DE102012003169A1

DE102012003169A1 - Thermal actuator assembly for circuit breaker, has actuator strip arranged parallel to metal strip and bent when temperature of actuator strip is increased by unilaterally clamped bending beam of metal strip

Info

Publication number: DE102012003169A1
Application number: DE201210003169
Authority: DE
Inventors: Peter Pfirrmann
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-08-22

Abstract

The assembly (1) has an actuator strip (3) made of thermal bimetal or shape memory alloy. A current carrying metal strip (4) is made of highly conductive material, where an end (5) of the metal strip is attached to a device fixed busbar (6). The actuator strip is arranged parallel to the metal strip, where an end (7) of the actuator strip is attached at the end of the metal strip. The actuator strip is bent when temperature of the actuator strip is increased by a unilaterally clamped bending beam of the metal strip. A conductor (8) is arranged at the end of the metal strip. An independent claim is also included for an electrical installation switching equipment.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Auslöserbaugruppe für ein elektrisches Installationsschaltgerät, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, mit einem Aktorstreifen aus Thermobimetall oder einer Formgedächtnislegierung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a thermal trigger assembly for an electrical service switching device, in particular a circuit breaker, with an actuator strip of bimetallic strip or a shape memory alloy, according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft weiter ein elektrisches Installationsschaltgerät mit einer von einem festen und einem beweglichen Kontaktstück gebildeten Kontaktstelle und mit einer thermischen Auslösebaugruppe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The invention further relates to an electrical service switching device having a contact point formed by a fixed and a movable contact piece and having a thermal tripping unit, according to the preamble of claim 8.

Gattungsgemäße thermische Auslöser sind als direkt oder indirekt beheizte Auslöser bekannt. Bei direkter Beheizung durchfließt der Strom den Aktorstreifen, auch einfach als Thermobimetallstreifen oder Bimetall bezeichnet, zwischen einer Stromeintritts- und einer Stromaustrittsstelle. Die dabei im Thermobimetallstreifen entstehende Stromwärme sorgt für die Ausbiegung des Thermobimetallstreifens. Der Thermobimetallstreifen ist dabei an ein Auslöseglied des Installationsschaltgerätes gekoppelt, in das er eingebaut ist, und bei einer entsprechend weiten Ausbiegung, die bei einer durch Justierung des thermischen Auslösers voreingestellten Überschreitung des Nennstromes erreicht wird, veranlasst der Thermobimetallstreifen das Auslöseglied, seinerseits eine Trennung der Kontaktstelle in dem Installationsschaltgerät herbei zu führen. Das kann beispielsweise so geschehen, dass der Thermobimetallstreifen einen Bügel bewegt, dessen Bewegung wiederum einen mit einem Schaltwerk gekoppelten Auslösehebel verschwenkt, so dass in dem Schaltwerk eine Verklinkungsstelle entklinkt wird und das Schaltwerk daraufhin eine Schwenkbewegung des beweglichen Kontakthebels weg von der festen Kontaktstelle veranlasst, so dass die Kontaktstelle dadurch geöffnet wird.Generic thermal releases are known as directly or indirectly heated triggers. In direct heating, the current flows through the actuator strip, also referred to simply as a bimetallic strip or bimetal, between a Stromeintritts- and a power outlet. The resulting in the bimetallic strip current heat ensures the deflection of the bimetallic strip. The bimetallic strip is coupled to a trigger member of the service switching device, in which it is installed, and at a correspondingly wide deflection, which is achieved at a preset by adjusting the thermal release overshoot of the rated current causes the bimetallic strip the trigger member, in turn, a separation of the contact point bring in the service switching device. This can for example be done so that the bimetallic strip moves a bar, the movement in turn pivots a coupled with a rear derailleur lever, so that in the derailleur latching is unlatched and the rear derailleur then causes a pivoting movement of the movable contact lever away from the fixed contact point, so that the contact point is opened by it.

An der Stromaustrittsstelle ist meistens ein beweglicher Leiter angeschlossen, der die Stromaustrittsstelle mit dem festen oder beweglichen Kontaktstück der Kontaktstelle verbindet und so den Strompfad bei geschlossener Kontaktstelle schließt. Die direkte Beheizung ist mechanisch sehr einfach zu realisieren.At the current exit point, a movable conductor is usually connected, which connects the current exit point with the fixed or movable contact piece of the contact point and thus closes the current path with the contact point closed. The direct heating is mechanically very easy to implement.

