DE823755C

DE823755C - Selbstschalter

Info

Publication number: DE823755C
Application number: DEW2158A
Authority: DE
Inventors: Melvin Bingenheimer
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1945-05-09
Filing date: 1950-05-23
Publication date: 1951-12-06
Also published as: US2677026A; GB611817A; US2624816A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 6. DEZEMBER 1951

W 2i58VIIIb/2ic

Selbstschalter

Diese Erfindung bezieht sich auf Selbstschalter und insbesondere auf Selbstschalter für die Überwachung von Licht- und Kraftstromkreisen geringerer Leistung.

Hauptgegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Selbstschalters mit verbesserter thermischer und magnetischer Auslöseansprechempfindlichkeit, wobei der magnetische Ansprechmechanismus gänzlich vom thermischen Ansprechmechanismus unterstützt wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung, sowohl in ihrem Aufbau als auch in ihrer Wirkungsweise, soll diese an Hand der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen beispielsweise dargestellten bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert werden.

Fig. ι ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines erfindungsmäßigen Selbstschalters;

Fig. 2 ist eine Teilansicht von der Seite mit einer Abänderung der Auslösevorrichtung;

Fig. 3 ist eine Teilseitenansicht mit einer weiteren Abänderung der Auslösevorrichtung;

Fig. 4 ist ein Schnitt im wesentlichen nach der Linie IV-IV der Fig. i, in Pfeilrichtung gesehen.

Der in Fig. ι der Zeichnung dargestellte Selbstschalter besteht aus dem Gehäuse 11 und einer Abdeckplatte 13 dazu, die beide aus Isolierpreßstoff gefertigt sind, einem feststehenden Kontaktglied 15, einem beweglichen Kontaktglied 17, einem Betätigungsmechanismus 19 und einer Auslösevorrichtung 21.

Der feststehende Kontakt 15 ist starr am inneren Ende eines winkelförmigen Klemmgliedes 23 befestigt, welches in einem Winkelschlitz 25 im Preßgehäuse 11 sitzt. Das äußere Ende der Klemme 23 ist mit Anschlußstücken 27 ausgerüstet, um die Klemme 23 mit einem elektrischen Stromkreis zu verbinden. Am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses ι r ist eine Klemme 29 angeordnet, welche an ihrem inneren Ende den später zu beschreibenden Auslösemechanismus trägt und die mit einem Anschlußstück 31 an ihrem äußeren Ende versehen ist, um die Klemme mit einem elektrischen Stromkreis zu verbinden.

Der bewegliche Kontakt 17 ist starr mit dem freien Ende eines U-förmigen Schalterhebels 37 verbunden, der seine Schenkel 57 in Aussparungen in den Schenkeln 55 eines U-förmigen Betätigungshebeis 35 abstützt. Der Betätigungshebel 35 ist drehbar in einem Drehzapfen 47 gelagert, der in einer entsprechenden öffnung im Gehäusen und einer passenden öffnung im Deckel 13 befestigt ist. Eine Arbeitsfeder 39 ist unter Spannung zwischen dem Schalthebel 37 und einem auslösbaren Träger 33, der drehbar am Zapfen 41 in zusammengehörigen öffnungen im Gehäuse 11 und der Abdeckung 13 befestigt ist, angeordnet. Die Abstandsringe 43 sind vorgesehen, um den Träger 33 im geeigneten Abstand von den Wänden des Gehäuses und dem Deckel zu halten.

Der Betätigungshebel 35 ist mit einem damit eine Einheit bildenden Betätigungshandgriff 49 ausgestattet und ragt durch eine öffnung 51 in das ao Gehäuse 11. Der Betätigungshebel ist auch mit einem mit ihm eine Einheit bildenden bogenförmigen Glied 53 ausgerüstet, welches zusammen mit dem Gehäuse 11 im wesentlichen die öffnung 51 in jeder Lage des Handgriffes 49 schließt. Der Schalterhebel 37 ist über eine biegsame Leitung 59 elektrisch mit einem Ende eines Bimetallelementes 45 verbunden, welches einen Teil der Auslösevorrichtung 21 bildet und welches in geeigneter Weise, vorzugsweise durch Schweißen, mit dem inneren Ende der Klemme 29 verbunden ist.

