DE3126958C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter, insbesondere einen Sprungmagnetschutzschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Kompakte Sprungmagnetschutzschalter sind beispielsweise in den US-PS 38 06 848 und 41 17 285 beschrieben. Bei den in diesen US-PS beschriebenen Vorrichtungen wird ein Kipphebel­ mechanismus durch Anziehung eines Ankers an einen Elektro­ magneten ausgelöst, wenn der die Spule des Elektromagneten durchfließende Strom eine vorbestimmte Größe übersteigt.

Dabei ist ein bewegbarer Kontaktteil des Schutzschalters mit einer Übermittenfeder (Kippfeder) so verbunden, daß der Kon­ takt beim Auslösen mit einer eindeutigen Schnapp- oder Sprung­ wirkung öffnet und dadurch eine Lichtbogenbildung am Kontakt weitgehend verhindert wird. Die Übermittenfeder wirkt auch als bewegbarer Kontaktteil, wenn der Schutzschalterkontakt von Hand geöffnet oder geschlossen wird. Dieses mit Schnapp- oder Sprungwirkung erfolgende Öffnen und Schließen des Schutz­ schalterkontakts bei manueller Betätigung hat den Vorteil, daß eine zögernde oder schleppende Betätigung des Kontakts, die eine Beschädigung des Schutzschalters zur Folge hätte, unmöglich ist.

Die in den obengenannten US-PS beschriebenen Hebelmechanismen sind vom Kipphebel-, Schwinghebel- oder Gleichttakttyp. Wäh­ rend diese Hebelmechanismen für bestimmte Betätigungen bzw. Anwendungsfälle zweckmäßig sind, sind in anderen Anwendungs­ fällen Druck/Zug- bzw. Gegentakt-Hebelmechanismen erforderlich. In noch an­ deren Fällen wird ein Mechanismus benötigt, mit dem der Schutzschalter von Hand in die Kontaktschließstellung ge­ bracht werden kann, ein manuelles Öffnen des Schutzschalter­ kontakts jedoch verhindert ist.

Schutzschalter der eingangs genannten Art sind häufig in Schalttafeln o. dgl. einge­ baut, in denen zahlreiche Schutzschalter in aus waagerechten Reihen (Zeilen) und lotrechten Reihen (Spalten) bestehenden Feldern angeordnet sind. Beispielsweise bauen die Hersteller von elektronischen Rechnern oftmals je einen Schutzschalter in jede einzelne Stromversorgungsleitung ein, um im Fall einer elektrischen Störung in einem bestimmten Abschnitt des Rech­ ners eine Auswirkung und Beeinträchtigung bei anderen Ab­ schnitten zu vermeiden. Bei Großrechneranlagen sind häufig 50-100 oder mehr Schutzschalter vorhanden, die normaler­ weise in einem Schrank in Feldern angeordnet sind. Hierbei ist es wünschenswert, eine schnelle Sichtprüfung zu gestatten, um festzustellen, welche(r) Schutzschalter von den 50-100 oder mehr Schutzschaltern in einem Schrank infolge einer elektrischen Überlastung ausgelöst worden ist (sind).

Bei anderen Anlagen ist ein Schutzschalter er­ forderlich, der nicht von Hand auslösbar ist. Beispielsweise ist es auf dem Gebiet der medizinischen elektronischen Ge­ räte wünschenswert, Schutzschalter in hochentwickelten elektronischen Überwachungs- und/oder Lebenserhaltungsge­ räten vorzusehen. Im Betrieb eines solchen Geräts kann ein versehentliches manuelles Öffnen von Schutzschaltern offen­ sichtlich äußerst schwere und sogar fatale Folgen haben. In diesem Fall wird daher ein Schutzschalter benötigt, der nicht versehentlich von Hand ausgelöst werden kann. Außerdem sollte ein solcher Schutzschalter eine schnelle Sichtermittlung einer Kontakt-Offenstellung erlauben.

Ein Schutzschalter der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 29 58 751 bekannt. Dieser bekannte Schutzschalter kann durch langsames Betätigen Schaden nehmen, weil die Schaltge­ schwindigkeit des bewegbaren Kontaktteiles abhängig von der Bewegung der Einschalttaste ist. Er kann außerdem auch noch durch Verdrehen der Einschalttaste Schaden nehmen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Schutzschalter zu schaffen, der eine größere Schaltleistung und einen Schutz gegen falsche Handhabung aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Schutzschalter nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 8.

