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Selbsttätig auslösender Druckknopfschalter, insbesondere Tarifwächter
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckknopfschalter mit selbsttätiger Auslösung.
Sie ist insbesondere für Tarifwächter bestimmt, aber auch bei andersartigen Schaltvorrichtungen,
z. B. bei Überstromautomaten oder Schaltern mit Fernauslösung, anwendbar.
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An derartige Schalteinrichtungen stellt man im ällgemeinen die Bedingung,
daß Störungen, insbesondere das Erzeugen von Schaltlichtbögen, durch 'unsachgemäßes
oder mißbräuchliches Benutzen ausgeschlossen sein müssen. Ferner sollen die Vorrichtungen
bei hoher Schaltleistung eine hohe Ansprechgenauigkeit haben. -' ' Bei den bisher
bekannten Schaltvorrichtungen, insbesondere Tarifwächtern dieser Art, waren die
obenerwähnten Bedingungen nur zum 'Feil erfüllt, oder sie ließen sich nur durch
verhältnismäßig verwickelte Mechanismen erzielen.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Einrichtung zu schaffen,
welche sämtlichen oder erwähnten Bedingungen gleichzeitig genügt und dabei einen
so einfachen Aufbau hat, daß sie sich mit den kleinen Abmessungen ausführen läßt,
wie sie bei Installationsapparaten, z. B. bei Sicherungssockeln, üblich sind.
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Der selbsttätig auslösende Druckknopfschalter, insbesondere Tärifwächter
(Strombegrenzer), gemäß der Erfindung hat zwei sprunghaft bewegteKontaktorgane,
von denen das eine den Strom einschaltet und das andere den Strom unterbricht. Erfindungsgemäß
ist für das Einschaltorgan und das Abschaltorgan eine einzige Spannfeder verwendet,
die beim Drücken des Knopfes vorzugsweise über ein Kniehebelgesperre gespannt wird
und beim Einschalten dem Einschaltorgan sowie beim Abschalten dem Abschaltorgan
die unverzögerbare Sprungbewegung erteilt. Vorteilhaft wird beim Drücken des Knopfes
zunächst das Abschaltorgan in die Einschaltstellung geführt, während das Einschaltorgan
an seiner Einschaltbewegung bis zur Rückkehr des Knopfes in seine Ruhestellung durch
eine Verriegelung verhindert und erst nach Erreichen der Ruhestellung von der Verriegelung
freigegeben wird. Zweckmäßig ist eine weitere von dem Einschaltorgan gesteuerte
Verriegelung vorgesehen, die ein `Niederdrücken des Knopfes nach seiner Rückkehr
in die Ruhestellung verhindert. Durch dieVerwendung einer einzigen Spannfeder 'erhält
der Druckknopfschalter einen besonders einfachen Aufbau. Zugleich ist durch die
sprunghafte Bewegung des Ein-und Abschaltorgans sowie durch die Verriegelung des
Druckknopfes nach vollendetem Einschalten vermieden, daß durch langsames Bedienen
des Druckknopfes an den Unterbrechungsstellen
des Schalters Lichtbogen
gezogen werden können. Wesentlich ist ferner, daß zum Löschen der Schaltlichtbogen
keine zusätzlichen Magnetspulen verwendet-: werden, wie es bei Überstromschaltern
für'.'' höhere Leistungen bisher der Fall war. Di.eh', Anordnung zweier Kontaktorgane,
die durch, eine gespannte Spannfeder verstellt werden, ist vielmehr leistungsfähig
genug, um die bei Strombegrenzern auftretenden Schaltleistungen betriebssicher abzuschalten.
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Es sind bereits Selbstschalter mit zwei Kontaktorganen bekannt, von
denen das eine als Einschaltorgan und das andere als Abschaltorgan dient. Bei den
bekannten Schaltern hat die Spannfeder, die beim Einschalten des Schalters das Schaltorgan
mit einer unverzögerbaren Sprungbewegung in die Einschaltstellung schnellt, beim
Ausschalten des Schälters keinen Einfluß auf das Abschaltorgan. Damit das Abschaltorgan
beim Ausschalten eine unverzögerbare Sprungbewegung ausführt, sind -die bekannten
Schalter mit einer zweiten Spannfeder zu versehen. Während bei dem Schalter gemäß
der Erfindung der Einschaltdruckknopf eine Abwärtsbewegung und eine darauffolgende
Aufwärtsbewegung ausführt, bewegt sich bei den bekannten Schaltern der Einschaltdruckknopf
lediglich abwärts. In seiner Tiefstellung verharrt der Einschaltdruckknopf so lange,
bis der Schalter auslöst. Eine Verriegelung für den Einschaltdruckknopf in der Einschaltstellung
ist bei den bekannten Schaltern nicht vorhanden. Infolge des Fehlens einer zweiten
Verriegelung lassen sich durch Aufwärtsbewegen des Einschaltdruckknopfes Lichtbogen
zwischen dem Einschaltorgan und den ortsfesten Kontaktteilen erzeugen.