Die Beheizung eines direkt beheizten Bimetalls geschieht also in der Weise, dass der Stromfluss über einen gewissen Teilbereich des Bimetalls, die beheizte Länge, geführt wird. Die Anpassung der Heizleistung auf den jeweiligen Strom kann über die Variation des elektrischen Widerstandes der beheizten Länge erfolgen, beispielsweise durch entsprechende Längenvariation des Stromflusses, oder eine Breiten und Dickenvariation des Bimetallstreifens. Sie kann auch über die Variation der Leitfähigkeit des Bimetalls erfolgen. Es stehen Bimetallmaterialien mit einer breiten Varianz von Leitfähigkeiten im Bereich mehrerer mOhm/mm zur Verfügung. In der Variation der Abmessungen ist man allerdings meist beschränkt, so dass bei besonders großen und kleinen Nennstromstärken diese einfache direkte Bimetallheizung nicht mehr vorteilhaft angewandt werden kann.The heating of a directly heated bimetal thus takes place in such a way that the current flow over a certain portion of the bimetal, the heated length, is performed. The adjustment of the heating power to the respective current can be done via the variation of the electrical resistance of the heated length, for example by corresponding length variation of the current flow, or a width and thickness variation of the bimetallic strip. It can also be done via the variation of the conductivity of the bimetal. Bimetal materials with a wide variance of conductivities in the range of several mOhm / mm are available. In the variation of the dimensions, however, one is usually limited, so that at particularly large and small rated currents, this simple direct bimetallic heating can not be used to advantage.

Bei großen Stromstärken können auch besonders breite Bimetalle verwendet werden, auf die der Strom über Zusatzlitzen mit besonderen Anschweißpunkten nur auf kurzer Strecke zu fließen kommt.In the case of high currents, it is also possible to use particularly wide bimetals on which the current only flows over a short distance via additional strands with special welding points.

Die Beschränktheit der Variationsmöglichkeiten der direkten Bimetallheizung führt also besonders bei hohen Stromstärken zu wenig effektiven Lösungen, zu geringer Bimetallausbiegung trotz eines hohen Bimetall-Materialeinsatzes. Man hat dabei trotz einer geringen Bimetallausbiegung eine hohe Temperatur im Gerät, wodurch die Grenzen der zulässigen Gehäuseerwärmung erreicht oder überschritten werden können. Eine höhere Heizleistung einzubringen, könnte zu einer Überschreitung der zulässigen Gehäusetemperatur führen. Einer Vergrößerung der Ausbiegung durch Verwendung dünnerer Bimetalle stehen dagegen die Forderung nach niedrigem Widerstand und die geringere Steifigkeit solcher dünneren Bimetalle im Wege, da dann durch die Kraftwirkung der an dem Bimetall befestigten Litze eine undefinierte Verformung oder Verbiegung des dünnen und somit mechanisch wenig stabilen Bimetalls eintreten könnte.The limitation of the possible variations of the direct bimetallic heating thus leads to less effective solutions, especially at high currents, too little bimetallic deflection despite a high bimetallic material usage. Despite a small bimetallic deflection, the temperature in the device is high, which means that the limits of the permissible heating of the housing can be reached or exceeded. Bringing in a higher heat output could lead to exceeding the permissible housing temperature. An increase in the deflection by using thinner bimetals, however, the requirement for low resistance and the lower rigidity of such thinner bimetals in the way, since then enter an undefined deformation or bending of the thin and thus mechanically unstable bimetal by the force of the bimetallic strand could.

