DE3212474A1

DE3212474A1 - Ueberstromschutzschalter

Info

Publication number: DE3212474A1
Application number: DE19823212474
Authority: DE
Inventors: Fritz 8503 Altdorf Krasser; Josef Peter
Original assignee: Ellenberger and Poensgen GmbH
Current assignee: Ellenberger and Poensgen GmbH
Priority date: 1982-04-03
Filing date: 1982-04-03
Publication date: 1983-10-13
Also published as: DE8209597U1; DE3212474C2; EP0091040B1; EP0091040A2; DE3371959D1; EP0091040A3

Description

Ellenberger & Poensgen GmbH
8503 Altdorf b. Nbg.

Überstromschutzschalter

Die Erfindung betrifft einen Überstromschutzschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. Ein derartiger Schalter ist aus US-PS 3,486,140 bekannt. Mittels eines Kniehebelelementes wird die Bewegung des Betätigungselementes auf einen schwenkbaren Kontaktarm übertragen, der zusammen mit einem gehäusefesten Kontakt den Hauptkontakt des Schalters bildet. Nachteilig an derartigen Schaltern ist insbesondere, daß sie weder bei manueller Ein-Ausschaltung noch bei Überstromauslösung ein ausreichend definiertes Schaltverhalten zeigen. Z.B. wird beim Einschaltvorgang der Hauptkontakt abhängig von der Betätigungselementstellung mehr oder weniger stark geschlossen, so daß es zu schleichender Kontaktgabe kommt. Bei Überstromauslösung wirkt sich zudem ein Flattern des die Überstromauslösung bewirkenden Klappankers negativ auf das Schaltverhalten des Gerätes auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß er ein definierteres Schaltverhalten aufweist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch den mit dem Kontaktarm zusammenwirkenden Rückhalteanschlag, der den Kontaktarm solange zurückhält bzw. den Hauptkontakt geöffnet hält, bis das Betätigungselement seine Einschaltendstellung erreicht hat, wird ein schlagartiges, momentanes Schließen des Hauptkontaktes ermöglicht. Dadurch ist das Abbrandverhalten des Hauptkontaktes wesentlich verDessert. Das Schließen des Hauptkontaktes erfolgt unabhängig von der jeweiligen Bewegungsstellung des Betätigungselementes immer mit jQ einem wohldefinierten und gleichbleibenden Kontaktdruck .

Gemäß Anspruch 2 liegt der Kontaktarm in seinem Mittelbereich auf dem Rückhalteanschlag auf und nimmt diesen

!5 beim Einschnellen in die Schließstellung mit. Dadurch kann auf weitere, die nachgebende Schließbewegung des Rückhalteanschlages auslösende Teile des Schaltschlosses verzichtet werden, wodurch die Betriebssicherheit des Schalters erhöht wird. Eine besonders einfache und funktioneile Art der Anordnung und Führung des Rückhalteanschlages lehren die Ansprüche 3 und 4, wobei hervorzuheben ist, daß die Freigabe des Rückhalteanschlages unmittelbar und damit auf baulich einfache Weise durch das Betätigungselement selbst erfolgt.

Durch die Ansprüche 6 und 7 ist dafür Sorge getragen, daß bei Ausschaltung bzw. Überstromauslösung des Schalters die Rückhalteklinke wieder in ihre Rückhaltestellung springt. Die Feder übt auf die Rückhalteklinke über den Vorsprung, welchen sie untergreift, ein derartiges Drehmoment auf, daß bei Öffnung des Hauptkontaktes die Rückhalteklinke sicher hinter dem sie in Rückhaltestellung haltenden Gehäusevorsprung verrastet und gleichzeitig einen gegen das Betätigungselement gerichteten Anlagedruck ausübt.

Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 9 ist dafür Sorge getragen, daß der Klappanker solange ruhig in seiner Ruheposition verharrt und an der Nebenschlußabbiegung "klebt", bis die durch den Spulenfluß auf ihn ausgeübte Kraft größer ist als die Haltekraft der Nebenschlußabbiegung. Dadurch wird ein Flattern des Ankers und somit ein gegebenenfalls vorzeitiges Auslösen vermieden.