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Bevor auf weitere -erfinderische Merkmale eingegangen wird, sei ein
Ausführungsbeispiel näher erläutert. Auf der Zeichnung ist ein Druckknopfschalter
mit selbsttätiger Auslösung dargestellt. Fig. i zeigt den Schalter in der Ausschaltstellung,
Fig. 2 den gleichen Schalter bei gedrücktemEinschältdruckknopf, Fig. 3 den Schalter
in vollendeter Einschaltstellung. In Fig. 4 ist eine Seitenansicht, in Fig.5 eine
Aufsicht dargestellt. Die Fig.6 und 7 zeigen zwei verschiedene Schaltungen der Kontakt-
und Auslöseorgane.
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Der Schaltmechanismus enthält folgende Teile. i ist der Einschaltdruckknopf.
Mit 2 ist das den Strom unterbrechende Kontaktorgan (Abschaltorgan) bezeichnet.
Es besteht aus einem Isolierschieber und trägt eine Kontaktbrücke 3, die in der
Einschaltstellung zwischen zwei ortsfeste Kontaktklemmen 4 tritt (Fig. 6 und 7).
5 ist das zweite Kontaktorgan (Einschaltorgan). Es besteht ebenfalls aus einem Isolierteil
und einer daran sitzenden Kontaktbrücke. Die Kontaktbrücke des Einschaltorgans verbindet
in der Einschaltstellung zwei weitere Kontaktstücke 6 des Schaltersockels (Fig.
6 und 7), von denen das ;eine Kontaktstück mit einer der beiden Anßklemmen 7 und
das andere mit einer " Abeiden Kontaktklemmen 4 verbunden ist. Außer den beiden
Anschlußklemmen 7 sind noch zwei weitere Anschlußklemmen 26 an dem Schaltersockel
angeordnet.
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Der Druckknopf i sitzt an einem Stab 8 und steht unter Wirkung einer
Feder g, die bestrebt ist, ihn in der durch Fig. i und 3 wiedergegebenen Ruhelage
zu halten. Zwischen dem Druckknopf und den beiden Kontaktorganen 2 und 5 ist ein
Kniehebelgesperre angeordnet, das aus den beiden Gliedern io und i i besteht. Das
Glied io ist um eine ortsfeste Achse 12 drehbar. Das Glied i i ist an einem Mitnehmer
13 gelagert, der am Schaltschieber 2 befestigt ist und als Gegenlage für
eine Schraubenfeder 14 dient. Die Feder sitzt auf einer Schiene 15, an der das Einschaltorgan
5 angebracht ist. Mit 16 ist der Auslöseanker einer Magnetspule 17 bezeichnet. ig
und 2o sind Thermostaten zum Einschalten der Spule 17 (Fig. 5 bis 7).
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Die Vorrichtung hat folgende Wirkungsweise.
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Im Ausschaltzustand nehmen die Teile des Mechanismus die aus Fig.
i ersichtliche Lage ein. Zum Einschalten wird der Knopf i in die durch Fig. 2 wiedergegebene
Stellung gedrückt. Durch das Drücken des Knopfes wird das aus den Gliedern io und
ii bestehende Kniehebelgesperre gestreckt und dadurch der Kontaktschieber 2 in die
Einschaltstellung bewegt. Gleichzeitig wird die Druckfeder 14 gespannt und dadurch
auf das Kontaktorgan 5 eine Kraft ausgeübt, die bestrebt ist, es ebenfalls in die
Einschaltstellung zu bringen. Solange jedoch der Knopf i gedrückt wird, greift der
Stab 8 in eine Üffnung der mit dem Kontaktorgan 5 'verbundenen Schiene 15 und hält
diese fest. Infolgedessen bleibt das Einschaltorgan 5 für die Kontaktsfücke 6 zunächst
noch in der Offenstellung.
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Wird der Knopf i losgelassen, so kehrt er in seine Ruhelage zurück.
Dabei gibt der Riegelstab 8 die Schiene 15 frei. Infolgedessen kommt die aufgespeicherte
Kraft der Spannfeder 14 zur Wirkung, so daß das Einschaltorgan 5 sprunghaft in die
Einschaltstellung geschnellt wird und den Stromkreis endgültig schließt (Fig.3).