Bekannt ist auch die indirekte Beheizung des Bimetallstreifens. Bei Indirekter Beheizung durchfließt der Strom einen Leiter, der in der Nähe des Thermobimetallstreifens angeordnet ist. Dessen Wärme überträgt sich durch Strahlung, Wärmeleitung oder Konvektion auf den Thermobimetallstreifen und erwärmt diesen dadurch indirekt. Die indirekte Beheizung wird oft bei niedrigen Nennströmen verwendet, denn bei dieser kann der Wärmeeintrag auf den Bimetallstreifen durch Gestaltung der Heizleistung optimal angepasst werden. Allerdings ist eine indirekte Beheizung mechanisch aufwendig, da bei bisher bekannten Ausführungen sichergestellt werden muss, dass der Wärmeübergang auf den Bimetallstreifen sich im Betrieb nicht ändert und deshalb der Bimetallstreifen und der stromdurchflossene Leiter an ihren beiden Enden mechanisch gekoppelt sind, so dass sich mit dem Bimetallstreifen auch der stromdurchflossene Leiter verbiegt.Also known is the indirect heating of the bimetallic strip. Indirect heating causes the current to flow through a conductor located near the bimetallic strip. Its heat is transferred by radiation, heat conduction or convection on the bimetallic strip and heats this indirectly. Indirect heating is often used at low rated currents, because this allows the heat input to the bimetallic strip to be optimally adjusted by designing the heating output. However, an indirect heating is mechanically complex, since it must be ensured in previously known embodiments that the heat transfer to the bimetallic strip does not change during operation and therefore the bimetallic strip and the current-carrying conductor are mechanically coupled at both ends, so that with the bimetallic strip also the current-carrying conductor bends.

So zeigt beispielsweise die DE 10 2009 017 100 A1 eine indirekte Bimetallbeheizung, bei der ein Heizband um den Bimetallstreifen gewickelt und durch einen Abstandshalter an seinem freien Ende mit dem Bimetallstreifen mechanisch gekoppelt ist, so dass auf der Länge des Bimetallstreifens auch bei dessen Verbiegung ein in etwa gleichmäßiger Abstand zwischen dem Bimetallstreifen und dem Leiter erhalten bleibt und sich der Bimetallstreifen trotzdem weitgehend ungehindert verbiegen kann. In einer in der DE 10 2009 017 100 A1 gezeigten Variante liegt der stromführende Leiter in Form eines Heizbandes seitlich beabstandet an dem Bimetallstreifen an, wobei er ebenfalls mit einem Abstandshalter am freien Ende an den Leiter gekoppelt ist und der Leiter so dünn ausgeführt ist, dass er einer Verbiegung durch das Bimetall nur geringen Widerstand entgegenstellt. Allerdings ist ein solcher Aufbau auch anfällig für Verbiegungen, die aufgrund von Krafteinwirkungen von Seiten des an dem stromführenden Leiter angeschweißten beweglichen Leiters zur Stromzu- oder Abführung hervorgerufen werden können, und die unerwünscht sind, weil sie den Abstand des Bimetalls von dem Auslöseglied des Installationsschaltgerätes und damit die Justierung des thermischen Auslösers auf eine bestimmte Nennstromstärke negativ beeinflussen können.For example, shows the DE 10 2009 017 100 A1 an indirect Bimetallbeheizung, in which a heating tape is wound around the bimetallic strip and mechanically coupled by a spacer at its free end with the bimetallic strip, so that on the length of Bimetal strip even at its deflection remains a roughly uniform distance between the bimetallic strip and the conductor and the bimetallic strip can still bend largely unhindered. In one in the DE 10 2009 017 100 A1 In the variant shown, the current-carrying conductor in the form of a heating strip is laterally spaced from the bimetallic strip, wherein it is likewise coupled to the conductor with a spacer at the free end and the conductor is made so thin that it provides only slight resistance to bending by the bimetal , However, such a structure is also susceptible to deflections that may be caused due to force from the side of the welded to the live conductor movable to Stromzu- or discharge, and are undesirable because they are the distance of the bimetal of the trigger member of the service switching device and so that the adjustment of the thermal release to a certain nominal current strength can adversely affect.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine thermische Auslösebaugruppe für ein Installationsschaltgerät zu verbessern, so dass sie für sehr hohe Stromstärken verwendet werden kann, dabei mechanisch einfach und kostengünstig herstellbar und weitgehend unempfindlich gegenüber mechanischen Einflüssen ist, die aufgrund von Krafteinwirkungen von Seiten des an der thermischen Auslösebaugruppe angebrachten Leiters zur Stromzu- oder Abführung hervorgerufen werden können.It is therefore the object of the present invention to improve a thermal tripping assembly for a service switching device, so that it can be used for very high currents, while mechanically simple and inexpensive to manufacture and largely insensitive to mechanical influences due to force effects from the side conductor attached to the thermal tripping assembly for Stromzu- or discharge can be caused.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein bezüglich der thermischen Auslösebaugruppe für hohe Stromstärken verbessertes Installationsschaltgerät zu schaffen.It is a further object of the present invention to provide a service switching device improved with respect to the high current thermal tripping assembly.

