DE1047914B - Elektrischer Selbstschalter - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisdher Kleinselbstsehalter zum Schutz elektrischer Niederspannungsstromkreise.

Bekannt sind bereits Schalter, in denen der bewegliche Schaltkontakt von einem biegsam angeordneten Streifen getragen wird, der in der Einschaltstellung durch den Anschlag eines an einem Schaltstab schwenkbar angelenkten und unter der Einwirkung einer Feder stehenden Hebels verriegelt wird, wobei die Feder den schwenkbaren Hebel in Berührung mit dem wenigstens einen beweglichen Kontakt tragenden Streifen hält und der Schaltstab in der Einsdhaltstellung durch eine unter dem Einfluß einer Feder stehende Klinke verriegelt wird, wobei ferner die Auslösung durch die Verformung eines Bimetall-Streifens bewirkt wird, der den schwenkbaren Hebel in eine Aussparung des Schaltstabes zurückdrückt, dadurch den Schaltkontaktstreifen freigibt, der bei seiner plötzlichen Ausschaltbewegung auf das gegenüberliegende Ende der Verriegelungsklinke trifft, und so den Schaltstab entriegelt, den eine Feder in die Ausschaltstellung drückt, wobei gleichzeitig der schwenkbare Hebel wieder in Berührung mit dem den Schaltkontakt tragenden Streifen gebracht wird.

Ferner ist ein Kleinselbstschalter mit thermischer Überstrom- und magnetischer Schnellauslösung bekannt, bei dem ein den beweglichen Kontakt tragender, unter Federkraft in Ausschaltrichtung stehender biegsamer Streifen in der Einschaltstellung von einem im Einschaltknopf drehbar befestigten schwenkbaren Verriegelungshebel verriegelt wird und bei dem der Einschaltknopf durch eine Klinke in der Einschaltstellung gehalten wird.

Die Erfindung bezweckt, die Schaltleistung derartiger Schalter zu erhöhen und sie gegen Änderungen der Umgebungstemperatur unempfindlich zu machen.

Bei elektrischen Selbstschaltern sind schon am Sockel zwei gleichachsig zueinander angeordnete Gehäuse angebracht, von denen das Innengehäuse aus hochhitzebeständigem Material besteht und an den Enden des Innengehäuses Öffnungen angebracht sind, durch die dieses mit dem äußeren Gehäuse in Verbindung gesetzt wird.

Gegenüber diesem Bekannten besteht die Erfindung darin, daß das Innengehäuse durch eine in einer Endwand angebrachten Öffnung mit dem Innenraum des äußeren aus Metall bestehenden Gehäuses in Verbindung steht und die öffnung durch eine an der gegenüberliegenden Außengehäusewand vorgesehene Trennwand derart unterteilt ist, daß sie bei Kurzschluß den Lichtbogen teilt und die Teillichtbogen zwischen den Seitenwänden der beiden Gehäuse sich ausbreiten, und daß die Lichtbogengase eine am entgegengesetzten Elektrischer Selbstschalter

Anmelder:

Emile Andre Berthier,

Villefranche-sur-Saöne, Rhone

(Frankreich)

Vertreter: Dr. O. Loesenbeck, Patentanwalt,
Bielefeld, Herforder Str. 17

Emile Andre Berthier,

Villefranche-sur-Saöne, Rhone (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Ende des Außengehäuses angeordnete feuerfeste Körnerschrcht durchziehen und durch in der entsprechenden Endwand des Gehäuses angebrachte Löcher austreten.

Hierzu ist zu erwähnen, daß die entionisierende Wirkung von Metallen im Wege des Lichtbogens an sich bekannt ist. Die Erfindung besteht in der vorteilhaften Ausnutzung dieser Wirkung durch die Gesamtanordnung des Schalters. Auch die Anordnung von Blasspulen zum Beblasen des Lichtbogens ist an sich bekannt. Eine besondere vorteilhafte Anordnung der Blasspulen in der Gesamtanordnung des Schalters ist dadurch getroffen, daß unterhalb des festen Kontaktes an beiden Seiten eine Spule mit zwei hochgezogenen Seitenteilen aus hochpermeablem Eisen angebracht ist, so daß das erzeugte Magnetfeld zusammen mit der natürlichen Blasung den elektrischen Lichtbogen bebläst und seine Löschung und den Austritt der Gase erleichtert.

