DE102011004216A1

DE102011004216A1 - Adjusting device for use in thermal magnetic trip device of power switch for adjusting tip of bimetallic strip, has holder whose actuation element is designed as screw and connected to expandable metal sheet

Info

Publication number: DE102011004216A1
Application number: DE201110004216
Authority: DE
Inventors: Reinhard Herdegen
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-08-16

Abstract

The device (100) has a holder (90) holding a bimetallic strip (10). A base (11) of the strip is secured at a resiliently deformable leg (20) of the holder. An expandable metal sheet (40) of the holder connects the deformable leg with a fixed leg (30) of the holder. The holder comprises an actuation element (50) i.e. screw, that is connected to the sheet for expanding the sheet. The strip is tilted with the deformable leg such that a tip (12) of the strip is adjusted. The screw is turned at 90 degrees with respect to the strip, for deflecting the strip.

Description

Ein Bimetallstreifen besteht typischerweise aus zwei Schichten unterschiedlicher Metalle, die miteinander stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden sind. Die verwendeten Metalle haben einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungs-Koeffizient, so dass eine Temperaturänderung eine Veränderung der Form des Bimetallstreifens bewirkt. Typische Metallkombinationen sind Zink und Stahl oder Stahl und Messing-Legierungen.A bimetal strip typically consists of two layers of different metals, which are connected to one another in a material-locking or form-fitting manner. The metals used have a different coefficient of thermal expansion, so that a temperature change causes a change in the shape of the bimetallic strip. Typical metal combinations are zinc and steel or steel and brass alloys.

Bimetallstreifen werden typischerweise in thermomagnetischen Auslöseeinheiten von Leistungsschaltern verwendet. Dabei wird der Strom über einen Bimetallstreifen geführt. Der Strom sorgt für eine Erwärmung des Bimetallstreifens. Durch diese Erwärmung wird der Bimetallstreifen ausgelenkt. Übersteigt der Strom eine gewisse Schwelle, führt dies zu einer Auslenkung des Bimetallstreifens, die mechanisch den Leistungsschalter auslöst und den Stromfluss trennt.Bimetallic strips are typically used in thermomagnetic tripping units of circuit breakers. The current is passed through a bimetallic strip. The current causes heating of the bimetallic strip. This heating deflects the bimetallic strip. If the current exceeds a certain threshold, this leads to a deflection of the bimetallic strip, which mechanically triggers the circuit breaker and separates the current flow.

Typischerweise wirkt die Spitze des Bimetallstreifens mit einer Auslösewelle bzw. einem Auslöseschieber in der thermomagnetischen Auslöseeinheit zusammen. Bei Strömen über einer Schwelle wird die Spitze des Bimetallstreifens soweit ausgelenkt, dass sie die Auslösewelle bzw. den Auslöseschieber betätigt und dadurch der Strom des elektrischen Schalters unterbrochen wird.Typically, the tip of the bimetallic strip cooperates with a trip shaft or a trip slider in the thermomagnetic trip unit. For currents above a threshold, the tip of the bimetallic strip is deflected so far that it actuates the triggering shaft or the trigger slide and thereby the current of the electrical switch is interrupted.

Die Bimetallstreifen einer thermomagnetischen Auslöseeinheit müssen justiert werden, um Fertigungstoleranzen auszugleichen. Zur Justage wird der Abstand der Spitze des Bimetallstreifens zu der Auslösewelle bzw. dem Auslöseschieber eingestellt. In einer typischen Anwendung wird dabei die Position des Auslöseschiebers im Justageprozess verändert. Ebenfalls ist es möglich, den Abstand zwischen der Spitze des Bimetallstreifens zu der Auslösewelle bzw. zum Auslöseschieber über eine Nachjustierung der Spitze selber vorzunehmen. Dies kann dadurch geschehen, dass am Fußpunkt des Bimetallstreifens Justiermöglichkeiten vorgesehen sind.The bimetal strips of a thermomagnetic trip unit must be adjusted to compensate for manufacturing tolerances. For adjusting the distance of the tip of the bimetallic strip is set to the trigger shaft or the trigger slide. In a typical application, the position of the release slide in the adjustment process is changed. It is also possible to make the distance between the tip of the bimetallic strip to the trip shaft and to the trip slider on a readjustment of the tip itself. This can be done by providing adjustment possibilities at the base of the bimetallic strip.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine alternative Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens bereitzustellen, mit der die Spitze genau positioniert werden kann und die platzsparend ausgebildet ist.It is an object of the invention to provide an alternative device for adjusting the tip of a bimetallic strip, with which the tip can be accurately positioned and which is designed to save space.

Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens umfasst einen Bimetallstreifen mit einer Spitze und einem am anderen Ende befindlichen Fußpunkt und einen Halter für den Bimetallstreifen, wobei der Halter einen verformbaren Schenkel, einen feststehenden Schenkel und ein Spreizblech umfasst. Der Fußpunkt des Bimetallstreifens ist am verformbaren Schenkel befestigt. Das Spreizblech verbindet den verformbaren Schenkel mit dem feststehenden Schenkel. Der Halter umfasst weiterhin ein Betätigungsmittel, welches mit dem Spreizblech verbunden ist, und durch welches das Spreizblech aufgespreizt werden kann, wodurch der verformbare Schenkel mit dem Bimetallstreifen gekippt und dadurch die Spitze des Bimetallstreifens justiert werden kann.The object is achieved with the device according to claim 1. The inventive device for adjusting the tip of a bimetallic strip comprises a bimetallic strip with a tip and a foot located at the other end and a holder for the bimetal strip, wherein the holder comprises a deformable leg, a fixed leg and a spreader plate. The base of the bimetallic strip is attached to the deformable leg. The spreader connects the deformable leg with the fixed leg. The holder further comprises an actuating means, which is connected to the spreader plate, and through which the spreader plate can be spread, whereby the deformable leg tilted with the bimetallic strip and thereby the tip of the bimetallic strip can be adjusted.

Vorteilhaft ist, dass die Vorrichtung zur Justage mittels des Spreizbleches sehr exakt eingestellt werden kann. Dabei ist der Kraftaufwand auf das Betätigungsmittel im Verhältnis zur benötigten Kraft zur Verformung des verformbaren Schenkels relativ gering. Die Genauigkeit wird dadurch erreicht, dass das Spreizblech in relativ gestrecktem Zustand gelängt wird und dadurch in Bezug zum Betätigungsmittel eine sehr geringe Längung erfährt.It is advantageous that the device for adjustment by means of the expansion plate can be set very accurately. In this case, the force required on the actuating means in relation to the required force for deformation of the deformable leg is relatively low. The accuracy is achieved in that the spreader is elongated in a relatively stretched state and thereby experiences a very small elongation with respect to the actuating means.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Betätigungsmittel als Schraube ausgebildet. Durch die Einstellung der Gewindesteigung dieser Schraube kann die Verformung des verformbaren Schenkels sehr exakt eingestellt werden.In one embodiment of the invention, the actuating means is designed as a screw. By adjusting the thread pitch of this screw, the deformation of the deformable leg can be set very accurately.

In einer Weiterbildung der Erfindung hat die Schraube eine Gewindesteigung im Bereich von 0,75 mm pro Umdrehung bis 1,5 mm pro Umdrehung.In a further development of the invention, the screw has a thread pitch in the range of 0.75 mm per revolution to 1.5 mm per revolution.

Vorteilhafterweise ist die Schraube um 90° versetzt zum Bimetallstreifen und zur Auslenkung des Bimetallstreifens angeordnet. Dies gewährleistet, dass die Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens besonders platzsparend ist und damit gut in eine thermomagnetische Auslöseeinheit integriert werden kann.Advantageously, the screw is offset by 90 ° to the bimetallic strip and arranged to deflect the bimetallic strip. This ensures that the device for adjusting the tip of a bimetallic strip is particularly space-saving and thus can be easily integrated into a thermomagnetic trip unit.

Vorteilhafterweise stehen sich der verformbare Schenkel und der feststehende Schenkel im Wesentlichen parallel gegenüber. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der verformbare Schenkel elastisch verformbar ausgebildet.Advantageously, the deformable leg and the fixed leg are substantially parallel to each other. In a further embodiment of the invention, the deformable leg is elastically deformable.

Vorteilhafterweise wirkt die Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens mit einer thermomagnetischen Auslösevorrichtung zusammen.Advantageously, the device for adjusting the tip of a bimetallic strip cooperates with a thermomagnetic release device.

Vorteilhafterweise wirkt die Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in einem elektrischen Schalter, insbesondere in einem Leistungsschalter.Advantageously, the device for adjusting the tip of a bimetallic strip in an electrical switch, in particular in a circuit breaker.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.The invention will be described below with reference to the following figures.