Die Aufgabe wird bezüglich der thermischen Auslösebaugruppe gelöst durch eine thermische Auslösebaugruppe mit den Merkmalen von Anspruch 1.The object is achieved with respect to the thermal tripping unit by a thermal tripping unit having the features of claim 1.

Bezüglich des Installationsschaltgerätes wird die Aufgabe gelöst durch ein Installationsschaltgerät nach Anspruch 8.With respect to the service switching device, the object is achieved by an installation switching device according to claim 8.

Erfindungsgemäß also umfasst die thermische Auslöserbaugruppe einen Stromführungs-Blechstreifen aus gut leitfähigem Material, der an einem ersten Ende zur Halterung an einer gerätefesten Stromschiene befestigt ist, wobei der Aktorstreifen parallel zu dem Stromführungs-Blechstreifen angeordnet ist, und wobei der Aktorstreifen mit einem ersten Ende an dem ersten Ende des Stromzuführungs-Blechstreifens befestigt ist, wobei sich der Aktorstreifen bei seiner Erwärmung nach Art eines einseitig eingespannten Biegebalkens von dem Stromführungs-Blechstreifen weg biegt. Der Aktorstreifen ist nicht stromdurchflossen. Er wird indirekt beheizt. Der Strom fließt nur durch den Stromführungs-Blechstreifen.According to the invention, therefore, the thermal trigger assembly comprises a current-carrying sheet metal strip of good conductive material, which is attached to a first fixed end for mounting on a device fixed busbar, wherein the actuator strip is arranged parallel to the current-carrying sheet metal strip, and wherein the actuator strip with a first end is attached to the first end of the power supply sheet metal strip, wherein the actuator strip bends when heated in the manner of a cantilevered bending beam away from the current guide sheet metal strip. The actuator strip is not current-carrying. It is heated indirectly. The current flows only through the current-carrying metal strip.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die einzige mechanische Koppelstelle zwischen dem Aktorstreifen und dem Stromführungs-Blechstreifen zwischen dem ersten Ende des Stromführungs-Blechstreifens und dem ersten Ende des Aktorstreifens ausgebildet. Es gibt dadurch nur eine Verbindungsstelle zwischen dem Aktorstreifen und dem Stromführungs-Blechstreifen. Diese befindet sich dann beispielsweise an dem in Einbaulage unteren Ende des Aktorstreifens. Die Verbindung an dieser Stelle kann beispielsweise durch Schweißen erfolgen. Der Wärmeübergang auf den Aktorstreifen erfolgt hauptsächlich von dem Stromführungs-Blechstreifen aus durch Wärmeleitung an der unteren Verbindungsstelle zwischen beiden und auch durch Wärmestrahlung.According to an advantageous embodiment of the invention, the single mechanical coupling point between the actuator strip and the current-carrying metal strip between the first end of the current-carrying metal strip and the first end of Aktorstreifens is formed. There is thus only one connection point between the actuator strip and the current-carrying metal strip. This is then, for example, at the lower end of the Aktorstreifens in installation position. The connection at this point can be done for example by welding. The heat transfer to the actuator strip mainly takes place from the current-carrying metal strip by heat conduction at the lower connection point between the two and also by thermal radiation.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden Abschnitt des Stromführungs-Blechstreifens ein Leiter zur Stromabführung angebracht. Der Leiter zur Stromabführung kann in einer vorteilhaften Ausführungsform ein beweglicher Leiter, eine Litze beispielsweise, sein.According to an advantageous embodiment of the invention, a conductor for current discharge is attached to a portion of the current-carrying metal strip opposite the first end. In an advantageous embodiment, the conductor for current discharge can be a movable conductor, a stranded wire, for example.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enden im Ruhezustand die freien Enden des Stromführungs-Blechstreifens und des Aktorstreifens in etwa bündig miteinander.According to an advantageous embodiment of the invention terminate at rest, the free ends of the current-carrying metal strip and the actuator strip approximately flush with each other.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann zwischen den freien Enden des Stromführungs-Blechstreifens und des Aktorstreifens ein freier Spalt bestehen. Der Aktorstreifen kann dabei zur besseren Kontrolle der Schweißung an der Verbindungsstelle zum Stromführungs-Blechstreifen von diesem beabstandet sein.According to an advantageous embodiment of the invention, a free gap may exist between the free ends of the current-carrying metal strip and the actuator strip. The actuator strip can be spaced from this for better control of the weld at the junction with the current-carrying metal strip.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Stromführungs-Blechstreifen als steifes, Krafteinwirkungen von Seiten des beweglichen Leiters standhaltendes Bauteil ausgeführt.According to an advantageous embodiment of the invention, the current-carrying sheet metal strip is designed as a rigid, force acting on the part of the movable conductor resistant component.