Die Erfindung sieht in einer Ausführungsform einen Schutz­ schalter vor, der nicht von Hand in die Kontakt-Offenstellung auslösbar ist. In anderer Ausführungsform ermöglicht die Er­ findung einen durch Druck/Zug ("Gegentakt") betätigbaren Schutzschalter. Durch Sichtprüfung kann auf einfache Weise ein jeweils ausgelöster Schutzschalter ohne die Notwendigkeit für zusätzliche elektrische Stromkreis mit Glühlampenan­ zeigern, die durchbrennen können, aufgefunden und ggf. ge­ öffnet werden.

In spezieller Ausführungsform schließt die Oberseite der Einschalttaste in ihrer Kontakt-Schließ­ stellung bündig mit der Oberseite der Einschalttaste-Bohrung ab. In anderer Ausführungsform ist die Einstelltaste an ihrem Ende mit einem Knopf versehen, der ein manuelles Öffnen er­ möglicht und der in einer beliebigen von mehreren an sich möglichen Stellungen ausgerichtet werden kann, so daß eine zweckmäßige Lage von in die Stirnfläche des Knopfes einge­ prägten Beschriftungen oder Zeichen unabhängig von der Orientierung des Schutzschalters in seiner Einbauanordnung aufrechterhalten werden kann.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines Sprungmagnetschutzschalter-Gehäuses zur Veranschauli­ chung des Schutzschalters gemäß der Erfindung in der Kontakt-Offen­ stellung,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung des Schutzschalters in der Kontakt-Schließstellung,

Fig. 3A und 3B eine Seitenansicht bzw. eine Stirnseitenan­ sicht eines zweiten Lenkerglieds,

Fig. 4A und 4B eine Seitenansicht bzw. eine Stirnseitenan­ sicht eines ersten Lenkerglieds,

Fig. 5A und 5B eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenan­ sicht bzw. eine Stirnseitenansicht einer speziellen Ausführungsform einer Einschalttaste und

Fig. 6A und 6B eine Schnittansicht bzw. eine Stirnseitenan­ sicht einer der Einschalttaste gemäß Fig. 5A und 5B verwendeten Kappe.

Der Schutzschalter gemäß der Erfindung wurde speziell ausgehend von einem Sprungmagnetschutzschalter der in der bereits genannten US-PS 41 17 285 beschriebenen Art entwickelt.

Fig. 1 veranschaulicht einen Schnapp- oder Sprungmagnetschutz­ schalter in seiner Kontakt-Offenstellung. Der eigentliche Schutzschaltermechanismus ist in einem iso­ lierenden Gehäuse 10, im allgemeinen aus Kunststoff o. dgl. bestehend, untergebracht. Die Oberseite 12 des Gehäuses 10 weist einen Ansatz 14 und einen mit Gewinde versehenen An­ guß 16, die beide von einer Einschalttaste-Bohrung 18 zur Führung einer länglichen Einschalttaste 20 durchsetzt werden.

Vom unteren Ende der Einschalttaste 20 stehen zwei im wesentlichen parallele Flansch­ teile 22 a, 22 b nach außen ab, wobei die Einschalttaste 20 von einer Bohrung 24 durchsetzt wird. Vorzugsweise ist die Bohrung 24 in dem die Flanschteile 22 a, 22 b aufweisenden Ab­ schnitt der Einschalttaste 20 so angeordnet, daß ihre Mittel­ linie die Längsachse der Einschalttaste 20 schneidet.

Ein erstes Einschalttaste-Lenkerglied 26 (im Patentanspruch 3 "zweites Lenkerglied" genannt) ist am einen Ende mit der Endschalttaste 20 mittels eines Schwenkzapfens 28 verbunden, der die Bohrung 24 und eine entsprechende Bohrung 30 im Lenkerglied 26 durchsetzt. Das andere Ende dieses Lenker­ glieds 26 weist eine Bohrung 31 auf, die von einem Schwenk­ zapfen 33 durchsetzt wird, welcher das Lenkerglied 26 schwenkbar mit dem einen Arm eines noch zu beschreibenden zweiten Lenkerglieds 32 (im Patentanspruch 3 "erstes Lenkerglied" genannt) verbindet.

