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Die
Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät mit einer Doppelunterbrechung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße Installationsschaltgeräte, beispielsweise
Motorschutzschalter, weisen wenigstens einen Polstrompfad auf, umfassend
zwei feststehende Kontaktstücke
und zwei auf einer beweglichen Kontaktbrücke angeordnete, bewegliche
Kontaktstücke,
durch die ein Polschalter mit zwei Kontakten und doppelter Unterbrechung
gebildet ist. Die Kontaktbrücke
wird dabei durch einen Drücker
in Öffnungsrichtung
und durch eine Kontaktdruckfeder in Schließrichtung beaufschlagt. Weiter
umfassen gattungsgemäße Installationsschaltgeräte einen
elektromagnetischen Auslöser,
dessen Anker bei Auftreten eines Kurzschlussstroms in dem Polstrompfad
sowohl über
den Drücker
die Kontaktbrücke
in Öffnungsrichtung
aufschlägt,
als auch die Verklinkungsstelle eines Schaltschlosses entklinkt,
so dass das Schaltschloss über
einen Wirkhebel die Kontaktbrücke
dauerhaft entgegen der Kontaktdruckfeder öffnend beaufschlagt.
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Unmittelbar
nach dem Aufschlagen der Kontaktbrücke und damit dem Unterbrechen
des Kurzschlussstromes in dem Polstrompfad bricht der elektrodynamische
Rückstoß des elektromagnetischen Auslösers zusammen
und die Kontaktbrücke
wird durch die Kraft der Kontaktdruckfeder wieder in Schließrichtung
auf ihre Schließstellung
hin beaufschlagt.
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Aufgrund
der größeren Trägheit des
aus dem Schaltschloss und dem Wirkhebel gebildeten mechanischen
Systems, verglichen mit der geringeren Trägheit des den Anker und den
Drücker
umfassenden mechanischen Systems, eilt der Wirkhebel zur dauerhaften
Offenhaltung der Kontakte durch das Schaltschloss der Drückerbewegung
nach.
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Denn
nach dem Entklinken des Schaltschlosses dauert es eine gewisse Zeit,
bis der Wirkhebel von dem Schaltschloss in Öffnungsrichtung beaufschlagt
wird, und danach vergeht wiederum eine gewisse Zeit, bis der Wirkhebel
die als Auslöseweg bezeichnete
Strecke zwischen seiner Ruheposition und seinem Angriffspunkt an
dem Drücker
zurückgelegt
hat. Aus konstruktiven Gründen
ist ein gewisser Auslöseweg
des Wirkhebels nicht zu vermeiden, da der Drücker und der Wirkhebel im Ruhezustand
ein gewisses Spiel benötigen.
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Unter
ungünstigen
Bedingungen kann es dabei vorkommen, dass die Kontakte durch die
Kontaktdruckfeder bereits wieder geschlossen wurden, bevor das Schaltschloss über den
Wirkhebel und den Drücker
eine dauerhafte Öffnung
bewirken kann. Man spricht dann vom Auftreten eines Kontaktprellens,
welches unerwünscht
ist.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät mit verbessertem
dynamischen Verhalten bei der Kurzschlussstrom-Unterbrechung unter Vermeidung von Kontaktprellen
zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät mich den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß nimmt
der Drücker über ein
Mitnahmeteil beim Aufschlagen der Kontaktbrücke den Wirkhebel in Richtung
auf seinen Angriffspunkt an dem Drücker hin mit, so dass der Auslöseweg des
Wirkhebels verkürzt
ist. Wenn es nach dem Entklinken des Schaltschlosses der Wirkhebel
dann in Öffnungsrichtung
beaufschlagt wird, so befindet er sich bereits nahe an seinem Angriffspunkt
an den – sich
dann bereits wieder durch die Kraft der Kontaktdruckfeder in Schließrichtung
zurück
bewegenden – Drücker. Dadurch
kann er nach dem Entklinken des Schaltschlosses mit einer sehr geringen
Zeitverzögerung
an seinem Angriffspunkt auf den Drücker einwirken und diesen dauerhaft
in der Öffnungsposition halten,
bevor noch die Kontaktbrücke
durch die Rückstellkraft
der Kontaktdruckfeder in Schließrichtung
in ihre Schließstellung
bewegt wird und dadurch die Kontakte vorzeitig geschlossen würden. Ein
Kontaktprellen kann dadurch verhindert werden.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
wirkt dabei das Mitnahmeteil mit dem freien, den Drücker an
dem Angriffspunkt beaufschlagenden Ende des Wirkhebels zusammen.