Der Kern dieser Spule wird gemäß einem weiteren Merkmal zur Auslösung des Schalters im Augenblick des Kurzschlusses benutzt. Damit der Schalter unabhängig von den Schwankungen der Umgebungstemperatur und somit von der mehr oder weniger starken Durchbiegung des die Auslösung des Schalters, bei Überstrom bewirkenden Bimetallstreifens stets in der gleichen Weise arbeitet, wird dieser Bimetallstreifen von einer an dem Gehäuse schwenkbaren Klappe getragen, die mit einem unbeheizten Bimetallstreifen fest verbunden ist, der dem ersten Bimetallstreifen gleicht, aber entgegengesetzt wie dieser angebracht ist und sich an einem Punkt des Gehäuses abstützt.

809 727/388

Bei gewissen Stromstärken können die Kanäle zur Abfuhr der Gase einen "Querschnitt haben, der für die schnelle Abfuhr des ganzen im Augenblick der Unterbrechung des Stromkreises erzeugten Gasvolumens nicht ausreicht. Ferner kann die Nähe dies äußeren Metallgehäuses gefährlich sein, wenn dieses im Falle eines Körperschlusses ungenügend isoliert ist.

Um diesen Nachteilen abzuhelfen, wird gemäß weiterer Erfindung das 'äußere Metallgehäuse durch ein Isolierstoffgehäuse ersetzt, und zwischen den beiden Wänden dieser Gehäuse wird ein metallisches Zwischenstück angeordnet,: das zur Vergrößerung der Berührungsfläche mit den.-an ihm entlangstreichenden Gasen vorzugsweise gewellt ist und die Rolle eines Wärmeaustauschers spielt, um den Gasen möglichst viel Wärme zu entziehen.;.

Der Selbstschalter nach der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1, 2 und 3 sind teilweise geschnittene schaubildliche Ansichten;

Fig. 4 ist ein waagerechter Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5, 6, 7 und 8 sind Ansichten von Einzelheiten;

Fig. 9 zeigt schaubildlich, ein metallisches Zwischenstück; ■

Fig. 10 ist eine teilweise geschnittene schaubildliche Ansicht eines Schalters und des zwischen seinen Wänden angeordneten gewellten Zwischenstücks;

Fig. 11 ist ein lotrechter Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 12;

Fig. 12 ist ein waagerechter Schnitt längs der Linie 12-12 der Fig. 11.

Der Schaltmechanismus des Selbstschalters· ist bekannt. Er weist im wesentlichen, wie in Fig. 1 dargestellt, einen beweglichen Kontakt 2 auf, der von einer biegsamen Lamelle 3 getragen wird, die an einem Druckstab 5 in der Schließstellung durch Anschlagen eines Verklinkungshebels 4 festgehalten wird. Die biegsame Lamelle 3 steht unter Kraftwirkung eines Federblattes 6, und der Druckstab 5 wird in der unteren Stellung, d. h. in der Schließstellung, durch eine Klinke 8 gehalten, auf die eine in der Zeichnung nicht sichtbare Feder wirkt. Die Auslösung und damit die Öffnung der Kontakte 2 und 7 erfolgt durch die Verformung eines Bimetallstreifens 9, der den Verklinkungshebel 4 in eine Ausnehmung in dem Druckstab 5 zurückdrückt, wodurch die biegsame Lamelle 3 freigegeben wird. Diese streckt sich plötzlich und-drückt auf das freie Ende der Klinke 8, wodurch der Druckstab 5 entriegelt wird, den eine Feder 10 in die ausgelöste Stellung zurückdrückt, wobei gleichzeitig der Verklinkungshebel 4 mit der den beweglichen Kontakt 2 tragenden biegsamen Lamelle 3 wieder in Eingriff kommt.

Zur Erhöhung der Schaltleistung und zur Erzielung von gleichen Auslösezeiten bei verschiedenen Umgebungstemperaturen weist der Selbstschalter nach der Erfindung noch folgende Merkmale auf:

Der Mechanismus wird von einem Sockel 12 getragen und ist in ein dicht an dem Sockel angebrachtes Isoliergehäuse 13 eingeschlossen. Dieses Gehäuse enthält nur einen mittleren Kamin 14 für den Durchtritt des Oberteils des Druckstabes 5 und eine- öffnung 15 in einer Endwand gegenüber den Kontakten 2 und 7 und auf gleicher Höhe mit diesen.

Über das Isoliergehäuse 3 ist dicht ein Außengehäuse 16 aufgeschoben, das aus einer gut wärmeleitenden Legierung besteht und die Rolle eines Wärmeaustauschers spielt. An seiner der Öffnung 15 gegenüberliegenden Wand weist das Außengehäuse 13 eine Trennwand 17 auf und enthält in seiner gegenüberliegenden Wind zahlreiche Löcher 18. Zwischen dieser Wand und! der entsprechenden Wand des Isoliergehäuises 13 sihd Körner 20 aus einem feuerfesten Werkstoff'angeordnet. Die beiden inneren Längswände des Aüßengehäus^s 16 weisen· Riefen 21 zur Vergrößerung der Berührungsfläche zwischen dem Metallgehäuse 16 und den beiden Stromfäden des elektrischen Lichtbogens auf, die in Richtung der Pfeile 22 und 23 der Fig. 3 und 4 verlaufen.