1 thermomagnetische Auslöseeinheit mit Vorrichtungen zur Justage der Spitzen von Bimetallstreifen, 1 thermomagnetic trip unit with devices for adjusting the tips of bimetal strips,

2 Aufsicht auf eine thermomagnetische Auslöseeinheit mit Vorrichtungen zur Justage der Spitzen von Bimetallstreifen, 2 Top view of a thermomagnetic trip unit with devices for adjusting the tips of bimetal strips,

3 Halter einer Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in einer ersten Projektion, 3 Holder of a device for adjusting the tip of a bimetallic strip in a first projection,

4 Halter einer Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in einer zweiten Projektion, und 4 Holder of a device for adjusting the tip of a bimetallic strip in a second projection, and

5 Halter einer Vorrichtung zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in einer dritten Projektion. 5 Holder of a device for adjusting the tip of a bimetallic strip in a third projection.

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Gegenstände.Like reference numerals in the figures indicate like objects.

1 zeigt eine thermomagnetische Auslöseeinheit 500 mit drei Bimetallstreifen 10. Die Bimetallstreifen 10 werden von einer Vorrichtung 100 zur Justage der Spitze der Bimetallstreifen gehalten. 1 shows a thermomagnetic trip unit 500 with three bimetallic strips 10 , The bimetal stripes 10 be from a device 100 held for adjusting the tip of the bimetallic strip.

2 zeigt die thermomagnetische Auslöseeinheit 500 in Aufsicht. Es sind die Spitzen 12 der Bimetallstreifen 10 dargestellt. Zusätzlich ist ein Auslöseschieber 510 dargestellt, der mit den Spitzen 12 der Bimetallstreifen 10 zusammenwirkt. Bei einer Erwärmung der Bimetallstreifen 10 durch den Stromfluss durch die Bimetallstreifen 10 kommt es beim Überschreiten einer Stromschwelle zu einer so großen Auslenkung der Bimetallstreifen 10, dass deren Spitzen 12 den Auslöseschieber 510 betätigen. Dadurch wird der elektrische Schalter ausgelöst und der Stromfluss getrennt. 2 shows the thermomagnetic trip unit 500 in supervision. It's the tips 12 the bimetallic strip 10 shown. In addition, a trigger slider 510 pictured with the tips 12 the bimetallic strip 10 interacts. When heating the bimetallic strip 10 by the flow of current through the bimetallic strip 10 When a current threshold is exceeded, such a large deflection of the bimetallic strip occurs 10 that their tips 12 the release slider 510 actuate. This triggers the electrical switch and disconnects the current flow.

In 3 ist eine Vorrichtung 100 zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens dargestellt. Der Bimetallstreifen 10 hat eine Spitze 12 und einen am anderen Ende befindlichen Fußpunkt 11. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren einen Halter 90, der den Bimetallstreifen hält. Der Halter 90 weist weiterhin einen verformbaren Schenkel 20, einen feststehenden Schenkel 30, ein Spreizblech 40 und ein Betätigungsmittel 50 auf. Der Fußpunkt 11 des Bimetallstreifens 10 ist am verformbaren Schenkel 20 befestigt. Das Spreizblech 40 verbindet den verformbaren Schenkel 20 mit dem feststehenden Schenkel 30. Das Betätigungsmittel 50 ist mit dem Spreizblech 40 verbunden. Durch das Betätigungsmittel 50 kann das Spreizblech 40 aufgespreizt werden, wodurch der verformbare Schenkel 20 zusammen mit dem Bimetallstreifen 10 gekippt werden kann. Durch das Kippen des verformbaren Schenkels 20 zusammen mit dem Bimetallstreifen 10 kann die Spitze 12 des Bimetallstreifens 10 justiert werden.In 3 is a device 100 shown for adjusting the tip of a bimetallic strip. The bimetallic strip 10 has a tip 12 and a footer at the other end 11 , The device further comprises a holder 90 holding the bimetallic strip. The holder 90 also has a deformable leg 20 , a fixed thigh 30 , a spreader plate 40 and an actuating means 50 on. The foot point 11 of the bimetallic strip 10 is on the deformable leg 20 attached. The spreader plate 40 connects the deformable leg 20 with the fixed leg 30 , The actuating means 50 is with the spreader plate 40 connected. By the actuating means 50 can the spreader plate 40 be spread, causing the deformable leg 20 along with the bimetallic strip 10 can be tilted. By tilting the deformable leg 20 along with the bimetallic strip 10 may the tip 12 of the bimetallic strip 10 to be adjusted.