Durch Anspruch 11 können auf einfache Weise mehrere nebeneinanderliegende Schalter gleicher Bauart über "innere" Teile derart miteinander gekoppelt werden, daß bei Auslösung mindestens eines Schalters die neben ihm liegenden ebenfalls auslösen.

Die Erfindung ist anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht zweier, aneinander gekuppelter Schalter.

Fig. 2 eine Innenansicht des Schalters in der Einschaltstellung.

Fig. 3 eine Innenansicht in der Ausschaltstellung.
Fig. 4 einen Querschnitt durch zwei gekoppelte Schalter mit der Darstellung der Kupplungsteile.
Fig. 5 das Schaltschloß - schematisch in der Aus-Stellung .

Fig. 6 das Schaltschloß - schematisch in der Stellung kurz vor der Momenteinschaltung der Hauptkon

takte

Fig. 7 das Schaltschloß - schematisch in der Einstellung .

j]

Das Schaltschloß (Fig. 2,3,5 bis 7)

Die manuelle Betätigung des Schaltschlosses erfolgt über den Kipphebel 1. Dieser ist in den beiden Gehäusehälften mit seinen beidseitigen Zapfen 3 drehbar gelagert. In der Zeichnung ist das Gehäuse-Unterteil 2 dargestellt. Im inneren Bereich des Kipphebels ist ein Gelenk 4 angeordnet. An ihm lagert das Kniehebelelement, bestehend aus dem ersten Streckhebel 5 und dem zweiten Streckhebel 6, die ihrerseits mittels des

IQ Kniegelenkes 7 drehbar verbunden sind. Das untere Ende des Kniehebelelements ist über den Bolzen 8 mit dem Kontaktarm 9 gelenkig verbunden. Der Streckhebel 5 ist etwa dreieckig gestaltet und hat in der dritten Ecke einen weiteren Drehpunkt 10, in dem ein Verklinkungshebei 11 gelagert ist. Der Verklinkungshebel kann mit einer Raste 12 des Streckhebels 6 verhaken, so daß das Kniegelenk 7 steif wird. In der Fig. 2 und in den Fig. 5 bis 7 wird das verrastete Kniegelenk gezeigt, dagegen ist in der Fig. 3 die Verrastung gelöst. Sobald das Kniegelenk 7 steif ist, kann bei der manuellen Betätigung des Kipphebels 1 der Kontaktarm 9 um seinen Drehpunkt 13 geschwenkt werden. Je nach der Betätigungsrichtung des Kipphebels werden die Kontakte geöffnet oder geschlossen.

In der Einschaltstellung ist die Kraftkomponente so ausgerichtet, daß auf den Kipphebel 1 ein linksdrehendes Moment ausgeübt wird. Durch den Anschlag 14 im Gehäuse kommt der Kipphebel 1 in dieser Stellung zur Ruhe. Das Schaltschloß ist gespannt. Die Kraftkomponente des gespannten Schaltschlosses ist größer als die Gegenkraft der Drehfeder (nicht dargestellt) am Kipphebel 1. Bei der manuellen Betätigung bleibt das Kniegelenk 7 verrastet. Die Kontakte werden allein durch die Kipphebelstellungen beeinflußt.

Die automatische Auslösung des Schaltschlosses erfolgt über den magn.-hydr. Auslöser 15.

Bei entsprechendem Überstrom zieht der Klappanker 16 c an und dreht sich dabei um den Drehpunkt 17. Der Arm 18 des Klappankers 16 druckt gegen den Verklinkungshebel 11 und bewegt diesen nach oben. Die Verrastung zwischen Verklinkungshebel 11 und der Raste 12 des Streckhebels 6 wird aufgehoben und das Kniegelenk 7 fällt zusammen. Dies wird durch die Drehfeder 19 bewirkt, die durch ihre Federkraft den Kontaktarm 9 nach oben bewegt.

Der magn. Kreis des magn.-hydraulischen Auslösers r. weist ein Magnet-Joch 20 auf, das mit einer in Verbindung mit dem Magnet-Kern 21 stehenden Nebenschlußabbiegung 22 versehen ist. Im mittleren Bereich trägt das Joch seitliche Lappen, in denen die Teile des Schaltschlosses gelagert und geführt sind.

