellten Lage (F i g. 1 und 2) in die mit vollen Linien dargestellte Lage enthält einen Rückstellstift 26, der durch eine öffnung im Deckel 11 und im Schutzgehäuse 15 greift Er besitzt eine Schulter 26a, die ein voll ständiges Herausziehen aus dem Schutzgehäuse 15 verhindert. Ein abgesetzter Spitzenteil 27 des Rückstellstiftes 26 erstreckt sich frei durch eine öffnung des Dekkels 11, wobei eine Schulter 29 die Einführungstiefe des Stiftes in das Gehäuse begrenzt.

Ein aus einzelnen Abschnitten aufgebauter nachgiebiger Streifen 31 erstreckt sich unter der unteren Fläche des Deckels 11 und durch die öffnung 18 aus dem Gehäuse heraus. Der sich außerhalb des Gehäuses erstreckende Teil 31a des Streifens 31 ist nach oben vorstehend ausgebildet und sein verjüngtes Ende 316 erstreckt sich durch einen entsprechenden Schlitz im benachbarten Teil des Deckels 11. Da der Streifen nachgiebig ist, ist der abgesetzte Teil 31a so geformt, daß der Streifen 31 als Feder gegen den in F i g. 1 links gezeigten Rand der öffnung 18 gedrückt wird und mit dem Spitzenteil 27 des Rückstellstiftes 26 in Berührung kommt. Das freie Ende 32 des Streifens 31 wird durch seine Federwirkung in Berührung mit der Fläche des Kontaktteiles 256 des Bauteiles 25 gedrückt. Zwischen dem freien Ende 32 und dem übrigen Teil des Streifens 31 ist ein Abschnitt 32a eingesetzt, der aus elektrisch isolierendem Material gebildet ist. Dieser Abschnitt 32a des Streifens dient als elektrische Isolation zwischen dem freien Ende 32 und dem übrigen Teil des Streifens 31.

Der elektrische Stromkreis des Überstromschalters ist in F i g. 3 wiedergegeben. Der Strom fließt von dem Ende 17 über das Ende 16 zum beweglichen Hauptkontaktstück 24, von diesem über den Streifen 23 zur Heizwicklung 20, von dieser über den Draht 206 zum freien Ende 32 des Streifens 31, dann über den Kontaktteil 25b und den Bauteil 25 zum Teil 25a. Der Kontaktteil 25ö und das Ende 32 dienen als Hilfskontaktstücke, die in Reihe zu den Hauptkontaktstücken (bewegliches Hauptkontaktstück 24, Ende 16) angeordnet sind.

Bei Auftreten eines bestimmten Überlaststromes

springt der Bimetallstreifen 21 von seiner in vollen Linien dargestellten Stellung in F i g. 1 in die gestrichelt angedeutete Stellung. Wie F i g. 2 zeigt, wird durch Eindrücken des Rückstellstiftes 26 der Bimetallstreifen 21 wieder in seine stabile Stellung, d. h. in die Stellung zurückspringen, in der die Hauptkontaktstücke geschlossen sind. Aus den F i g. 1 und 2 ist ersichtlich, daß bei eingedrücktem Rückstellstift 26 und daraus sich ergebender elastischer Verformung des Streifens 31 die Kontaktfläche des freien Endes 32 vom Kontaktteil 25b getrennt ist, so daß die Hilfskontaktstücke geöffnet sind, solange der Rückstellstift 26 eingedrückt ist Wenn der Rückstellstift 26 in eingedrückter Lage gehalten wird, bleiben die Hilfskontaktstücke geöffnet, so daß keine elektrische Verbindung zwischen dem Teil 25a und dem Hauptkontaktstück 24 besteht Die Hauptkontaktstücke werden so stets lastfrei, d. h. unter offenem Stromkreis wieder geschlossen. Wird der Rückstellstift 26 losgelassen, so bewegt er sich auf Grund der durch die elastische Verformung des Streifens 31 erzeugter Rückstellkraft in seine Lage gemäß der F i g. 1 zurück Dabei kommt die Kontaktfläche des freien Endes 32 wieder in Berührung mit dem Kontaktteil 25b.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß det Überstromschalter belastungsfrei arbeitet/obwohl eine Fremdheizung für den Bimetallstreifen 21 benutzt wird Dies ist möglich, weil der Streifen 31 aus Abschnitter aufgebaut ist und dadurch sein freies Ende 32 von dem

ίο jenigen Teil elektrisch isoliert ist, der in Berührung mil dem Gehäuse steht. Das metallische Gehäuse ist nichi in den Stromkreis mit einbezogen, was auch aus F i g. c ersichtlich ist Es ist daher auch nicht notwendig, isolierende Haltestücke zwischen dem Gehäuse und den¹ Streifen 31 oder zwischen dem Gehäuse und dem Bi metallstreifen 21 oder zwischen dem Gehäuse und denzur Kompensation der Außentemperatur vorgesehenen Bimetallstreifen 19 vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Thermischer Überstromschalter mit Freiauslöfung, mit einer die elektrischen Anschlüsse und ein metallisches, elektrisch leitfähiges Gestell tragenden, isolierenden Grundplatte, mit in Reihe liegenden Haupt- und Hilfs-Kontaktstücken, von denen die Hauptkontaktstücke auf einer mit einem Bimetallstreifen und einem mit einem Ende am Gestell befestigten, umschnappbaren Auslösestreifen versehenen Auslöseeinrichtung angeordnet, das bewegliche Hilfskontaktstück vom freien Ende eines einseitig eingespannten, winkelförmigen, federnden Streifens gebildet sind, der durch einen das bewegliche Hauptkontaktstück in seine Schl'eßstellung bewegbaren Rückstellstift zur Trennung der Hilfskontaktftückebetätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Streifen (31) mit einem Ende (31Z?) am Deckel (11) des als Gehäuse ausge- ao bildeten Gestells befestigt ist und in der Nähe seines freien Endes (32) einen isolierenden Abschnitt {32a) besitzt, der das als bewegliches Hilfskontaktstück ausgebildete freie Ende (32) des Streifens (31) von dem übrigen Teil des Streifens (31) elektrisch iso- as Her;, und daß der zugleich als umschnappbarer und auch mit seinem anderen Ende am Gehäuse befestigter Auslösestreifen ausgebildete Bimetallstreifen (19,21) eine Heizwicklung (20) aufweist, deren eines Ende (Draht 2Ga) mit dem beweglichen Hauptkontaktstück (24) und deren anderes Ende (Draht 20Zj) mit dem freien Ende (32) des Streifens (31) verbunden ist

2. Thermischer Überstromschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (19, 21) über einen den Einfluß der Umgebungstemperatur kompensierenden Bimetallstreifen (19) am Deckel (11) des metallischen Gehäuses befestigt ist

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