DE4105040C1

DE4105040C1 -

Info

Publication number: DE4105040C1
Application number: DE4105040A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. Franz (Fh), 8755 Alzenau, De
Original assignee: Heinrich Kopp GmbH and Co KG
Current assignee: Heinrich Kopp GmbH and Co KG
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1992-09-24
Anticipated expiration: 2011-02-20
Also published as: AU655962B2; EP0525137B1; WO1992015110A1; AU1175992A; US5347248A; EP0525137A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzschaltgerät zur Differenzstrom- und/oder Unterspannungsauslösung in Einbau- oder Mobilausführung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In dieser Beziehung ist aus der EP 1 89 493 B1 ein als Anschluß stecker für einen elektrischen Verbraucher ausgebildetes Fehlerstrom-Schutzschaltgerät bekannt, das eine Schaltkontakt anordnung enthält, die von Hand mittels Druckknopf über eine Schaltmechanik allpolig zu betätigen und durch eine elektro nische Differenzstrom- und Unterspannungsüberwachung elektro magnetisch auslösbar ist. Weiterhin verfügt das Gerät über eine Prüfeinrichtung zur Kontrolle seiner Funktionsfähigkeit.

Des weiteren wird in der DE 39 37 546 A1 ein mobiles Schutz schaltgerät mit Differenzstrom-, Unterspannungs- und Frei auslösung beschrieben, das sich als komplette Montageeinheit zum Einbau in ein genormtes Steckergehäuse o. dgl. eignet. Hierbei dient die Auslösespule mit ihrem Kern und dem Magnet joch als Träger für die Bedienungshandhabe, um mit derselben auf die sich gegenseitig ver- und entriegelnde Auslöse- und Kontakteinrichtung einwirken zu können.

Diese bekannten Vorschaltgeräte verwenden jedoch eine relativ komplizierte Einschalt- und Auslösemechanik und müssen dem entsprechend aufwendig hergestellt und montiert werden. Außer dem bedingt der konstruktive Aufbau der Geräte zumeist die Bereitstellung eines besonderen Gehäuses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Schutzschaltgerät in einzelne Baugruppen zu gliedern und auf engem Raum zu einer funktionsfähigen Einbau-Montageeinheit zusammenzusetzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe basiert die Schaltmechanik eines Schutzschaltgeräts nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gemäß der Erfindung auf einem bedienungsseitig definiert ver stellbaren Kopplungsglied, welches zwischen einem festen Gehäuseanschlag und einem druckfederbelasteten Tauchanker des elektromagnetischen Auslöseorgans verschwenkbar ist und den in Gegenrichtung druckfederbelasteten Kontaktträger durch ein mit diesem korrespondierendes Leerhub- und Verklinkungs profil verstellt.

Mit einer derartigen Ausbildung der manuell und elektromagne tisch zu betätigenden Schaltmechanik für die elektrische Kontaktanordnung des Schutzschaltgeräts ergibt sich fort schrittlicherweise eine für sich selbständige und voll funk tionsfähige Baugruppe von Einzelteilen, der sich die weiteren Teile des Geräts, - ebenso zu Baugruppen zusammengefaßt -, in engen Grenzen beiordnen lassen, um insgesamt in ein kleine res Gehäuse oder den entsprechenden Leerraum innerhalb eines beliebigen Elektrogerätes eingebaut werden zu können.

Besonderheiten und Weiterbildungen der Schaltmechanik des Schutzschaltgeräts sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 her ausgestellt. Nach dem Merkmal des Anspruchs 2 ist das als zweiarmiger Schwenkhebel ausgebildete Kopplungsglied um eine Welle verschwenkbar in den Fortsätzen der sich gegen eine Schraubendruckfeder am Gehäuse abstützenden Bedienungshandhabe gelagert. Dabei ist dieses Kopplungsglied nach den Merkmalen des Anspruchs 3 in Betätigungsrichtung mit einem ihm federnd angeformten Anschlagbügel versehen und weist in Gegenrichtung oberhalb der Drehlagerstelle eine dem Kontaktträgerquerschnitt entsprechende Ausnehmung auf. Nach den Merkmalen des Anspruchs 4 ist die Einschalt- und Auslösemechanik mit dem Kontakt träger zu einem Bauteil zusammengefaßt, dessen Gehäuse seit lich unterhalb des vorstehend-aktiven Hebelarms des Kopplungs gliedes das elektromagnetische Tauchankersystem trägt.