Der magnetische Fluß, der sich bei Stromdurchfluß in der Magnetspule ausbildet, verzweigt sich in Ruhestellung auch über die Nebenschlußabbiegung 22 und den Klappanker 16. Der Rest des Magnetflusses geht vom

„j. Klappanker 16 zum Kern 21. Durch entsprechende Querschnittwahl des Nebenschlusses kann der Klappanker 16 in seiner Ruhelage mehr oder weniger lange fixiert werden. Erst bei größeren Strömen überwiegt die Anzugskraft zwischen Klappanker 16 und Kern 21 und der

OQ Klappanker 16 kann sich von seinem Anlagepunkt an der Nebenschlußabbiegung 22 losreißen.

Die Moment-Einschaltung der Kontakte:

Bei der Einschaltbewegung des Kipphebels 2 wird der gc Kontakthebel 9 kurz vor seiner endgültigen Schließung festgehalten und momentartig freigegeben, nachdem das Schaltschloß gespannt ist.

■ /19

Dies bewirken folgende Teile:

- RückhalteKlinke 23

- Druckfeder 24

- Bolzen 25
- Bolzen 26

- Rüchhalteanschlag 28

Am Bolzen 26 ist die Rückhalteklinke 23 drehbar und verschiebbar gelagert. Durch die Druckfeder 24 wird

,Q die Rückhalteklinke 23 gegen den Bolzen 25 gedrückt (Fig. 5). Wird das Schaltschloß in die Einschaltstellung überführt, führt das Kniehebelelement den Kontaktarm 9 nach unten. Diese Bewegung wird duch den Anschlag 28 gebremst. Der Bolzen 8 bewegt sich dabei in

,g der Kulisse 27 frei und ungehindert. In Fig. 7 ist diese Stellung dargestellt. Bei weiterer Bewegung des Kipphebels 1 kann sich der Hauptkontakt 48 nicht schließen. Der Anschlag 28 wirkt wie ein Drehpunkt, so daß sich der Kontaktarm 9 an seinem Drehpunkt 13 mittels der Lagernut 57 bewegt. Gleichzeitig kommt aber das Gelenk 4 des Kipphebels mit der Auslösenase 29 in Berührung und bewegt dadurch die Rückhalteklinke nach links, bis die Verrastung am Bolzen 25 feigegeben wird. Der Hauptkontakt schließt sich momentartig. Die

2g Rückhalteklinke 23 wird durch den Anschlag 28 vom Kontaktarm 9 in Schließrichtung 51 mitgenommen und kann erst nach Öffnen der Kontakte wieder in ihre Verraststellung gelangen.

Der Kopplungs-Mechanismus

(Fig. 2,3 und 4 sowie Fig. 1 ):

Die Kopplung mehrerer Einzelgeräte zu einer Funktionseinheit erfolgt sowohl bei manueller Betätigung als auch bei Überstromauslösung.

Die Kopplung für manuelle Betätigung erfolgt an den Kipphebeln 1 durch Zwischenschaltung des Kupplungsstückes 30. Die genannten Teile werden durch geeignete mechanische Elemente miteinander verbunden. In der

c Fig. 1 ist dies an Hand eines zweipoligen Gerätes, bestehend aus zwei Einzelgeräten (Gerät 31 und Gerät 32) gezeigt.

Die Kopplung für die Uberstromauslosung wird durch den

,Q Kopplungshebel 33 und die Kopplungsachse 34 hergestellt. Die Kopplungshebel 33 der nebeneinanderliegenden Geräte werden durch die Kopplungsachse 34, die durch die Gehäuseseitenwände hindurchragt, miteinander verbunden. Am Drehpunkt 36 ist der Kopplungshebel 33 im Gehäuse gelagert. Durch die Druckfeder 35 wird er rechtsdrehend nach unten bewegt und kommt dabei mit seinem Schenkel 37 am Bolzen 8 zum Anliegen. Löst nun ein Schalter automatisch durch seinen Magnet-Auslöser aus, dann bewegt sich der Bolzen 8 mit dem Kontaktarm

2Q 9 nach oben und nimmt den Kopplungshebel 33 mit. Dessen Schenkel 37 schlägt bei seiner Bewegung gegen den L-fÖrmigen Lappen des Verklinkungshebels 11 (Fig. 4) und löst dabei die Verrastung des Kniegelenkes 7. Da die Achse 34 aber die Hebel 33 miteinander kuppelt,