Dazu kann der Drücker
einen ersten, einen unteren Anschlag für das freie Ende des Wirkhebels
bildenden Absatz aufweisen. Der Angriffspunkt des Wirkhebels an
dem Drücker
ist dann an diesem ersten Absatz.
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Vorteilhafterweise
kann der Drücker
einen zweiten, einen oberen Anschlag für das freie Ende des Wirkhebels
bildenden Absatz aufweisen. Wenn der Drücker durch den Anker in Öffnungsrichtung
geschlagen wird, kann er dann mit dem oberen Anschlag das freie
Ende des Wirkhebels in Richtung auf den ersten Absatz hin mitnehmen.
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Dabei
ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der zweite Absatz als wulstartige
Anformung an dem freien, von dem Anker beaufschlagten Ende des Drückers ausgebildet
ist. Weiter ausgebildet kann diese vorteilhafte Ausführungsform
dadurch sein, dass der Drücker
in den Bereich zwischen dem ersten und den zweiten Absatz in Form
einer etwa zylinderförmigen Röhre oder
eines zylindrischen Bolzens mit einem geringeren Durchmesser als
der übrige
Teil des Drückers
ausgebildet ist.
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Entsprechend
kann in einer vorteilhaften Ausführungsform
der Wirkhebel an seinem freien, den Drücker beaufschlagenden Ende
ein mit dem Mitnahmeteil korrespondierendes Anlenkteil aufweisen.
Dieses Anlenkteil kann eine den Drücker ösenartig umgebenden, U-förmige Ausnehmung
an dem freien Ende des Wirkhebels sein. Die Ausnehmung kann den
Drücker
im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Absatz zumindest
teilweise umfassen, so dass der Bewegungsbereich des Wirkhebels auf
diese Strecke begrenzt ist.
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Anhand
der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und
beschrieben werden.
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Es
zeigen:
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1:
ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes mit
einem erfindungsgemäßen Drücker in
der Ruhestellung,
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2:
eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drückers gemäß 1,
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3:
ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes kurz
nach Auftreten eines Kurzschlussstroms,
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4:
ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes bei
maximaler Auslenkung der Kontaktbrücke in Öffnungsrichtung,
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5:
ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes bei
rückläufiger Bewegung
der Kontaktbrücke
in Richtung ihrer Schließstellung,
sowie
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6:
ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes bei
dauerhafter Öffnung
durch das Schaltschloss über
den Wirkhebel.
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In
den 1 bis 6 sind jeweils gleiche oder
gleichwirkende Elemente oder Baugruppen jeweils mit den gleichen
Bezugsziffern bezeichnet.
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Die 1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät 1 mit
einem Polstrompfad 2 zwischen einer Eingangsklemme 3 und
einer Ausgangsklemme 4. Es könnte sich beispielsweise um einen
Polstrompfad eines dreipoligen Motorschutzschalters handeln, dessen
andere beiden Polstrompfade entsprechend aufgebaut sind.
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Der
Polstrompfad 2 umfasst zwei feststehende Kontaktstücke 5, 6 und
zwei auf einer beweglichen Kontaktbrücke 7 angeordnete
bewegliche Kontaktstücke 8, 9,
durch die eine Kontaktstelle 10 mit Doppelunterbrechung
gebildet ist. Die Kontaktbrücke 7 wird
durch eine Kontaktdruckfeder 11 in Schließrichtung,
siehe Richtungspfeil S, beaufschlagt. Durch einen Drücker 12,
der an der der Kontaktdruckfeder 11 gegenüberliegenden
Seite der Kontaktbrücke 7 angreift,
kann diese in Öffnungsrichtung,
siehe Richtungspfeil O, beaufschlagt werden.