Neben dem Innenende der Bohrung 18 ragt von der Oberseite des Gehäuses 10 ein im wesentlichen flacher Leitflansch 34 nach unten. Gemäß den Fig. 1 und 2 befinden sich die Flansch­ teile 22 a und 22 b auf beiden Seiten des Leitflansches 34, so daß sie eine Drehung der Einschalttaste 20 verhindern. Hier­ durch wird u. a. verhindert, daß unzulässige Torsionskräfte auf die Lenkerglieder 26 und 32 und über diese auf den Sperrmechanismus des Schutzschalters übertragen werden. Der Sperrmechanismus und der Sprungkontaktmechanismus sind in den eingangs genannten US-PS 38 06 848 und 41 17 285 näher erläutert.

Das zweite Lenkerglied 32 ist in den Fig. 3A und 3B näher dargestellt. Es weist eine erste durchgehende Bohrung 36 zur schwenkbaren Verbindung des Lenkerglieds 32 mit einem Schutzschalter-Hauptrahmen 38 mittels eines Schwenkzapfens 40 auf, welcher sich durch die Bohrung 36 zu den gegenüber­ liegenden Seitenteilen des Rahmens 38 erstreckt. Eine zweite Schwenkzapfen-Bohrung 42 befindet sich am Endabschnitt eines Arms 32 a des Lenkerglieds 32, während eine dritte Schwenk­ zapfen-Bohrung 44 am Endteil eines zweiten Arms 32 b des Lenkerglieds 32 vorgesehen ist. Vorzugsweise ist das Lenker­ glied 32 so gegabelt, daß jeder Arm 32 a und 32 b gemäß Fig. 3B aus zwei parallelen Armteilen 32 a bzw. 32 b besteht.

Ein Kurvenglied 58 als Teil des Sperrmechanismus befindet sich zwischen den parallenen Armen 32 b und ist mit dem Lenkerglied 32 mittels eines Schwenkzapfen 56 verschwenkbar verbunden, welcher miteinander fluchtende Bohrungen 44 im Kurvenglied 58 durchsetzt. Auf ähnliche Weise liegt das erste Lenkerglied 26 zwischen den parallelen Armteilen 32 a, und es ist an diesen mittels eines Schwenkzapfens 33 angelenkt, welcher die Bohrung 31 im Len­ kerglied 26 sowie entsprechende Bohrungen 44 in den parallelen Armteilen 32 b durchsetzt.

Die Arme 32 a und 32 b des Lenkerglieds 32 liegen in einer günstigen und betrieblich vorteilhaften Beziehung zueinan­ der. Gemäß Fig. 3A bilden eine erste Gerade S, welche die Mittelpunkte der Bohrungen 36 und 42 verbindet, sowie eine zweite, die Mittelpunkte der Bohrungen 35 und 44 verbindende Gerade T zwischen sich einen Winkel R, der im allgemeinen 45-90° und bevorzugt 50-55° beträgt. In bevorzugter Aus­ führungsform beträgt der Winkel R etwa 52°.

Weiterhin muß die Länge des Arms 32 b und speziell der Abstand zwischen den Zentren der Bohrungen 36 und 44 so groß sein, daß der Sperrmechanismus und der bewegbare Kontaktträger gegen die Kraft einer Über­ mittenfeder so weit nach unten bewegbar sind, daß der be­ wegbare Kontaktträger und das bewegbare Kontaktblatt über die Mittenebene der Übermittenfeder hinaus verlagerbar sind. Bei dieser Be­ wegung wird die Kontaktöffnungskraft zu einer Schließkraft, wobei der bewegbar Kontaktteil in Schließlage gegen den fest­ stehenden Kontaktteil schnappt oder springt.

Die Be­ wegungsstrecke der Einschalttaste 20 muß so groß sein, daß sich das Lenkerglied 32 in seine Sperrstellung verdrehen kann. Dies erfolgt dann, wenn sich das Lenkerglied 32

• (a) aus der Stellung gemäß Fig. 1,
• (b) über die Stellung, in welcher ein durch einen Schwenkzapfen 56 gebildeter Drehpunkt (zwischen Sperrmechanismus und Lenkerglied 32) sowie andere Sperrmechanismus-Drehpunkte entsprechend Schwenkzapfen 60 und 82 auf einer geraden Linie aufeinander ausgerichtet sind, und
• (c) im Bogen in die Stellung gemäß Fig. 2 bewegt, wobei die Resultierende der Drehkräfte in Richtung des Pfeils F wirkt. In dieser Stellung legt sich der Schwenk­ zapfen 56 unter Verhinderung einer Weiterdrehung des Lenkerglieds 32 an den Rahmen 38 an.