Der Schalterhebel 37 wird zum handbedienten öffnen und Schließen der Kontakte über den Handgriff 49 betätigt. Die Bewegung des Handgriffes im Uhrzeigersinn .aus der mit voll ausgezogenen Linien gezeichneten Lage trägt die Schenkel 57 des Schalterarmes 37 auf die linke Seite der Wirkungsrichtung der Arbeitsfeder 39, welche dann den Schalterhebel nach der Stellung »offen« vorspannt und die Bewegung des Schalterhebels nach der Stellung »offen« mittels eines Schnappvorganges bewirkt. Der Betätigungsmechanismus und Schalterhebel sind in der von Hand geöffneten Stellung durch strichpunktierte Linien in Fig. 1 gezeigt.

Die Kontakte werden durch umgekehrte Betätigung des Handgriffes von Hand geschlossen. Eine Bewegung des Handgriffes 49 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn aus der strichpunktierten Stellung (Fig. i) in die mit voll ausgezogenen Linien gezeichnete Lage bewegt die Schenkel 57 des Schalterarmes 37 nach der rechten Seite der Wirkungsrichtung der Feder 39, welche daraufhin trachtet, die Kontakte durch eine Schnappwirkung zu schließen.

Ein Lichtbogenlöscher 60 ist zum schnellen Löschen des Lichtbogens vorgesehen, wenn der Stromkreis unterbrochen wird. Der Löscher kann von beliebiger geeigneter Ausführung sein. Der dargestellte Löscher besteht aus einer Reihe geschlitzter Platten, in welche der Lichtbogen gezogen und gelöscht wird.

Der Ausschalter kann augenblicklich abhängig von Überlast über einem vorbestimmten Wert oder von einem Kurzschluß und mit Verzögerung bei geringerer Überlast mittels des Auslösemechanismus 21 in Tätigkeit gesetzt werden. Die Tätigkeit des Auslösemechanismus 21 befreit den Träger 33, worauf die Abreißfeder den Träger im Uhrzeigersinn bewegt und damit die Wirkungsrichtung der Abreißfeder 39 auf die rechte Seite der Mittellinie des Schalterarmes 37 vorschiebt. Danach trachtet die Feder 39 den Schalterhebel mit einer Schnappbewegung in die Stellung »offen« zu bringen. Die Bewegung des Trägers 33 wird durch Auftreffen auf einen Fortsatz 61 des Gehäuses 11 zum Stillstand gebracht.

Der Auslösemechanismus 21 umfaßt das Bimetallelement 45, welches mittels des biegsamen Leiters 59 mit dem Schalterhebel 37 verbunden ist, einen Elektromagnet bestehend aus einem U-förmigen Kern 63 und einem beweglichen Anker 65, einem Klinkenelement 67 und einem zurückfedernden Glied 69, welches fest mit dem Bimetallelement zum Zweck der Halterung des Ankers 65 verbunden ist. Die Klemme 29 ist am Wandende des Gehäuses 11 mittels einer Schraube 71 befestigt und das Bimetallelement 45 ist durch geeignete Mittel, z. B. durch Schweißen, mit dem inneren oberen Ende der Klemme 29 starr verbunden. Unmittelbar unter dem Berührungspunkt des Bimetallelementes mit der Klemme 29 ist das Bimetallelement im rechten Winkel nach innen gebogen, verläuft dann abwärts auf einem kurzen Stück im wesentlichen parallel zur Klemme 29, um eine Fläche zu bilden, an der das zurückfedernde Glied 69 befestigt ist. Das rückfedernde Glied oder die Feder 69 ist mit dem Bimetallelement mittels eines Xietes 73 verbunden. Unter dem Niet 73 erstreckt sich das Bimetall abwärts in einem spitzen Winkel zur Klemme 29. Das untere Ende der Feder 69 bildet eine Schleife, wie bei 75 (Fig. 1) gezeigt, während das nach oben gebogene Ende der Schleife einen isolierten Knopf ¹J¹J trägt, um das freie Ende des Bimetallelementes 45 vom freien Ende der Feder 69 zu isolieren.