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Der
Polstrompfad 2 umfasst noch einen thermischen Auslöser 113 und
einen elektromagnetischen Auslöser 13 mit
einem Anker, der im Falle eines in dem Polstrompfad 2 auftretenden
Kurzschlussstromes aufgrund eines elektrodynamischen Rückstoßes über den
Drücker 12 die
Kontaktbrücke 7 in Öffnungsrichtung
aufschlägt,
angedeutet durch die Wirklinie 14. Gleichzeitig wirkt der
Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 im Kurzschlussfall auch
auf ein Schaltschloss 15 und entklinkt dessen Verklinkungsstelle,
angedeutet durch die Wirklinie 16, so dass das Schaltschloss 15 im
entklinkten Zustand über
einen Wirkhebel 17, angedeutet durch die Wirklinie 18,
den Drücker 12 dauerhaft
in Öffnungsrichtung
der Kontaktbrücke 7 beaufschlagt.
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Die
Funktion des thermischen Auslösers 113,
der im Falle eines Überstromes
ebenfalls auf das Schaltschloss 15 wirkt, angedeutet durch
die Wirklinie 114, ist im Prinzip bekannt und nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung. Der thermischer Auslöser 113 ist hier nur
der Vollständigkeit
halber mit dargestellt.
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Bei
dem mechanischen System umfassend das Schaltschloss 15 und
den Wirkhebel 17 kann es sich beispielsweise um ein Kniehebelsystem
mit einer zweistufigen Verklinkung handeln. Der Wirkhebel 17 ist
als Doppelarmhebel ausgebildet, dessen erster, von dem Schaltschloss 15 beaufschlagter
Hebelarm 171 und dessen zweiter, mit dem Drücker 12 zusammenwirkender
Hebelarm 172 einen stumpfen Winkel miteinander bilden und
in einer ortsfesten Drehachse 173 drehbar gelagert ist,
wodurch der Wirkhebel 17 als Umlenkhebel wirkt.
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Das
gerade beschriebene mechanische System hat eine gewisse mechanische
Trägheit,
wodurch, wenn keine weiteren Maßnahmen
ergriffen werden, nach dem Entklinken eine gewisse Zeit, beispielsweise
2 ms, vergehen würde,
bevor der Wirkhebel 17 mit dem freien Ende seines zweiten
Armes 172 auf den Drücker 12 trifft,
um diesen dauerhaft in Öffnungsrichtung
zu beaufschlagen. Demgegenüber ist
die Zeit bis zum direkten Aufschlagen der Kontaktbrücke 7 durch
den Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 viel kürzer, sie
beträgt
beispielsweise nur 1 ms. Dadurch könnte es, wenn keine weiteren Maßnahmen
ergriffen werden, passieren, dass die Kontaktbrücke 7 durch die Rückstellkraft
der Kontaktdruckfeder 11 bereits wieder in ihre Ausgangsstellung
in der Schließposition
zurück
gedrückt
und die Kontaktstelle 10 dadurch wieder geschlossen wird, bevor
noch der Wirkhebel 17 mit dem freien Ende seines zweiten
Armes 172 den Drücker
und damit die Kontaktbrücke 7 dauerhaft
in Öffnungsstellung
beaufschlagen kann.
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Die
erfindungsgemäßen Maßnahmen,
die ergriffen werden, um das zu verhindern werden im folgenden beschrieben.
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Wie
in der Schnittdarstellung der 2 zu sehen,
ist der Drücker 12 insgesamt
ein längs
erstrecktes Bauteilen mit in etwa einer zylindrischen Grundform.
Er umfasst zwei fest miteinander verbundene Teile, einen Schieber 19 und
einen an diesen Schieber 19 fest angeformten Schlagstift 20.
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In
einer schlitzartigen Öffnung 21 (siehe 2)
in dem Schieber 19, die nach unten zur Schmalseite des
Schiebers 19 hin durch einen Steg 25 verschlossen
sein kann, ist die Kontaktbrücke 7 in ihrer
Schließ – beziehungsweise
in ihrer Öffnungsrichtung
verschieblich geführt.
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In
der Öffnung 21 des
Schiebers 19 ist ein oberer Anschlag 23 für die Kontaktbrücke 7 gebildet.
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Der
Wirkhebel 17 trägt
an dem freien Ende seines zweiten Hebelarmes 172 eine U-förmige Ausnehmung 174,
welche den Schlagstift 20 des Drückers 12 ösenartig
umgibt. Über
die U-förmige
Ausnehmung 174 ist somit der Wirkhebel 17 an dem
Drücker 12 beweglich
angelenkt.