Das Auslösen des Sperrmechanismus erfolgt auf die in der US-PS 38 06 848 be­ schriebene Weise. Wenn der Schutzschalter ausgelöst wird, bewegt sich der Sperrmechanismus so, daß das Lenker­ glied 32 entgegengesetzt zum Pfeil F (gemäß den Fig. 1 und 2 entgegen dem Uhrzeigersinn) verdreht wird. Diese Drehung des Lenkerglieds 32 entgegen dem Uhrzeigersinn wird durch das Lenkerglied 26 in eine Längsbewegung der Einschalttaste 20 umgesetzt, so daß sich letztere unter der Vorbelastungskraft einer Feder 52 in die Kontakt- Offenstellung bewegt. Vorzugsweise ist die Feder 52 um den Schwenkzapfen 40 herumgewickelt und mit einem Schenkel ver­ sehen, der sich am Schwenkzapfen 56 abstützt.

In spezieller Ausführungsform besitzt die Einschalttaste 20 eine solche Länge, daß ihre Oberseite in der "Rückstell"- bzw. Kontakt-Schließstellung (Fig. 2) bündig mit der Ober­ seite des Angusses 16 abschließt. Durch diese Ausbildung wird ein versehentliches manuelles Öffnen des Schutzschalters in den Fällen verhindert, in denen dies, etwa im Fall von medizinischen elektronischen Geräten, verhängnisvolle Folgen haben könnte.

Bei der in den Fig. 5A, 5B und 6A, 6B dargestellten abgewan­ delten Ausführungsform weist die Einschalttaste 20 einen Fortsatz 21 verkleinerten Durchmessers auf, der an sei­ nem Ende mit rechtwinklig zueinander verlaufenden Einschnit­ ten versehen ist. Eine Kappe 62 weist eine axiale Hülse 64 auf, die auf den dünneren Fortsatz 21 der Einschalttaste 20 aufschiebbar ist, wobei ein Steg 66 in den einen oder anderen der einander kreuzenden Schlitze en­ führbar ist. Auf diese Weise kann die als Drucktaste dienende Kappe 62 in einer beliebigen von vier verschiedenen Lagen ausgerichtet werden, abhängig davon, wie der Schutz­ schalter (waagerecht oder lotrecht) in eine entsprechende Schalttafel eingebaut ist. Demzufolge kann in vorteilhafter Weise eine normalerweise in die Oberseite der Kappe 62 ein­ geprägt Beschriftung (z. B. die Nennstromangabe für den Schutzschalter) zur Erleichterung des Ablesens zweckmäßig ausgerichtet werden.

Bei der Ausführungsform mit der Einschalttaste gemäß Fig. 5 und 6 kann der Schutzschalter mit einer sog. Druck/Zug-Be­ tätigung von Hand geöffnet und geschlossen werden.

Wie sich aus vorstehender Beschreibung ergibt, wird mit der Erfindung somit ein Schutzschalter mit Schnapp- oder Sprungschal­ terfunktion (Drucktasten-Schutzschalter) geschaffen. In einer Ausführungsform hat der erfindungsgemäße Schutzschalter als Druck­ tasten-Sprungmagnetschutzschalter die Fähigkeit, ein versehentliches manuelles Öffnen zu verhindern. Eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt einen durch Druck/Zug ein/ausschaltbaren Magnetsprungschutzschalter (Gegentakt­ schalter).

Der er­ findungsgemäße Schutzschalter kann somit sowohl als Gegen­ taktschalter mit Überstromfunktion als auch als Druck­ tasten-Schutzschalter mit Schutz gegen manuelle Auslösung eingesetzt werden.