Der U-förmige Kern 63 sitzt sattelartig auf dem Bimetallelement 45 und ist mit diesem, Vorzugsweise durch Schweißen, verbunden. Der Anker 65 ist gegenüber dem Kern 63 mit der Feder 69 mittels eines Nietes 81 verbunden, der auch dazu dient, das Klinkenelement 67 mit der Feder 69 zu befestigen.

Normalerweise greift das Klinkenelement 67 am Träger 33 an und hemmt ihn in Betätigungsstellung, wie in Fig. 1 gezeigt. Beim Auftreten eines Uberstromes unter einem vorbestimmten Wert von z. B. dem Zehnfachen des Nennstromes erfährt das Bimetallelement 45 eine Ablenkung, wobei sein freies Ende nach rechts bewegt wird (Fig. 1). Das Bimetallelement 45 bewegt durch den Isolierknopf yy die Feder 69 in derselben Richtung und bewirkt eine Freigabe des Trägers 33 durch das Klinkenelement 67, worauf der Betätigungsmechanismus in der vorbeschriebenen Weise eine automatische öffnung der Kontakte bewirkt.

Bevor die Kontakte nach einer automatisch bewirkten öffnung geschlossen werden können, ist es erforderlich, den Mechanismus neu einzustellen und neu einzuklinken. Dies geschieht durch eine Be-

wegung des Handgriffes 49 im Uhrzeigersinn in die voll geöffnete Stellung, während welcher Bewegung der Schenkel 55 des Betätigungshebels 35 an einem Stift 83 am Träger 33 angreift und den Träger entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn um seinen Drehzapfen 41 schwenkt. Gegen Ende seiner Bewegung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gleitet das freie Ende des Trägers 33 auf das Klinkenelement 67 unter leichter Durchbiegung der Feder 69. Hierauf wird der Schaltarm in der vorbeschriebenen Weise durch Bewegung des Handgriffes 49 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn in die Schließstellung zur Schließung der Kontakte 15, 17 bewegt.

Beim Auftreten eines starken Uberstromes oder Kurzschlusses, beispielsweise eines zehnfachen Nennstromes oder höher, erregt der durch das Bimetallelement 45 fließende Strom den Kern in ausreichendem Maße, um eine sofortige Anziehung und Betätigung des Ankers 65 zu bewirken, wobei der Träger 33 freigegeben wird und eine spontane Öffnung der Kontakte erfolgt.

Durch die Erfindung wird ein aus wenigen Teilen bestehender Selbstschalter geschaffen, der einfach in der Konstruktion und mit geringen Kosten herzustellen ist, mit einer verbesserten Auslösevorrichtung, bei welcher alle Elemente an einem einzigen Punkt an einer der Klemmen des Auslösers gelagert sind, wobei die elektromagnetische Auslösevorrichtung als Ganzes am Bimetallauslöseelement angeordnet ist. Bei dieser Konstruktion wird die Sicherheit der magnetischen Auslösung durch die Verstellung des thermischen Auslöseelementes nicht beeinflußt. Das Bimetallelement kann steifer ausgebildet werden ohne Beeinflussung des für das Wiedereinklinken erforderlichen Kraftaufwandes, wodurch eine zwangsläufigere Wärmeauslösewirkung erzielt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der magnetische Luftspalt unabhängig von den Veränderungen der Temperatur der Umgebung konstant bleibt.

Außerdem sind Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe die Auslösevorrichtung zur Veränderung der Auslösezeit der Zeitverzögerungsauslösevorrichtung verstellt werden kann. Die Verstellvorrichtung besteht aus einer Schraube 85, die in das obere Ende der Klemme 29 eingeschraubt ist und deren abgerundeter Kopf an einer konkaven Aussparung im Gehäuse 11 anliegt. Eine Öffnung 87 im Gehäuse gestattet die Einführung eines geeigneten Werkzeuges zur Drehung der Schraube 85, so daß die Auslösevorrichtung ohne Abnehmen des Deckels 13 verstellt werden kann. Diese Öffnung kann verschlossen werden, um das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern.