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An
dem Übergang
des Schiebers 19 auf den Schlagstift 20 weist
der Drücker 12 einen
ersten, einen unteren Anschlag für
das freie Ende 174 zweiten Hebelarms 172 des Wirkhebels 17 bildenden
Absatz 24 auf.
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An
dem freien Ende des Schlagstiftes 20 weist der Drücker einen
zweiten, einen oberen Anschlag für
das freie Ende 174 des zweiten Hebelarms 172 des
Wirkhebels 17 bildenden Führungsabsatz 28 auf.
Der Führungsabsatz 28 ist
hier als Kante an einem an dem freien Ende des Schlagstiftes 20 angebrachten
Mitnahmeteil 29 ausgeführt.
Das Mitnahmeteil 29 ist hier eine wulstartige Anformung
an dem freien Ende des Schlagstiftes 20. Es könnte auch eine
angeformt Platte oder ein ähnliches
Konstruktionselement sein.
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Die
Wirkung dieser erfindungsgemäßen Anordnung
ist die folgende. Denn in dem Polstrompfad 2 ein Kurzschluss
auftritt, siehe 3, so schlägt der Anker des elektromagnetischen
Auslösers 13 auf den
Führungsabsatz 28,
angedeutet durch den Kraftpfeil I in Verbindung mit der Wirklinie 14.
Durch diesen Kraftstoß wird
der Drücker 12 in
seine Öffnungsrichtung
O geschlagen, wobei wäre über den
Anschlag 23 die Kontaktbrücke sieben mit nennt, so dass
dadurch die festen Kontaktstück
für 5, 6 von
den beweglichen Kontaktstücken 8, 9 getrennt
werden und die Kontaktstelle 10 insgesamt geöffnet wird.
Die Kontaktbrücke 7 drückt bei
ihrer Abwärtsbewegung dabei
die Kontaktdruckfeder 11 zusammen.
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Durch
die Verschiebung des Drückers 12 in Öffnungsrichtung
gelangt der Führungsabsatz 28 an in
dem Schlagstift 20 des Drückers 12 in Kontakt
mit der U-förmigen
Aus nehmung 174 an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 des
Wirkhebels 17, wodurch der Führungsabsatz 28 also
zum Anschlag für
das freie Ende des zweiten Hebelarmes 172 wird.
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Nach Öffnung der
Kontaktstelle 10 bricht der elektrodynamische Rückstoß in dem
elektromagnetischen Auslöser 13 zusammen
und der Kraftstoß auf den
Drücker 12 verschwindet.
Aufgrund der Massenträgheit
des Drückers 12 setzt
dieser jedoch seine Bewegung in Öffnungsrichtung
O fort, siehe 4. Dabei nimmt er den Wirkhebel 17 über die
U-förmige Ausnehmung 174 an
dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 mit, wodurch
der Wirkhebel 17 ein Stück
weit im Uhrzeigersinn verdreht wird.
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Nach
dem die Kontaktbrücke 7 ihre
maximale Auslenkung in Öffnungsrichtung
erreicht hat, wird sie durch die Rückstellkraft der Kontaktdruckfeder 11 wieder
in Schließrichtung
gedrückt,
siehe 5. Der Wirkhebel 17 bleibt dabei zunächst in
derjenigen Position, in die er durch den Führungsabsatz 28 des Schiebers 12 in
dessen unterster Umkehrposition gebracht worden war.
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Bei
der Rückstellungsbewegung
des Schiebers 12 nähert
sich dadurch der erste Absatz 24, welcher an dem Schieber 12 als
unterer Anschlag für
die U-förmige
Ausnehmung 174 an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 des
Wirkhebels 17 fungiert, diesem freien Ende des zweiten
Hebelarmes 172.
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Wenn
der Schieber 12 sich nun noch weiter in Schließrichtung
bewegen würde,
so würde
er über den
ersten Absatz 24 den Wirkhebel 17 entgegen dem
Uhrzeigersinn wieder in Richtung auf dessen Ausgangsposition zu
verdrehen. Doch inzwischen ist die trägheitsbedingte Verzögerung zeigt
des Schaltschlosses 15 abgelaufen, und das Schaltschloss übt über eine
an sich bekannte mechanische Vorrichtung eine Kraft F auf den ersten
Hebelarm 171 des Wirkhebels 17 aus, wodurch dieser
im Uhrzeigersinn gegenüber
seiner Ausgangsposition verdreht bleibt.