Zur Abdichtung des Isoliergehäuses 13 an der Stelle des Kamins 14 ist! eine Kappe 24 aus einem plastischen nachgiebigen durchsichtigen Werkstoff außen auf den Kamin 14 aufgeschraubt, die infolge ihrer Nachgiebigkeit die Betätigung des Druckstabes 5 gestattet.

Die vollständige Dichtigkeit des Gehäuses, das nur eine abgedeckte Öffnung 15 aufweist, gestattet, in einem kleinen Raum von etwa 10 cm³ im Augenblick der Bildung des Bogens einen inneren Überdruck zu erhalten, der zusammen mit der natürlichen Blasung den Bogen kräftig auf einem vorgeschriebenen Weg nach außen treibt, auf dem er verlängert, abgekühlt und gelöscht wird, so daß nur Gase aus dem Gehäuse austreten.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen wird der eigentliche Mechanismus des Selbstschalters durch eine Spule 25 (Fig. 5) mit magnetischem Luftspalt vervollständigt. Diese Spule liegt unterhalb des festen Kontakts 7 an beiden Seiten, und ihr Tauchkern 26 ist an dem Ende einer Klappe 27 befestigt, die um Zapfen 28 und 29 schwenkbar ist und einen Ansatz 31 aufweist, der dem Verklinkungshebel 4 gegenüberliegt, den er zum Zwecke der Auslösung betätigen kann.

Die Spule 25 und ihre Seitenteile 41 sind unter einem isolierenden Schutzgehäuse 42 (Fig. 1) angeordnet, an dem der untere Kontakt 7 zwischen den die Seitenteile 41 umgebenden Rippen 43 befestigt ist.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen des Mechanismus des Selbstschalters wird sein Bimetallstreifen 9 von einer Klappe 32 getragen, die an zwei Zapfen 33 und 34 schwenkbar ist und an ihrem oberen Teil ein Ende eines Bimetallstreifens 35 trägt, der wie der Bimetallstreifen 9 ausgebildet, aber entgegengesetzt angebracht ist. Das andere Ende dieses Bimetallstreifens 35 ist bei 36 an dem Isoliergehäuse 13 befestigt.

Der elektrische Strom tritt in den Selbstschalter durch den Steckerstift 37 ein, läuft über den Bimetallstreifen 9, über die Lamellen 6 und 3, die Kontakte 2 und 7, die Verbindung 44 und die Spule 25 (Fig. 5), deren Ende 38 mit dem Steckerstift 39 verbunden ist.

Bei einem Kurzschluß erzeugt der in den Windungen der Spule 25 fließende Überstrom einen Magnetfluß, der den Kern 26 und somit die Klappe 27 anzieht. Diese Klappe betätigt bei ihrer Schwenkung um die Zapfen 28 und 29 mittels des Ansatzes 31 den Hebel 4, der die biegsame Lamelle 3 freigibt. Hierdurch wird der Strom unterbrochen.

Gleichzeitig erzeugt der im Augenblick der Trennung der beiden Kontakte 2 und 7 auftretende Bogen einen Druck, der sich durch die einzige Öffnung 15 des Gehäuses 13 hindurch ausgleicht und den Lichtbogen austreibt, dessen Bewegungsgeschwindigkeit durch die dynamische Wirkung der Sternschleife und durch die Blasung vergrößert wird, die in der Richtung des Pfeils 40 der Fig. 5 senkrecht zu dem durch die zwischen den Seitenteilen 41 der Spule 25 (Fig. 5) gezeichneten Pfeile dargestellten Magnetfeld auftritt.

Der durch die öffnung 15 des Gehäuses 13 kräftig ausgetriebene Lichtbogen wird durch die Trennwand

17 in zwei Teilbogen 22 und 23 (Fig. 3 und 4) zerteilt und verläuft zwischen den Wänden der beiden Gehäuse 13 und 16 in den Kanälen zwischen den Riefen 21. Die Verlängerung des Bogens hat einen bedeutenden Wärmaustaustih zur Folge, der seine Leistung verringert. Der Restbogen wird durch die feuerfesten Körner 20 gelöscht, wobei Restgase und Rauch durch die Löcher 18 austreten.