Die elektronische Einrichtung des Schutzschaltgeräts betref fend, ist diese nach den Merkmalen des Anspruchs 5 mitsamt den Festkontaktstücken der Schaltstrecke, einer Hilfskontakt anordnung für die Stromversorgung des Geräts und der Prüf tastenkontakte auf einer gedruckten Leiterplatte angeordnet, welche als ein weiteres Bauteil mit der vorbeschriebenen Ein schalt-und Auslösemechanik schaltkontaktschlüssig zusammen gesetzt und mit den Anschlüssen der Erregerwicklung des elek tromagnetischen Tauchankersystems stabilisierend verlötet werden kann. - Wenn die zusammengestellten Bauteile beispiels weise in das Gehäuse eines gebräuchlichen Anschlußsteckers eingebaut und mit einer von den Bedienungshandhaben der Schutz schalteinrichtung durchgriffenen Abdeckung versehen werden, so besteht außerdem die Möglichkeit, die oberhalb der Schalt mechanik angeordnete Leiterplatte zusätzlich durch Verlötung mit den entsprechend nach oben verlängerten Anschlußfahnen der Steckerstifte innerhalb des Steckergehäuses zu haltern.

In der anliegenden Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung das in einen konturierten Winkelstecker eingebaute Schutzschaltgerät für den über ein Kabel angeschlossenen Ver braucher dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das zweipolige Gerät in der Ausschaltstellung;

Fig. 2 eine Teildarstellung aus Fig. 1 bei vollständig eingedrückter Bedienungshandhabe;

Fig. 3 die gleiche Darstellung (gem. Fig. 2) in der Einschaltstellung;

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Gerät (gem. Fig. 6) im Bereich der Schaltkontaktanordnung;

Fig. 5 eine Teildarstellung der Hilfskontaktanordnung für die Stromversorgung der Elektronik; und

Fig. 6 eine Draufsicht auf das geöffnete Gerät in vereinfachter Darstellung.

Wie aus der schematischen Darstellung in Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist, wirkt die durch eine druckfederbelastete Be dienungshandhabe 1 manuell zu betätigende Schaltmechanik des zweipoligen Schutzschaltgeräts über das sich einerseits an einem festen Anschlag 2 des Gehäuseteils 3 elastisch abstüt zende Kopplungsglied 4 andererseits auf den gegen Federkraft in die Erregerspule 5 eintauchenden Anker 6 des elektromagne tischen Auslöseorgans ein. Dabei ist das mit der Bedienungs handhabe 1 verstellbare Kopplungsglied 4 an zwei nach unten reichenden Fortsätzen derselben um eine Welle 7 schwenkbar ge lagert. In seiner Betätigungsrichtung ist das Kopplungsglied 4 mit einem ihm als Federungselement angeformten Anschlagbügel 8 versehen. Zur Verklinkung mit dem in Gegenrichtung zu der Ein schaltbetätigung druckfederbelastet verstellbaren Trägerteil 9 für die beweglichen Kontaktstücke 10 ist das verstell- und schwenkbare Kopplungsglied 4 "entlastungsseitig" mit einem Kurvenprofil versehen, in dessen konforme Ausnehmung 11 der Trägerteil 9 im unverschwenkten Zustand des Kopplungsgliedes 4 eingreifen kann, wogegen die Verschwenkung desselben infolge manueller Betätigung bis gegen den Anschlag 2 und bei erregtem Tauchankersystem gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 3 der Zeichnung eine Verklinkung unterhalb des Kontaktträgerteils 9 und bei manueller Entlastung der Bedienungshandhabe 1 die Verstellung des letzteren und seiner Kontaktstücke 10 gegen die unterseitig auf der gedruckten Leiterplatte 12 angeord neten Festkontaktstücke 13 zur Folge hat.

Als weiteres Bauteil des Schutzschaltgeräts trägt die Leiter platte 12 außerdem die zur Differenzstromüberwachung benötigte Elektronik, wie den besonders dargestellten Summenstromwandler 14 etc., zudem eine im Zuge der Einschaltbetätigung durch das Kopplungsglied 4 der Schaltmechanik geschlossene Hilfskontakt anordnung 15 (gem. Fig. 5) für die Stromversorgung des Schutz schaltgeräts, sowie eine von außen zu betätigende Prüfkontakt anordnung 16, um dessen Funktionsfähigkeit kontrollieren zu können.