Bei der in Fig. 2 der Zeichnungen dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein gerader Bimetallstreifen 89 vorzugsweise durch Schweißen an dem inneren Ende einer Klemme 91 befestigt, die ihrerseits wieder mittels einer Schraube 93 am Gehäuse festgemacht ist. Ein allgemein mit 95 bezeichneter Elektromagnet ist mit dem Bimetallelement 89 fest verbunden. Der Elektromagnet 95 besteht aus einem U-förmigen Kern 97 und einem -5 Bügel 99, die beide, vorzugsweise durch Schweißen, mit dem Bimetallelement 89 verbunden sind, und aus einem beweglichen Anker 101, der schwenkbar am Bügel 99 anliegt. Der Luftspalt des Magnet kann Druckfeder 103 in die nicht angezogene Stellung vorgespannt, wobei er gegen einen Begrenzungsanschlag, bestehend aus einem Teil 105 und dem Bügel 99, anliegt. Der Luftspalt des Magnet kann durch Biegen des Teiles 105 des Magnetbügels verändert werden, wodurch die Stellung des An-Schlages für den Anker verlagert wird. In der nicht angezogenen Stellung wirkt der Anker 101 als Klinke, mittels welcher der auslösbare Träger 33 auslösbar in Bereitschaftsstellung gehalten werden kann.

Wenn das Bimetallelement 89 (Fig. 2) durch Überströme von einem bestimmten Wert von beispielsweise dem zehnfachen Nennstrom um einen bestimmten Betrag erwärmt wird, erfährt das freie Ende des Bimetallelementes zusammen mit dem ganzen Magnet 95 eine Ablenkung von der Betätigungsvorrichtung weg, wodurch der Träger 33 freigegeben und eine automatische Öffnung der Kontakte bewirkt wird. Bei Erregung durch Überströme über einen Betrag von beispielsweise dem zehnfachen Nennstrom oder infolge von Kurzschlüssen zieht der Kern 97 den Anker 101 an und bewirkt eine spontane Auslösung des Selbstschalters.

Nach dem automatischen öffnen der Kontakte kann der Mechanismus neu eingestellt und die Kontakte können in der vorbeschriebenen Weise geschlossen werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 ist der Elektromagnet zusammenfassend mit 107 bezeichnet und von einer etwas abweichenden Form, obwohl er gänzlich am Bimetallelement 89 gelagert ist. Ein U-förmiger Kern 109 ist in geeigneter Weise, vorzugsweise durch Schweißen, am Bimetallelement befestigt. Ein Anker in, der um einen in den Schenkeln des U-förmigen Magnetkerns 109 gelagerten Drehzapfen 113 schwenkbar ist, trägt ein Klinkenelement 115, das normalerweise am auslösbaren Träger 33 angreift und diesen in Arbeitsstellung hält. Der Anker 111 wird durch eine Feder 117 gegen einen festen Anschlag 119 vor- no gespannt, welch letzterer sich von einem Schenkel des Kerns 109 nach innen erstreckt und so einen unveränderlichen magnetischen Luftspalt schafft. Eine Schraube 121, die in den Kern 109 und das Bimetallelement 89 eingeschraubt wird, ist zur Veränderung der Spannung der Ankerfeder 117 vorgesehen, wodurch eine Veränderung des für die Momentauslösung des Selbstschalters erforderlichen Mindestüberstromes ermöglicht wird.

Die Arbeitsweise der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 ist im wesentlichen die gleiche wie die der Ausführungsform der Fig. 2. Wenn ein Überstrom unterhalb eines bestimmten Wertes im Stromkreis des Selbstschalters auftritt, wird das Bimetallelement 89 erwärmt, worauf nach Erwärmung desselben um einen bestimmten Betrag sein

freies Ende nach rechts abgelenkt wird, wodurch der Elektromagnet und damit gleichzeitig der Anker 111 mitbewegt wird. Diese Bewegung bringt das Klinkenelement 115 außer Eingriff mit dem auslösbaren Glied 33 und verursacht die Öffnung der Kontakte.

Wenn ein starker Überstrom über einen bestimmten Betrag auftritt, wird der Elektromagnet 107 j (F'g· 3) erregt und zieht den Anker in an, so daß das Glied 33 ausgeklinkt und eine sofortige Öffnung der Kontakte bewirkt wird.