Ein erfindungsgemäßes elektrisches Installationsschaltgerät mit einer von einem festen und einem beweglichen Kontaktstück gebildeten Kontaktstelle und mit einer thermischen Auslösebaugruppe ist dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Auslösebaugruppe einen Stromführungs-Blechstreifen aus gut leitfähigem Material umfasst, der an einem ersten Ende zur Stromzuführung und Halterung an einer gerätefesten Stromschiene befestigt ist, wobei der Aktorstreifen parallel beabstandet zu dem Stromführungs-Blechstreifen angeordnet ist, und wobei der Aktorstreifen mit einem ersten Ende an dem ersten Ende des Stromzuführungs-Blechstreifens befestigt ist, wobei sich der Aktorstreifen bei seiner Erwärmung nach Art eines einseitig eingespannten Biegebalkens von dem Stromführungs-Blechstreifen weg biegt.An electrical service switching device according to the invention with a contact point formed by a fixed and a movable contact piece and with a thermal tripping unit is characterized in that the thermal tripping unit comprises a current-carrying sheet metal strip of good conductive material, which at a first end for power supply and mounting on a device fixed Bus bar is attached, wherein the actuator strip is arranged parallel spaced from the current-carrying sheet metal strip, and wherein the actuator strip is fastened with a first end to the first end of the power supply sheet metal strip, wherein the actuator strip at its Heating bends in the manner of a cantilevered cantilever beam away from the current guide sheet metal strip.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat das Installationsschaltgerät eine Lichtbogenlöscheinrichtung und Lichtbogenleitschienen, die einen an der Kontaktstelle gebildeten Schaltlichtbogen in die Lichtbogenlöscheinrichtung führen, wobei die gerätefeste Stromschiene an einer Lichtbogenleitschiene ausgebildet ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the service switching device has an arc quenching device and arc guide rails, which lead a switching arc formed at the contact point in the arc quenching device, wherein the device-fixed busbar is formed on an arc guide rail.

Bei einer erfindungsgemäßen thermischem Auslöserbaugruppe wird der Strom nicht über das Bimetall geführt. Somit kann das Bimetall dünner ausgeführt werden und es können Bimetalltypen mit besonders hoher spezifischer Ausbiegung eingesetzt werden. Bei niedrigerer Temperatur erreicht man so eine höhere Ausbiegung. Für die Stromführung kommt ein steifer Blechstreifen aus gut leitfähigem Material, z. B. Kupfer, zum Einsatz, der auch genügend Steifigkeit hat, um die Kraftwirkung der meist dicken Litzen ohne wesentliche Verformung zu aufzufangen.In a thermal release assembly according to the invention, the current is not passed through the bimetal. Thus, the bimetal can be made thinner and bimetallic types with a particularly high specific deflection can be used. At lower temperatures you can achieve a higher deflection. For the current guide comes a stiff sheet metal strip of good conductive material, eg. As copper, for use, which also has sufficient rigidity to absorb the force of the usually thick strands without significant deformation.

Das Bimetall ist auf einer Seite des Blechstreifens, im Bereich des Anschweißpunktes des Blechstreifens an die Leitschiene, an dem Blechstreifen befestigt, beispielsweise angeschweißt, beispielsweise links. Die Ausbiegungsrichtung ist weg von dem Blechstreifen, beispielsweise nach links. Der Wärmeeintrag in das Bimetall erfolgt hauptsächlich in dem Befestigungspunkt an dem Stromzuführungs-Blechstreifen, vorzugsweise einem Schweißpunkt, durch Wärmeleitung. Der Wärmeeintrag in das Bimetall findet also an der Stelle statt, an der die lokale Erwärmung für eine besonders starke Ausbiegung sorgt. Ein weiterer Wärmübergang erfolgt durch Wärmestrahlung zwischen den einander zugewandten Oberflächen des Stromzuführungs-Blechsteifens und des Bimetalls.The bimetal is attached to one side of the metal strip, in the region of the welding point of the metal strip to the guide rail, on the metal strip, for example, welded, for example, left. The Ausbiegungsrichtung is away from the metal strip, for example, to the left. The heat input into the bimetal takes place mainly in the attachment point to the power supply sheet metal strip, preferably a weld point, by heat conduction. The heat input into the bimetal thus takes place at the point where the local heating ensures a particularly strong deflection. Another heat transfer takes place by thermal radiation between the mutually facing surfaces of the power supply sheet metal stiffener and the bimetal.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann durch eine besondere Oberflächenbehandlung, beispielsweise durch Aufrauhen oder Verkupfern, dieser Wärmeübergang noch verbessert werden.According to an advantageous embodiment, this heat transfer can be further improved by a special surface treatment, for example by roughening or coppering.