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Wird der Magnet 17 erregt und dadurch der Anker 16 angezogen, so wird
die Sperrung des Kniehebelgestänges bei 18 (Fig. 2 lind 3) aufgehoben. Nunmehr bewegt
die Feder 14 (Fig. 3) den Mitnehmer 13 mit dem daran sitzenden Isolierschieber
2 nebst Kontaktorgan
3 - nach links in die Ausschaltstellung. Der
Strom wird also durch das Kontaktorgan 3 unterbrochen. Nach dem erfolgten Abschalten
schlägt-der Mitnehiner 13 gegen das linke Ende des Schlitzes in der Schiene 15 und
bewegt dadurch die Schiene mit dem Einschaltorgan 5 in die durch Dig. i wiedergegebene
Ruhestellung.
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Der -Schalter hat bezüglich seiner Konstruktion und Wirkungsweise
eine Reihe von Vorzügen und Entwicklungsmöglichkeiten, auf die im folgenden eingegangen
ist.
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Das Einschalten des Einschaltorgans 5 erfolgt durch eine Sprungbewegung,
die durch unsachgemäßes Bedienen nicht verzögert werden kann. Das Organ 5 kann,
da es nur einen Einschaltvorgang bewirkt und infolgedessen verhältnismäßig wenig
beansprucht ist, sehr klein sein. Das Ausschalten- erfolgt ebenfalls durch eine
nicht verzögerbare Sprungbewegung des Kontaktorgans 3. Dieses Organ ist infolge
Ausbildung seines Trägers :2 als Isolierschieber geeignet, die in Frage kommenden
höchsten Schaltleistungen fehlerfrei abzuschalten. Man kann die ortsfesten Kontaktstücke
4 des Schaltersockels so anordnen; daß die Kontaktflächen 2n Isolierwände eingelassen
sind, sich der Schieber 2 also gleichsam in einer Isolierrinne bewegt. Auf diese
Weise läßt sich die lichtbogenlöschende W irl:ung eines Isolierschaltschiebers noch
verstärken und dadurch die Schaltleistung erhöhen.
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Ein Erzeugen von Schaltfunken dadurch, daß man den Druckknopf i nur
zum Teil in das Schaltergehäuse hineindrückt und ihn vor vollendetem Einschaltvorgang
wieder lösläßt, ist nicht möglich. Das Einschaltorgan 5 'tritt nämlich erst dann
in Tätigkeit, wenn der Knopf vollständig in den Schaltereingedrückt ist. Wird er
vorher losgelassen, so kommt ein Stromschluß überhaupt nicht zustande.
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Der Schalter hat einen verhältnismäßig einfachen Aufbau. Das ist zum
Teil darauf zurückzuführen, daß trotz der Anwendung zweier Kontaktorgane ein und
dieselbe Feder 14 dazu benutzt wird, sowohl den Schaltsprung des Einschaltorgans
als auch den Schaltsprung des Ausschaltorgans zu erzeugen. Erfindungsgemäß erfüllt
diese Feder auch noch eine dritte Funktion. Sie dient nämlich gleichzeitig dazu,
die Verriegelung in Tätigkeit zu setzen, welche ein Drücken des Knopfes i nach vollendetem
Einschalten ausschließt.
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Die Einfachheit der Schaltvorrichtung ist ferner darauf zurückzuführen,
daß der Stab 8 zur Führung des Druckknopfes und die Schiene 15 zur Führung des Einschaltorgans
5 gleichzeitig auch als Sperriegel verwendet werden, welche einerseits die Feder
14 beim Einschalten erst dann in Tätigkeit treten lassen, wenn der Druckknopf i
in seine Ruhelage (Fig. 3) zurückgekehrt ist und anderseitsauch ein Wiederdrücken
des Knopfes bei eingeschaltetem Stromkreis ausschließen.
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Die Auslösespule 17 ist bei dem dargestellten Tarifwächter nicht unmittelbar
in den zu überwachenden Stromkreis geschaltet. Sie liegt vielmehr, wie die Schaltskizzen
der Fig. 6 und 7 erkennen lassen, im Nebenschluß und -wird erst durch eine thermostatische
Schaltvorrichtung eingeschaltet. Von den beiden Thermostaten der Schaltvorrichtung
ist der eine, ig, in den zu überwachenden Stromkreis geschaltet. Der andere Thermostat
2o ist lediglich der Raumtemperatur ausgesetzt. Wird dem zu überwachenden Stromkreis
eine zu hohe Leistung entnommen, so erwärmt sich der Bimetallstreifen ig und macht
dadurch Kontakt mit dem Streifen 2o. Dadurch wird die Magnetspule eingeschaltet
und -der Tarifwächter zur Auslösung gebracht. Mit Hilfe einer Stellschraube 2i ist
der Abstand ,der beiden Thermostate und damit die Auslösestromstärke einstellbar.