Bei Überlast erfolgt die Auslösung des Schalters durch den Bimetallstreifen 9. Bekanntlich biegt sich bei einer mehr oder weniger hohen Umgebungstemperatur ein Bimetallstreifen mehr oder weniger stark durch, so daß die Gefahr besteht, daß die Auslösezeit von der Umgebungstemperatur abhängt. Der den Gegenstand der Erfindung bildende Selbstschalter weist diesen Mangel nicht auf, da der Bimetallstreifen 9 von der schwenkbaren Klappe 32 getragen wird, die von einem Bimetallstreifen 35 gesteuert wird, der wie der Bimetallstreifen 9 ausgebildet, aber entgegengesetzt angebracht ist, so daß das Ende des a° Bimetallstreifens 9 in bezug auf den Verklinkungshebel 4 stets die gleiche Stellung einnimmt.

Bei der in Fig. 9 bis 12 dargestellten Ausführungsform des Schalters ist 51 der Sockel, auf dem die Teile des Schalters angebracht sind und auf dem sich die Wände des Gehäuses abstützen. 52 ist die Wand des Innengehäuses und 53 die des Außengehäuses. Beide werden auf dem Sockel 51 durch den Deckel in ihrer Stellung gehalten, dessen innere Rippe 54 die Wände in ihrem normalen Abstand hält. Der Deckel ist mit dem Sockel durch Bolzen 55 verbunden. Zwischen^ den Innenwänden 52 und 53 ist eine Zwischenplatte 56 (Fig. 9) angeordnet. Bei einer Stromunterbrechung in dem Innengehäuse treten die angesammelten Gase durch die öffnung 57 aus und verteilen sich in jeder der durch die Wände 52 und 53 begrenzten Kammern 58. In jeder dieser Kammern werden die Gase ausgebreitet und auf die durch das Vorhandensein der Wellungen des Zwischenteils 56 gebildeten verschiedenen Kanäle verteilt. Am Ende ihres in der Pfeilrichtung durchlaufenen Weges gelangen die Gase in die Kammer 59, welche mit dem Außenraum durch in ihrer Wand angebrachte öffnungen 60 in Verbindung steht. Bei der Berührung mit den Zwischenstücken 56 geben die Gase einen großen Teil der von ihnen mitgeführten Wärme ab.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Selbstschalter mit Uberstromauslösung durch Bimetallstreifen, bei dem am Sockel zwei gleichachsig zueinander angeordnete Gehäuse angebracht sind, von denen das Innengehäuse aus Isolierstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (13) durch eine in einer Endwand angebrachte öffnung (15) mit dem Innenraum des äußeren aus Metall bestehenden Gehäuses (16) in Verbindung steht und die Öffnung (15) durch eine an der gegenüberliegenden Außengehäusewand vorgesehene Trennwand (17) derart unterteilt ist, daß sie bei Kurzschluß den Lichtbogen teilt und die Teillichtbogen zwischen den Seitenwänden der beiden Gehäuse sich ausbreiten, und daß die Lichtbogengase eine am entgegengesetzten Ende des Außengehäuses angeordnete feuerfeste Körnerschicht (20) durchziehen und durch in der entsprechenden Endwand des Gehäuses angebrachte Löcher (18) austreten.

2. Elektrischer Selbstschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der magnetischen Blasung, daß unterhalb des festen Kontaktes (7) an beiden Seiten eine Spule (25) mit zwei hodhgezogenen Seitenteilen (41) aus hochpermeablem Eisen angebracht ist.

3. Selbstschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkern (26) zur Auslösung des Schalters bei einem Kurzschluß benutzt wird.

4. Selbstschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (9) von einer an dem Gehäuse schwenkbaren Klappe (32) getragen wird, die mit einem unbeheizten Bimetallstreifen (35) fest verbunden ist, der wie der erste Bimetallstreifen (9) ausgebildet, aber entgegengesetzt angebracht ist und sich an einem festen Punkt des Gehäuses abstützt, so daß die Auslösung unabhängig von der Umgebungstemperatur erfolgt.

5. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des metallischen Außengehäuses ein. Außengehäuse (53) aus Isolierstoff verwendet wird und daß ein vorzugsweise gewelltes metallisches Zwischenstück (56) zwischen den Wänden des Gehäuses angeordnet ist.

6. Selbstschalter nach Anspruch 1 und S, dadurch gekennzeichnet, daß das dichte Gehäuse nur mit einer abgedeckten Öffnung versehen ist, so daß bei Bildung des Lichtbogens in einem begrenzten Raum ein Überdruck entsteht, der zusammen mit der natürlichen Blasung den Lichtbogen über einen aufgezwungenen Weg kräftig nach außen treibt, auf dem er verlängert, abgekühlt und gelöscht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 695 021, 588 074.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©809 727/388 12.58