_oc kommen auch die banachbarten Geräte zum Auslösen. In die Gehäuse-Teile sind auch Hilfskontakte eingelegt. (Fig. 2 und 3) Im gezeigten Beispiel handelt es sich um einen Wechsler mit folgenden Teilen:

- Festkontakt-Öffner 39 (Von der Aus-Stellung betrach-

^tet)

- Festkontakt-Schließer 40 (von der Aus-Stellung betrachtet )

- Kontaktfeder 41 in Schnappausführung

- Betätigungshebel 42

Der Betätigungshebel 42 hat zwei Anschlagpunkte. Der Anschlagpunkt 43 wird vom Kontaktarm 9 nach unten be-

/12

wegt. Mit ihm bewegt sich der Anschlagpunkt 44 gegen die Kontaktfeder und bringt sie zum Umschnappen.

Der Stromverlauf:

Der Strom fließt vom Anschluß 45 zur Spule des magn.-hydraulischen Auslösers 15, von dieser über eine Litze zum Kontaktarm 9 und dann über das Kontaktpaar zum Anschluß 46. Im Bereich der Kontakte sind Löschbleche angeordnet. Die Ausblasung der Lichtbogengase kann über entsprechende Kanäle in den Gehäusen nach aussen erfolgen.

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Positionszahlenliste

1 Kipphebel

2 Gehäuse-Unterteil

3 Zapfen

4 Gelenk

5 erster Streckhebel

6 zweiter Streckhebel

7 Kniegelenk

8 Bolzen

9 Kontaktarm

10 Drehpunkt

11 Verklinkungshebel

12 Raste

13 Drehpunkt

14 Anschlag

15 mangetisch-hydraulischer Auslöser

16 Klappanker

17 Drehpunkt

18 Arm

19 Drehfeder

20 Magnet-Joch

21 Magnet-Kern

22 Nebenschlußabbiegung

23 Rückhalteklinke

24 Druckfeder

25 Bolzen

26 Bolzen

27 Kulisse

28 Rückhalteanschlag

29 Auslösenase

30 Kupplungsstück

31 Gerät

32 Gerät

33 Kopplungshebel

34 Kopplungsachse

35 Druckfeder

36 Drehpunkt

37 Schenkel

38 Hilfskontakte

39 Festkontakt-Öffner

40 Festkontakt-Schließer

41 Kontaktfeder

42 Betätigungshebel

43 Anschlagpunkt

44 Anschlagpunkt

45 Anschluß

46 Anschluß

47 Wirkende v. 6

48 Hauptkontakt

49 Kontaktende

50 Gelenkende

51 Schließrichtung

52 Ende v. 23

53 Betätigungsende v.

54 Mittelbereich v.

55 Durchbrechung

56 Rast-L-Schenkel v.

57 Lagernut

Claims

321247A TERGAU & POHL PATENTANWÄLTE HEfNERSPL. 3 · POSTF. 119347 88500 NÜRNBERG 11 Ellenberger & Poensgen GmbH Altdorf b. Nbg. Ansprüche 15 \ij Überstromschutzschalter mit

1. einem vorzugsweise als zweiarmigen Kipphebel (1) ausgebildeten Betätigungselement zur manuellen Ein-Ausschaltung,

2. einem vom gehäuseinneren Ende des Betätigungselementes angelenkten, in Streckstellung verrastbären Kniehebelelement, das

2.1. im wesentlichen aus einem ersten (5) und 25

zweiten Streckhebel (6) besteht, wobei

2.1.1. die beiden Streckhebel (5,6) mittels eines Kniegelenks (7) verbunden sind,

2.1.2. der erste Streckhebel (5) mit seinem

dem Betätigungselement zugewandten En-30

de an dessen gehäuseinnerem Ende befestigt ist,

2.1.3. der zweite Streckhebel (6) mit seinem

Wirkende (47) gelenkig mit einem ..

schwenkbaren Kontaktarm (9) zum Offnen

und Schließen des Hauptkontaktes (48) verbunden ist und

2.2. das Kniehebelelement (Teile 5, 6, 7) vor

zugsweise im Bereich des Kniegelenks (7) im Überstromfalle über den Totpunkt hinaus durch den Auslösehebel eines Überstromauslösers (magnetischhydraulischer Auslöser 15)

beaufschlagbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

3. daß der Kontaktarm (9) bei der Einschalt-Schließbewegung vor Schließung des Hauptkontaktes (48) v°ⁿ einem Rückhalteanschlag (28) verriegelt wird, der

3.1. beim Verbringen des Betätigungselementes (Kipphebel 1) in Einschaltendstellung zur sprunghaften Schließung des Hauptkontaktes (48) den Kontaktarm (9) freigibt.