In den 4 und 5 ist die Vorrichtung 100 zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in weiteren Projektionen dargestellt. 4 stellt die Justage der Spitze des Bimetallstreifens 10 in der Projektion in die x-z-Ebene dar. Dadurch, dass der verformbare Schenkel 20 gekippt wird, wird ebenfalls der am verformbaren Schenkel 20 befestigte Bimetallstreifen 10 gekippt. Der verformbare Schenkel 20 wird um die Drehachse 25 gekippt, die direkt an den verformbaren Schenkel 20 anliegt. Indem das Spreizblech 40 aufgespreizt wird, wird der verformbare Schenkel 20, wie er in 4 dargestellt ist, nach rechts gedrückt. Dadurch wird der Bimetallstreifen ebenfalls gekippt und in eine Position überführt, die in 4 strichliert dargestellt ist.In the 4 and 5 is the device 100 for adjusting the tip of a bimetallic strip shown in further projections. 4 makes adjusting the tip of the bimetal strip 10 in the projection into the xz-plane. Because of the deformable thigh 20 is tilted, is also the deformable leg 20 attached bimetallic strip 10 tilted. The deformable leg 20 becomes about the rotation axis 25 tilted directly to the deformable leg 20 is applied. By the spreader plate 40 is spread, is the deformable leg 20 as he is in 4 is shown, pressed to the right. As a result, the bimetal strip is also tilted and transferred to a position in 4 is shown in dashed lines.

5 zeigt die Vorrichtung 100 zur Justage der Spitze eines Bimetallstreifens in einer weiteren Projektion in die x-y-Ebene. Es ist der Halter 90 dargestellt zusammen mit dem verformbaren Schenkel 20, dem feststehenden Schenkel 30, dem Spreizblech 40 und dem Betätigungsmittel 50. Ebenfalls ist zu sehen, dass durch das Aufspreizen des Spreizblechs 40 der verformbare Schenkel 20 in der Darstellung von 5 nach rechts gedrückt wird. Der verformbare Schenkel 20 wird um die feststehende Drehachse 25 gekippt. 5 shows the device 100 for adjusting the tip of a bimetallic strip in a further projection in the xy plane. It is the holder 90 shown together with the deformable leg 20 , the fixed thigh 30 , the spreader plate 40 and the actuating means 50 , It can also be seen that by spreading the Spreizblechs 40 the deformable leg 20 in the presentation of 5 is pressed to the right. The deformable leg 20 becomes the fixed axis of rotation 25 tilted.

Das Betätigungsmittel 50 ist als Schraube ausgebildet. Bei Betätigung der Schraube durch Drehen wird in der Lage der Vorrichtung 100 wie in 5 dargestellt ein am Betätigungsmittel 50 angebrachtes Gewinde 41 nach oben bewegt. Dadurch wird das Spreizblech 40 aufgespreizt, was bedeutet, dass der verformbare Schenkel 20 nach rechts gedrückt wird, da der feststehende Schenkel 30 ortsfest ist. Der feststehende Schenkel 30 kann zum Beispiel durch den Eingriff in ein Fenster 91 am Halter 90, wie es in 4 dargestellt ist, zusätzlich stabilisiert werden.The actuating means 50 is designed as a screw. Upon actuation of the screw by turning becomes in the position of the device 100 as in 5 shown on the actuating means 50 attached thread 41 moved upwards. This will cause the spreader plate 40 spread, meaning that the deformable leg 20 pressed to the right, as the fixed leg 30 is stationary. The fixed leg 30 For example, by engaging in a window 91 on the holder 90 as it is in 4 is shown to be additionally stabilized.

Entsprechend der Darstellung in 4 ist die Schraube um 90° versetzt zum Bimetallstreifen 10 und zur Auslenkung des Bimetallstreifens 10 angeordnet.As shown in 4 the screw is offset by 90 ° to the bimetal strip 10 and for deflecting the bimetallic strip 10 arranged.