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Da
die U-förmige
Ausnehmung 174 an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 des
Wirkhebels 17 zu diesem Zeitpunkt bereits im Kontakt mit dem
ersten Absatz 24 an den Drücker 12 steht, wird nun
der Drücker 12 durch
die Kraft F des Schaltschlosses 15 über den Wirkhebel 17 unmittelbar
in seiner Öffnungsposition
dauerhaft gehalten, so dass dadurch nun die Kontaktstelle 10 dauerhaft
geöffnet ist,
siehe 6.
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Ohne
den Führungsabsatz 28 an
dem Drücker 12 würde bei
Einsetzen der Wirkung der Kraft F von dem Schaltschloss 15 der
Wirkhebel 17 sich erst noch aus seiner Ruheposition soweit
verdrehen müssen,
dass sein freies Ende mit den ersten Absatz 24 an den Drücker 12 in
Anschlag gelangt. Die dadurch bedingte zusätzliche Verzögerungszeit
wird durch die erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Drückers
im Zusammenwirken mit der U-förmigen
Ausnehmung 174 an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 vermieden.
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Die
in dem Ausführungsbeispiel
gezeigte U-förmige
Ausnehmung an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 im
Zusammenwirken mit der stiftförmigen
Ausgestaltung des Drückers 12 im Bereich
des Schlagstiftes 20 ist nur eine von vielen denkbaren
Möglichkeiten,
um die erfindungsgemäße Funktion
des Mitnehmens des Wirkhebels 17 in Richtung auf seinen
Angriffspunkt 24 an dem Drücker 12 hin zu realisieren.
Dem Fachmann fallen sicherlich eine Reihe weiterer Ausführungsmöglichkeiten
ein, um diese erfindungsgemäße Funktion
zu realisieren. Beispielsweise könnte
das freie Ende des zweiten Hebelarmes 172 des Wirkhebels 17 balkenförmig gestaltet
sein und in einem in Längsrichtung
des Drückers 12 an
korrespondierender Position angebrachten Schlitz zwischen einer
oberen und einer unteren Anschlagposition verlaufen. Der Schieber
kann mit dem Schlagstift 20 oder dem vorerwähnten Schlitz einstückig als
Spritzgussteil hergestellt sein. Er könnte aber auch aus zwei Teilen
bestehen, im einfachsten Fall aus einem Unterteil und einer in dieses
Unterteil eingeschraubten Kopfschraube, welche dann als Schlagstift
mit Führungsabsatz
wirkt.
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Alle
dem Fachmann nach Offenbarung der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Funktion
geläufigen
Realisierungsmöglichkeiten
sollen selbstverständlich
von der Erfindung mit umfasst sein.
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- 1
- Installationsschaltgerät
- 2
- Polstrompfad
- 3
- Eingangsklemme
- 4
- Ausgangsklemme
- 5,
6
- Feststehende
Kontaktstücke
- 7
- Bewegliche
Kontaktbrücke
- 8,
9
- Bewegliche
Kontaktstücke
- 10
- Kontaktstelle
- 11
- Kontaktdruckfeder
- 12
- Drücker
- 13
- Elektromagnetischer
Auslöser
- 14
- Wirklinie
- 15
- Schaltschloss
- 16
- Wirklinie
- 17
- Wirkhebel
- 18
- Wirklinie
- 19
- Schieber
- 20
- Schlagstift
- 21
- Öffnung
- 23
- Anschlag
für die
Kontaktbrücke
- 24
- Erster
Absatz
- 28
- Führungsabsatz
- 29
- Mitnahmeteil
- 113
- Thermischer
Auslöser
- 114
- Wirklinie
- 171
- Erster
Hebelarm
- 172
- Zweiter
Hebelarm
- 173
- Drehachse
- 174
- U-förmige Ausnehmung
- O
- Öffnungsrichtung
- S
- Schließrichtung
- I
- Kraftstoß
- K
- Kraft