2. Überstromschutzschalter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Kontaktarm (9) bei der Einschalt-Schließbewegung zwischen seinem Kontaktende (49) und seinem Gelenkende (50) auf dem Rückhalteanschlag (28) aufliegt und dieser beim Verbringen des Betätigungselementes (Kipphebel 1) in Einschaltendstellung in Schließrichtung (51) nachgibt.

3. Überstromschutzschalter nach Ansprüchen 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Rückhalteanschlag (28) Bestandteil einer im wesentlichen in Schließrichtung (51) längsverschiebliehen Rückhalteklinke (23) ist, die in Rückhaltestellung (Fig. 5,6) hinter einem Gehäusevorsprung (Bolzen 25) verrastbar ist und in Freigabestellung (Fig. 7) durch Beaufschlagung des Betätigungselementes (Kipphebel 1) ausrastbar ist.

4. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückhaltek linke (23) sich im wesentlichen entlang des Kniehebelelementes (Streckhebel 5,6) erstreckt, an ihrem hauptkontaktseitigen Ende (52) den den Kontaktarm (9) untergreifenden Rückhalteanschlag (28) und an ihrem Betätigungsende (53) eine Auslösenase (29) aufweist, die seitlich durch ,Q das innere Ende (Gelenk 4) des Betätigungselementes (Kipphebel 1) verschiebbar ist.

5. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden. Ansprüche

,ρ- dadurch gekennzeichnet,

daß die Rückhalteklinke (23) in ihrem Mittelbereich

(54) eine im wesentlichen L-förmige Durchbrechung

(55) aufweist, in deren im wesentlichen rechtwinklig zur Schließrichtung (51) verlaufenden Rast-L-

2Q Schenkel (56) in Rückhaltestellung (Fig. 5,6) der als Bolzen (25) ausgebildete Gehäusevorsprung einliegt.

6. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der ok vorhergehenden Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rückhalteklinke (23) mittels einer Feder (24) in Richtung auf das Betätigungselement (Kipphebel 1) vorgespannt ist.

7. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der

vorhergehenden Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

daß die Feder (Druckfeder 24) einen in Richtung des gg Rast-L-Schenkels (56) der Durchbrechung (55) von der Rückhalteklinke 23 abstehenden Vorsprung (58) untergreift.

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8. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,
daß der Kontakthebel (9) mittels einer im wesentliehen in Schließrichtung (51) in dem Gelenkende (50) verlaufenden Lagernut (57) auf einem Gehäusezapfen (Drehpunkt 13) gelagert ist.

9. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem im wesentlichen aus einer Spule mit Magnetkern (21) und Magnet joch (20) bestehenden Auslöser (15), der einen auf das Kniegelenk (7) des Schalters einwirkenden Klappanker (16) aufweist
dadurch gekennzeichnet,

daß das Magnetjoch (20) auf der Seite des Klappankers (16) über das Spulenende hinaussteht und eine den Klappanker (16) übergreifende L-förmige Nebenschlußabbiegung (22) aufweist.

10. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der

vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Klappanker (16) in Ruhestellung an der der Spule zugewandten Seite der Nebenschlußabbiegung (22) anliegt.

11. Überstromschutzschalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

daß mit dem Kontaktarm (9) ein Kopplungshebel (33) wirkverbunden ist, dessen Wirkende (Schenkel 37) das Kniegelenk (7) in Freigaberichtung beaufschlagt und der eine Kopplungsachse (34) zum Eingriff in mindestens einen zum Schalter benachbart angeordneten Überstromschutzschalter (Geräte 31,32 in Fig. 1 und 4) trägt und mit dessen Kopplungshebel verbunden ist.