Ein Anliegen des oberen Endes des Bimetalls an dem Blechstreifen im kalten Zustand führt prinzipiell nicht zu einer Funktionsbeeinträchtigung. Allerdings dürfte es schwierig sein, die Vorspannung zu erkennen und so die Richtigkeit der Schweißung festzustellen. Daher ist in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform am oberen Ende des Bimetalls im Ruhezustand, das ist der kalte Zustand, wenn das Bimetall nicht verbogen ist, ein messbarer Spalt zum Blechstreifen vorgesehen, wodurch die Kontrolle des korrekten Aufbaus der Thermobimetall-Baugruppe vereinfacht ist.A concern of the upper end of the bimetal on the sheet metal strip in the cold state does not result in principle to a functional impairment. However, it may be difficult to detect the preload and thus determine the accuracy of the weld. Therefore, in a particularly advantageous embodiment, at the upper end of the bimetal at rest, that is, the cold state, when the bimetal is not bent, provides a measurable gap to the sheet metal strip, thereby simplifying the control of the correct construction of the bimetallic assembly.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen nicht nur in einer besseren Funktion, sondern auch in stark reduzierten Kosten, da Bimetallmaterial eingespart werden kann.The advantages of the solution according to the invention are not only in a better function, but also in greatly reduced costs, since bimetallic material can be saved.

Sinngemäß kann die Anordnung auch bei kleinen Stromstärken mit einem Blechstreifen aus Material mit niedriger Leitfähigkeit angewandt werden.Analogously, the arrangement can be applied even at low currents with a sheet metal strip of low conductivity material.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention can be found in the dependent claims.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sowie weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.Reference to the drawing, in which an embodiment of the invention is shown, the invention and further advantageous refinements and improvements and other advantages to be explained and described.

Es zeigenShow it

1 schematisch ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät mit einer erfindungsgemäßen thermischen Auslöserbaugruppe. 1 schematically an inventive switching device with a thermal tripping assembly according to the invention.

Ein Installationsschaltgerät, beispielsweise ein Leitungsschutzschalter 2, hat ein Gehäuse 20 aus Isolierstoff, mit einer Frontseite 21, Schmalseiten 22, 23 und einer Befestigungsseite 24. An der Schmalseite 23 befindet sich eine erste Anschlussklemme 25 zum Anschluss eines Anschlussleiters, und an der gegenüberliegenden Schmalseite 22 befindet sich eine zweite Anschlussklemme 26, zum Anschluss eines weiteren Anschlussleiters. Im Inneren des Installationsschaltgerätes verläuft ein Strompfad von der ersten Anschlussklemme 25, einer ersten Klemmenstromschiene 27, eine thermische Auslöserbaugruppe 1 mit einem Aktorstreifen 3 aus Bimetall, die weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird, auf einen Leiter 8, hier eine bewegliche Litze. Die Litze 8 ist mit ihrem freien Ende an einem schwenkbar gelagerten Kontakthebel 28 angeschweißt. An dem freien Ende des Kontakthebels 28 befindet sich ein bewegliches Kontaktstück 13, das zusammen mit einem festen Kontaktstück 12 eine Kontaktstelle bildet. In der Darstellung der Figur ist die Kontaktstelle in geöffnetem Zustand dargestellt, wenn der Kontakthebel 28 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt würde, würde die Kontaktstelle geschlossen werden.An installation switching device, such as a circuit breaker 2 , has a housing 20 made of insulating material, with a front side 21 , Narrow sides 22 . 23 and a mounting side 24 , On the narrow side 23 there is a first connection terminal 25 for connecting a connecting conductor, and on the opposite narrow side 22 there is a second connection terminal 26 , for connecting another connection conductor. Inside the service switching device, a current path runs from the first connection terminal 25 , a first terminal busbar 27 , a thermal trigger assembly 1 with an actor strip 3 made of bimetal, which will be described in more detail below, on a ladder 8th , here a movable wire. The strand 8th is with its free end to a pivotally mounted contact lever 28 welded. At the free end of the contact lever 28 there is a movable contact piece 13 that together with a solid contact piece 12 forms a contact point. In the illustration of the figure, the contact point is shown in the open state when the contact lever 28 would be pivoted counterclockwise, the contact point would be closed.