Der verformbare Schenkel 20 steht dem feststehenden Schenkel 30 gegenüber und wird mit diesem über das Spreizblech 40 verbunden. Durch das Betätigungsmittel 50 wird eine mechanische Kraft auf die Schenkel aufgebaut, die in eine Kippbewegung des verformbaren Schenkels 20 umgesetzt wird. Der verformbare Schenkel 20 ist elastisch verformbar ausgebildet. Dadurch ist es möglich, den verformbaren Schenkel 20 wieder in die ursprüngliche Position überzuführen, bei der das Spreizblech 40 keine Kraft auf die Schenkel ausübt.The deformable leg 20 stands the fixed leg 30 opposite and is with this over the spreader plate 40 connected. By the actuating means 50 a mechanical force is built up on the legs, resulting in a tilting movement of the deformable leg 20 is implemented. The deformable leg 20 is formed elastically deformable. This makes it possible, the deformable leg 20 to return to the original position, in which the spreader plate 40 no force exerted on the thighs.

Bei Montage des Spreizblechs 40 zwischen die beiden Schenkel ist dieses nicht gespannt. Sobald das Spreizblech 40 durch das Betätigungsmittel 50 gespannt ist und Druck auf die beiden Schenkel ausüben kann, was bei ungefähr 0,5 Umdrehungen der Fall ist, ist der Verlauf der Auslenkung der Spitze 12 des Bimetallstreifens 10 nahezu linear, wie in Versuchen nachgewiesen wurde.When mounting the expansion plate 40 between the two legs this is not tense. Once the spreader plate 40 by the actuating means 50 is stretched and can exert pressure on the two legs, which is the case at about 0.5 turns, the course of the deflection of the tip 12 of the bimetallic strip 10 almost linear, as demonstrated in experiments.

Bei Verwendung von Schrauben einer ersten Gewindesteigung ergibt sich ein nahezu linearer Verlauf der Auslenkung der Spitze 12 des Bimetallstreifens 10 von bis zu 5 mm bei vier Umdrehungen der Schraube. Bei Schrauben einer zweiten Gewindesteigung, die größer als die erste Gewindesteigung ist, wird schon bei 1,5 Umdrehungen eine Auslenkung der Spitze von 3,5 bis 4 mm erreicht. Auch bei der Verwendung von Schrauben einer zweiten Gewindesteigung ergibt sich ein annähernd linearer Verlauf der Auslenkung der Spitze 12 des Bimetallstreifens 10 in Abhängigkeit der Anzahl der Umdrehungen der Schraube.When using screws of a first thread pitch results in a nearly linear course of the deflection of the tip 12 of the bimetallic strip 10 of up to 5 mm with four turns of the screw. With screws of a second thread pitch, which is greater than the first thread pitch, a deflection of the tip is achieved from 3.5 to 4 mm already at 1.5 revolutions. Even when using screws of a second thread pitch results in an approximately linear course of the deflection of the tip 12 of the bimetallic strip 10 depending on the number of revolutions of the screw.

Claims

Contraption ( 100 ) for adjusting the tip of a bimetallic strip comprising a bimetal strip ( 10 ) with a tip ( 12 ) and a footer at the other end ( 11 ) and a holder ( 90 ) for the bimetal strip ( 10 ), characterized in that the holder ( 90 ) a deformable leg ( 20 ), a fixed leg ( 30 ) and a spreader plate ( 40 ), the base point ( 11 ) of the bimetallic strip ( 10 ) on the deformable leg ( 20 ), wherein the spreader plate ( 40 ) the deformable leg ( 20 ) with the fixed leg ( 30 ), and wherein the holder ( 90 ) further comprises an actuating means ( 50 ), which with the spreader ( 40 ), and through which the spreader plate ( 40 ) can be spread, whereby the deformable leg ( 20 ) with the bimetallic strip ( 10 ) and thereby the tip ( 12 ) of the bimetallic strip ( 10 ) can be adjusted.

Contraption ( 100 ) according to claim 1, wherein the actuating means ( 50 ) is a screw.

Contraption ( 100 ) according to claim 2, wherein the screw has a thread pitch in the range of 0.75 mm per revolution to 1.5 mm per revolution.

Contraption ( 100 ) according to claim 2 or 3, wherein the screw is offset by 90 ° to the bimetallic strip ( 10 ) and for the deflection of the bimetal ( 10 ) is arranged.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the deformable limb ( 20 ) and the fixed leg ( 30 ) are substantially parallel.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the deformable leg ( 20 ) is elastically deformed.

Thermomagnetic release device ( 500 ) with at least one device according to one of the preceding claims for adjusting the tip of a bimetallic strip ( 10 ).

Electric switch, in particular a circuit breaker, with a thermomagnetic release device ( 500 ) according to claim 7.