Die montagemäßige Anordnung der in Schaltmechanik und in Über wachungeelektronik gegliederten Bauteile innerhalb des hier als Ausführungsbeispiel gewählten Winkelsteckers betreffend, schiebt sich die von oben in das offene Steckergehäuse 17 eingesetzte Schaltmechanik mittels ihres Gehäuseteils 3 form schlüssig in das Oberteil des Steckergehäuses 17 ein und reicht dabei mit dem Magnetjoch der dem Gehäuseteil 3 fest angesetzten Erregerspule 5 des Tauchankersystems zwischen den verlängerten Anschlußfahnen der nach außen durchgreifenden Steckerstifte 18 bis auf den Boden des (konturierten) Einsteckteils am Stecker gehäuse 17. Gemäß der Darstellung in den Fig. 4 und 6 der Zeichnung fügt sich die mit dem Anschlußkabel 19 des Schutz schaltgeräts verbundene Leiterplatte 12 und die von ihr ge tragene Überwachungselektronik formgerecht in das Oberteil des Steckergehäuses 17 ein und gelangt dabei mit den Festkontakt stücken 13 exakt über die beweglichen Kontaktstücke 10 der Schaltstrecke zu beiden Seiten der nach oben freistehenden Bedienungshandhabe 1, sowie mit der Hilfskontaktanordnung 15 (gem. Fig. 5) über den dafür mit einem Schaltnocken 20 ver sehenen Hebelarm des Kopplungsgliedes 4 in Richtung Tauchanker system. Zur Halterung der Leiterplatte 12 läßt sich dieselbe dann mit den sie in Kontaktbohrungen durchgreifenden Anschlüs sen der Erregerspule 5 und mit den Anschlußfahnen der Stecker stifte 18 verlöten. Anschließend kann man das fertigmontierte Schutzschaltgerät mit einer die Öffnungsrandung des Stecker gehäuses 17 übergreifenden und an ihr verrastenden Abdeckkappe 21 verschließen, die stirnseitig von der Bedienungshandhabe 1 und einer auf die Prüfkontaktanordnung 16 an der Oberseite der Leiterplatte 12 einwirkenden Drucktaste 22 durchgriffen wird.

In dieser Ausführung ist das Schutzschaltgerät für den ange schlossenen Verbraucher nach dem Einstecken in eine spannungs versorgte Steckdose einschaltbereit. Bei manuellem Druck auf die Bedienungshandhabe 1 verstellt diese das an ihr schwenkbar gelagerte Kopplungsglied 4 in Betätigungsrichtung und schließt damit zunächst die Hilfskontaktanordnung 15 für die Stromver sorgung der Überwachungselektronik des Geräts. Wenn dann das Kopplungsglied 4 unter Einbeziehung der Federung durch seinen Anschlagbügel 8 den festen Anschlag 2 am Gehäuseteil 3 der Schaltmechanik erreicht hat, dreht sich das Kopplungsglied 4 bei weiterem Eindrücken der Bedienungshandhabe 1 um seine Lagerwelle 7 gegen den Tauchanker 6 im Inneren der Erreger spule 5, so daß dieser unter dem Druck einer Ankerfeder schließlich auf den festeingebauten Magnetkern trifft.

Bei Freigabe der Bedienungshandhabe 1 und einem vorhandenen Fehler in der Festinstallation, beispielsweise in Form einer Leiterunterbrechung, kehrt sich der vorbeschriebene Ablauf einfach um. Demgemäß schwenkt der Tauchanker 6 unter dem Druck seiner Ankerfeder das mit der eigenständig rückfedernden Be dienungshandhabe 1 in die Ausgangsstellung zurückkehrende Kopplungsglied 4 sofort in seine anschlagfreie Lage und ver hindert auf diese Weise seine Verklinkung mit dem Kontakt trägerteil 9. Bei Erreichen der Endstellung unterbricht dann das Kopplungsglied 4 die Hilfskontaktanordnung 15 und schaltet damit auch die Überwachungselektronik vom Versorgungsnetz ab.

Im fehlerfreien Zustand der Anlage wird die Erregerspule 5 da gegen über die Hilfskontaktanordnung 15 mit Spannung versorgt, so daß ihr Tauchanker 6 angezogen bleibt. Damit gelangt bei Entlastung der Bedienungshandhabe 1 zunächst die Abfederung des Kopplungsgliedes 4 durch seinen Anschlagbügel 8 zur Wirkung und schwenkt dasselbe in die Verklinkungsstellung mit dem Kon taktträgerteil 9, so daß dieser von der stärker gefederten Be dienungshandhabe 1 gegen die Kraft der schwächeren Kontakt öffnungsfeder mitgenommen wird, bis seine beiden Kontaktstücke 10 auf die Festkontaktstücke 13 an der Unterseite der Leiter platte 12 treffen, womit das Schutzschaltgerät für den über das Kabel 19 angeschlossenen Verbraucher eingeschaltet und betriebsbereit ist.