Das feste Kontaktstück 12 befindet sich an einem in Form eines als Festkontakthorn ausgebildeten Festkontaktträgers 29. Von dem Festkontaktträger 29 verläuft der Strompfad weiter über die Spule 30 eines magnetischen Schlagankersystems 31 zu der zweiten Anschlussklemme 26.The solid contact piece 12 is located on one in the form of a fixed contact horn formed as a fixed contact carrier 29 , From the fixed contact carrier 29 the current path continues over the coil 30 a magnetic impact anchor system 31 to the second terminal 26 ,

Das Schlagankersystem 31 ist über eine erste Wirkverbindungslinie mit dem Kontakthebel 28 gekoppelt. Weiter umfasst das Installationsschaltgerät 2 ein Schaltschloss oder Schaltwerk 33. Das Schaltwerk 33 ist über eine zweite Wirkverbindungslinie 33 ebenfalls mit dem Kontakthebel 28 gekoppelt. Der Aktorstreifen 3 ist über eine dritte Wirkverbindungslinie 34 ebenfalls mit dem Schaltwerk gekoppelt.The impact anchor system 31 is over a first operative connection line with the contact lever 28 coupled. Next includes the service switching device 2 a switch lock or rear derailleur 33 , The rear derailleur 33 is via a second operative connection line 33 also with the contact lever 28 coupled. The actor strip 3 is via a third active connection line 34 also coupled to the rear derailleur.

An der Frontseite 21 befindet sich ein schwenkbarer Schalthebel 36, der über eine vierte Wirkverbindungslinie 35 ebenfalls mit dem Schaltwerk 39 gekoppelt ist.At the front 21 there is a swiveling lever 36 , which has a fourth active connection line 35 also with the rear derailleur 39 is coupled.

Wenn die Kontaktstelle schnell geöffnet wird, kann dort ein Schaltlichtbogen zwischen dem festen und dem beweglichen Kontaktstück 12, 13 entstehen. Aufgrund einer magnetischen Blaswirkung wird dieser von der Kontaktstelle weg nach rechts getrieben. Sein einer Fußpunkt kommutiert dabei von dem beweglichen Kontaktstück zu dem schräg auf die Kontaktstelle zu verlaufenden ersten Schenkel 37 einer Lichtbogen-Leitschiene 16, deren zweiter Schenkel 38 nahe der Befestigungsseite 24 und etwa parallel zu dieser im Gehäuse 20 angebracht ist. Der zweite Fußpunkt des Schaltlichtbogens kommutiert von dem gebogenen Abschnitt des Festkontakthorns 29 zu einer Festkontaktleitschiene 15, die parallel zu der Lichtbogen-Leitschiene 16 in Abstand zu dieser im Gehäuse 20 angeordnet ist. Zwischen den beiden Leitschienen 15, 16 befindet sich eine an sich bekannte Lichtbogenlöscheinrichtung 14, beispielsweise eine gestapelte Anordnung von Lichtbogenlöschblechen, in die der Lichtbogen hineinläuft und in der er in eine Serie von Teil-Lichtbögen aufgespaltet wird, so dass sich die Lichtbogenspannung insgesamt erhöht und dadurch der Lichtbogen zu einem schnellen Erlöschen gebracht wird.If the contact point opens quickly, there may be a switching arc between the fixed and the movable contact piece 12 . 13 arise. Due to a magnetic blowing action this is driven away from the contact point to the right. Its one foot point commutes from the movable contact piece to the obliquely to the contact point to extending first leg 37 an arc guide rail 16 , whose second leg 38 near the attachment side 24 and approximately parallel to this in the housing 20 is appropriate. The second foot of the switching arc commutes from the bent portion of the fixed contact horn 29 to a fixed contact rail 15 parallel to the arc guide rail 16 in distance to this in the housing 20 is arranged. Between the two rails 15 . 16 is a known per se arc quenching device 14 For example, a stacked array of arc quenching plates into which the arc enters and where it is split into a series of partial arcs so that the overall arc voltage increases and thereby the arc is rapidly extinguished.