Die Verwendung der beiden. Thermostate in der Weise, daß der von ihnen erzeugte
Schaltvorgang von ihrer Differenzbewegung abhängig ist, ergibt eine Unabhängigkeit
des. Auslösevorganges von der Raumtemperatur. Es ist also verhindert, daß der Tarifwächter
anspricht, wenn die Temperatur des ihn umgebenden Raumes anwächst, dem zu überwachenden
Stromkreis aber kein Strom oder kein zu starker Strom entnommen wird. -Die konstruktive
Ausführung der thermostatischen Schaltvorrichtung ist bei dem dargestellten Tarifwächter
so getroffen, daß sich die beiden Bimetallstreifen an entgegengesetzten Seiten des-
Schaltersockels befinden, um zu verhindern, daß der lediglich zur Kompensation der
Raumtemperatur dienende Streifen von der 'Stromwärme beeinflußt wird, die in dem
anderen Birnetallstreifen erzeugt wird.' Der Bimetallstreifen 2o ist mit einem Arm
22 versehen. An. diesem Arm sitzt eine Kontaktfeder-23. Am freien Ende der Feder
befindet sich der mit dem Dimetallstreifen ig zusammenwirkende Gegenkontakt. Mit
Hilfe der am Arm 22 sitzenden Stellschraube2i wird der Abstand der Kontaktfeder
23 vom Hebel 22 eingestellt. Die Schraube 21 ist mit einer Skala 24 versehen, auf
der die Auslösestromstärke angegeben ist.
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Der beschriebene Apparat läßt sich so anschließen, daß der zu überwachende
Stromkreis einpolig abgeschaltet -wird. Diese Anordnung 'ist in Fig. 6 dargestellt.
Der gleiche Apparat läßt sich jedoch auch so schalten, daß eine zweipolige Abschaltung
erfolgt. Ein derartiger Anschlüß ist durch Fig. 7
wiedergegeben.
Zwecks Fernauslösung des Schalters kann parallel zu den Kontakten der thermischen
Schaltvorrichtung eine Fernleitung angeschlossen werden. Der Schalter kann dann
auch von Temperaturrelais oder Thermostaten gesteuert werden, die in weiter entfernten
Apparaten, z. B. Ofen, eingebaut sind.
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Der Schalter nach der Erfindung läßt sich auch mit einem Auslöseorgan
für Handauslösung versehen. Zu diesem Zweck kann ein zweiter Druckknopf 25 (Fig.-4)
verwendet werden, der auf den Auslöseanker 16 einwirkt.
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Die thermischen und magnetischen Auslöseorgane können verhältnismäßig
kleine Abmessungen haben. Das beruht bei den Thermostaten darauf, daß diese Organe
nur einen Einschaltvorgang zu bewirken haben und ihr Kontaktorgan infolgedessen
wenig beansprucht ist. Die Spule 17 läßt sich ebenfalls mit kleinen Abmessungen
und verhältnismäßig wenig Spulenwindungen ausbilden. Man kann die Spule so dimensionieren,
daß sie außerordentlich hoch beansprucht wird. und zwar derart, daß sie einen Dauerbetrieb
nicht aushalten würde. Die Spule ist nämlich nur kurze Zeit eingeschaltet. Beim
Ansprechen -des Schalters wird sie selbst mit abgeschaltet. Bei Anwendung einer
derart hoch belasteten Spule kann man ihre Abmessungen weiter verkleinern. Durch
die Ausbildung von Schaltern nach der Erfindung ist es zum Beispiel möglich, Tarifwächter,
welche sämtlichen in Frage kommenden Bedingungen gleichzeitig genügen, mit Abmessungen
herzustellen, die nicht größer sind als die der üblichen Sicherungselemente. Dabei
lassen sich -die Einzelteile der Schaltvorrichtung verhältnismäßig kräftig ausbilden.
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In der Verwendung des Schalters, z. B. als Überstromschalter, können
die Auslöseorgane auch anders wirksam sein als bei dem beschriebenen Tarifwächter.
Beispielsweise kann man unter Umständen den Thermostat unmittelbar auf die mechanische
Auslösevorrichtung einwirken lassen. Es ist auch möglich, die Auslösung des Schalters
durch einen in dem zu überwachenden Stromkreis liegenden elektromagnetischen Überstromauslöser
oder durch einen in einem ferngesteuerten Stromkreis liegenden Magneten zu bewirken.