Im Fehlerfall wird durch einen in unzulässiger Größe zur Erde abfließenden Teilstrom über den Summenstromwandler 14 die von der Leiterplatte 12 getragene elektronische Schaltungsanord nung aktiviert, womit die Stromversorgung der Erregerspule 5 des Tauchankersystems unterbrochen und von diesem die Ver klinkung zwischen dem Kopplungsglied 4 und dem Kontaktträger teil 9 aufgeschlagen wird. Demzufolge drückt die Kontaktöff nungsfeder den Kontaktträgerteil 9 wieder in die Ausnehmung 11 des Kurvenprofils auf Seiten des Kopplungsgliedes 4 und öffnet hiermit die Schaltkontaktstrecke 10/13, während die Bedienungshandhabe 1 gegenläufig in die Ausschaltstellung zurückfährt.

Zum Ausschalten des Schutzschaltgerätes genügt es, dasselbe mit seinen beiden Steckerstiften 18 einfach aus der Netzsteck dose zu ziehen oder nur kurzzeitig die Prüftaste 22 zu be tätigen und dadurch einen Fehlerstrom zu simulieren, der das Schutzschaltgerät - wie bei einem Defekt - auslösen läßt und - nach dessen Beseitigung - eine erneute Wiedereinschaltung erforderlich macht.

Darüber hinaus läßt sich die hier als Beispiel dargebotene Ausführung des Schutzschaltgeräts bei Bedarf an Stelle der 2-poligen Anschlußvorkehrung ebenso auch mit einem 3-poligen Anschluß und Rund- oder Flachstiften eines anderen Steck verbindungssystems ausrüsten.

Claims

1. Schutzschaltgerät zur Differenzstrom- und/oder Unterspannungs auslösung in Einbau- oder Mobilausführung mit einer Bedienungs handhabe (1), einer Kontaktanordnung (10, 13) und einem feder belasteten Magnetankersystem, sowie mit einem Kopplungsglied (4) zwischen dem Magnetanker (6) und einem beweglichen Kontakt träger (9), dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsglied (4) zwischen einem festen Gehäuseanschlag (2) und einem druckfeder belasteten Tauchanker (6) des elektromagnetischen Auslöseorgans (Erregerwicklung 5) verschwenkbar ist und den in Gegenrichtung druckfederbelasteten Kontaktträger (9) durch ein mit diesem korrespondierendes Leerhub- und Verklinkungsprofil (11) ver stellt.

2. Schutzschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als zweiarmiger Schwenkhebel ausgebildete Kopplungs glied (4) um eine Welle (7) verschwenkbar in Fortsätzen der sich gegen eine Schraubendruckfeder am Gehäuse (3) abstüt zenden Bedienungshandhabe (1) gelagert ist.

3. Schutzschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsglied (4) in Betätigungsrichtung mit einem ihm federnd angeformten Anschlagbügel (8) versehen ist und in Gegenrichtung oberhalb der Welle (7) eine dem Kontakt trägerquerschnitt entsprechende Ausnehmung (11) aufweist.

4. Schutzschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschalt- und Auslösemechanik mit dem Kontaktträger (9) zu einer Baugruppe zusammengefaßt ist, deren Gehäuse (3) seitlich unterhalb des aktiven Hebelarms des Kopplungsgliedes (4) das elektromagnetische Tauchanker system (6) trägt.

5. Schutzschaltgerät nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß eine elektronische Überwachungseinrichtung mitsamt den Festkontaktstücken (13) der Kontaktanordnung, einer Hilfs kontaktanordnung (15) für die Stromversorgung des Geräts und den Prüftastenkontakten (16) auf einer gedruckten Leiterplatte (12) angeordnet ist, welche als eine weitere Baugruppe mit der Einschalt- und Auslösemechanik schaltkontaktschlüssig zusammen gesetzt und mit den Anschlüssen der Erregerwicklung (5) des elektromagnetischen Tauchankersystems verlötbar ist.

6. Schutzschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengestellten Baugruppen in ein Gehäuse (17), beispielsweise das eines Anschlußsteckers oder eines Schnurschalters u. dgl., einsetzbar sind, welches mit einer von den Bedienungshandhaben (1, 22) durchgriffenen Ab deckung (21) verschließbar ist.

7. Schutzschaltgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, daß die in dem Gehäuse (17) über der Schaltmechanik an geordnete Leiterplatte (12) zusätzlich durch eine Verlötung mit den entsprechend verlängerten Anschlußfahnen der Stecker stifte (18) gehalten wird.