Nach jedem automatischen Öffnungsvorgang wird der Mechanismus neu eingestellt und die Kontakte in der in Verbindung mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung beschriebenen Weise geschlossen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß durch die Erfindung ein verbesserter Selbstschalter von einfacher Konstruktion und niedrigen Herstellungskosten geschaffen wird, bei welchem alle Elemente der Auslösevorrichtung einschließlich des elektromagnetischen Auslösemechanismus und des beweglichen Ankers an dem Bimetallauslöseelement gelagert sind. Durch diese Konstruktion kann die Auslösezeit der Verzögerungsvorrichtung des Selbstschalters am Bimetallelement verstellt werden, um, ohne den magnetischen Luftspalt zu verändern, die Spontanauslösezeit des Selbstschalters zu verändern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Selbstschalter mit gegeneinanderbeweglichen Kontakten und einem Schaltmechanismus für die Öffnung dieser Kontakte und mit stromabhängigen Gliedern, um die Auslösung des

Schaltmechanismus in Abhängigkeit von Überströmen zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabhängige Glied aus einem Bimetallelement, welches mit einem Ende fest mit einer der Selbstschalterklemmen verbunden ist und aus einem am Bimetall befestigten magnetischen Glied mit einem zweiten magnetischen Glied besteht, das durch das erstgenannte magnetische Glied in Abhängigkeit von Überströmen über einen vorbestimmten Wert hinaus angezogen werden kann, daß ferner das stromabhängige Glied einen Federkörper besitzt, der am genannten Bimetallelement befestigt ist, um das zweite magnetische Glied zu haltern, wobei das Bimetallelement durch Betätigung des Federkörpers in Abhängigkeit von Überströmen unter einem vorbestimmten Wert die Freigabe des auslösbaren Gliedes bewirkt und das zweite magnetische Glied in Abhängigkeit von Überströmen über dem vorgenannten bestimmten Wert angezogen wird, um den Federkörper in Tätigkeit zu setzen und so die spontane Aus- j lösung der Schaltmechanik zu erreichen. j

2. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch j gekennzeichnet, daß ein Ende de? Federkörpers fest mit dem Bimetallelement verbunden ist und daß sein freies Ende mit dem freien Ende des Bimetallelementes zusammenarbeitet.

3. Selbstschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement beim Erwärmen um einen bestimmten Betrag durch Überströme abgelenkt wird, so daß der Federkörper eine Biegung erfährt, wodurch die Schaltmechanik freigegeben wird.

4. Selbstschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einen Stromfluß ansprechende magnetische Auslösevorrichtung aus einem Kern und einem Anker besteht, wobei eines dieser beiden Teile fest mit dem Bimetallelement und das andere mit dem Federkörper verbunden ist und wobei der Kern und der Anker durch einen durch das Bimetallelement fließenden Strom erregt werden und in diesem Zustand bei Erregung durch Überströme, die über einem bestimmten Betrag liegen, den Federkörper mit Spontanwirkung ablenken und die Freigabe der Schaltmechanik bewirken.

5. Selbstschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klinkenvorrichtung am Federkörper die Schaltmechanik im Normalbetrieb sperrt.

6. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Stromfluß ansprechende Auslösevorrichtung nur aus einem Bimetallelement und einem Elektromagnet besteht, welch letzterer aus einem Kern und einem beweglichen Anker gebildet wird, die beide am Bimetallelement angeordnet sind.

7. Selbstschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Anker schwenkbar am Kern gelagert ist.

8. Selbstschalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Anker in kraftschlüssigem Eingriff mit der auslösbaren Vorrichtung steht.

9. Selbstschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Stromfluß ansprechende Auslösevorrichtung so ausgebildet ist, daß sie durch Überströme, die über einem bestimmten Betrag liegen, zur Momentauslösung der Schaltmechanik betätigt werden kann, ohne daß dabei das Bimetallelement wesentlich bewegt wird.

10. Selbstschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement durch den Strom des Stromkreises des Schalters und der magnetischen Glieder erwärmt wird und die Magnetelemente durch den durch das Bimetallelement fließenden Strom erregt werden.

11. Selbstschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur Verstellung der Einstellung des Bimetallelementes ohne Veränderung des magnetischen Luftspaltes zwischen den Magnetelementen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Q 2470 11