Claims (9)

1. Schutzschalter, insbesondere Sprungmagnetschutzschalter, mit:

• - einem elektrisch isolierenden Gehäuse (10),
• - einem im Gehäuse (10) angeordneten Überstromfühler,
• - einem feststehenden und einem bewegbaren Kontaktteil im Gehäuse (10),
• - einem Sperrmechanismus,
• - einer Einrichtung zum Auslösen des Sperrmechanismus in Abhängigkeit von einem festgestellten Überstrom und zu seiner Bewegung zwischen Kontakt-Offen- und Schließ­ stellungen,
• - einer im Gehäuse (10) ausgebildeten Einschalttaste- Bohrung (18),
• - einer die Bohrung (18) durchsetzenden, länglichen Einschalttaste (20),
• - Mitteln (22 a, 22 b, 34) zur Ermöglichung einer Axialbe­ wegung der Einschalttaste (20) zwischen einer ersten bzw. Kontakt-Offenstellung und einer zweiten bzw. Kontakt-Schließstellung bei gleichzeitiger Verhinderung einer Drehung der Einschalttaste (20),
• - einer die Einschalttaste (20) mit dem Sperrmechanismus verbindenden Lenkereinheit (26, 32), die eine im we­ sentlichen lineare Bewegung der Einschalttaste (20) in eine Drehbewegung der Lenkereinheit (26, 32) umzu­ wandeln vermag, um den Sperrmechanismus in die Kontakt- Schließstellung zu drängen, wobei die Lenkereinheit die Einschalttaste (20) bei deren manuell erfolgender Bewe­ gung aus der ersten in die zweite Stellung in letzterer zu halten vermag und ein Auslösen des Sperrmechanismus sowie ein Öffnen des Kontakts unabhängig von der Bewegung der Einschalttaste (20) zuläßt, und
• - weiteren Mitteln (52), welche die Einschalttaste (20) bei Auslösung des Sperrmechanismus durch den Überstrom­ fühler normalerweise in die erste bzw. Kontakt-Offen­ stellung vorbelasten,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine der Übermittenfeder aufweisende, mit dem beweg­ baren Kontaktteil gekoppelte Einrichtung den Kontakt mit einer Schnappwirkung öffnet und schließt, daß
• - von der Innenoberseite des Gehäuses (10) neben der Ein­ schalttaste-Bohrung (18) ein flacher Leitflansch (34) nach unten ragt und daß
• - von der Einschalttaste (20) zwei im wesentlichen parallele Flanschteile (22 a, 22 b) nach außen abstehen, die mit dem Leitflansch (34) zusammenwirken.

2. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschalttaste (20) einen am einen Ende zur schwenkbaren Anbringung der Lenkereinheit (26, 32) geschlitzten, läng­ lichen Stab (23) sowie die zwei von diesem auf gegenüberlie­ genden Seiten abstehenden und den Leitflansch (34) umfassen­ den, im wesentlichen parallelen Flanschteile (22 a, 22 b) aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen den Flanschteilen (22 a, 22 b) etwas breiter ist als die Dicke des Leitflansches (34), um eine ungehinderte Längsverschiebung des Stabs (23) und der Flanschteile (22 a, 22 b) längs des Leitflansches (34) zu erlauben, und wobei sich einer der Flanschteile (22 a, 22 b) an den Leitflansch (34) anlegt, wenn auf den Stab eine Dreh- oder Torsionskraft einwirkt.

3. Schutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lenkereinheit (26, 32) ein mittels eines ersten Schwenkpunkts (56) mit dem Sperrmechanismus und mit­ tels eines zweiten Schwenkpunktes (40) mit einem Rahmen (38) des zweiten Lenkerglied (26) umfaßt, das am einen Ende mit einem dritten, zwischen erstem und zweitem Schwenk­ punkt (56, 40) liegenden Schwenkpunkt (33) verbunden ist.

4. Schutzschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durch eine erste, durch die Zentren von erstem und zweitem Schwenkpunkt (56, 40) verlaufende Gerade einerseits und eine zweite, durch die Zentren von zweitem und drittem Schwenkpunkt (40, 33) andererseits verlaufen­ de Gerade eingeschlossene Winkel weniger als 90° beträgt.

5. Schutzschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Winkel größer ist als 45°.

6. Schutzschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der genannte Winkel kleiner ist als 55°.

7. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschalttaste (20) an ihrem Außenendteil einen mit Flansch (62) versehenen Fortsatz (64) zur Ermöglichung eines Erfassens der Einschalttaste (20) von Hand, um sie manuell in die Kontakt-Offenstellung zu bringen, aufweist.

8. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Einschalttaste (20) in der Kontakt-Schließstellung bündig mit der Oberkante der Bohrung (18) abschließt und in der Kontakt-Offen­ stellung aus dieser Bohrung (18) herausragt.