Mittels des Schaltgriffes 36 kann die Kontaktstelle manuell ein- und ausgeschaltet werden, indem ein Verschwenken des Schalthebels über die Wirkverbindungslinie 35 den inneren Zustand des Schaltschlosses ändert, so dass einmal die Verklinkungsstelle entklinkt wird, wodurch der Kontakthebel zu einem von einer Feder angetriebenen Verschwenken nach links in die Öffnungsstellung freigegeben ist, oder dass die Verklinkungsstelle wieder verklinkt wird, so dass die Schwenkbewegung des Schalthebels 36 in eine Schwenkbewegung des Kontakthebels umgesetzt werden kann, wodurch der Kontakthebel in eine solche Lage kommt, in der eine Kontaktdruckfeder ihn mit der erforderlichen Kontaktdruckkraft gegen das feste Kontaktstück drückt.By means of the switching handle 36 the contact point can be manually switched on and off by a pivoting of the shift lever on the operative connection line 35 changes the internal state of the switching mechanism, so that once the Verklinkungsstelle is unlatched, whereby the contact lever is released to a spring-driven pivoting to the left in the open position, or that the Verklinkungsstelle is latched again, so that the pivoting movement of the shift lever 36 can be converted into a pivoting movement of the contact lever, whereby the contact lever comes in such a position in which a contact pressure spring presses him with the required contact pressure force against the fixed contact piece.

Im Falle eines thermischen Überstroms biegt sich der Aktorstreifen 3 nach links aus, bis er in die gestrichelt dargestellte Position 3a nach 1 gelangt. Über die Wirkverbindungslinie 34 wirkt der Aktorstreifen 3 dann auf das Schaltwerk 33 in der Art ein, dass die Verklinkungsstelle entklinkt und der Kontakthebel 28 in die geöffnete Stellung verbracht wird, wie oben beschrieben.In the case of a thermal overcurrent, the actuator strip bends 3 turn left until it reaches the dashed position 3a to 1 arrives. About the active connection line 34 the actor strip acts 3 then on the rear derailleur 33 in such a way that the latching point unlatches and the contact lever 28 is moved to the open position as described above.

Insoweit sind Aufbau und Funktion des Installationsschaltgerätes im Prinzip im Stand der Technik bekannt.In that regard, structure and function of the service switching device are known in principle in the prior art.

Es wird nun der erfindungsgemäße Aufbau der thermischen Auslöserbaugruppe 1 beschrieben.It will now be the structure of the invention thermal trigger assembly 1 described.

Die thermische Auslöserbaugruppe 1 hat einen steifen Stromführungs-Blechstreifen 4 aus gut leitfähigem Material, der an einem ersten Ende 5 zur Halterung an einer gerätefesten Stromschiene 6 befestigt ist. Die Stromschiene 6 ist ausgebildet als dritter Schenkel an der Lichtbogen-Leitschiene 16 und verläuft in etwa senkrecht nach unten auf die Befestigungsseite 24 zu. Von der ersten Klemmenstromschiene 27 aus wird der Strom über ein Anschlussstück 39 und einen gebogenen Leiter 40 zu dem ersten Ende 5 des Stromführungs-Blechstreifens 4 geführt. Das Ende 5 liegt unten im Gehäuse und nahe der Befestigungsseite 24. Das erste Ende 5 stellt den Anschweißpunkt des Stromführungs-Blechstreifens 4 an der Stromschiene 6 dar. Die Stromschiene 6 ist gehäusefest gelagert, beispielsweise indem sie in Nuten an der Gehäuseinnenwand eingeklemmt ist. Dadurch ist auch der Anschweißpunkt und das erste Ende des Stromführungs-Blechstreifens 4 gehäusefest gehalten.The thermal actuator assembly 1 has a stiff current-carrying metal strip 4 Made of good conductive material, which is at a first end 5 for mounting on a device-fixed busbar 6 is attached. The busbar 6 is formed as a third leg on the arc guide rail 16 and runs approximately vertically down to the mounting side 24 to. From the first terminal busbar 27 off is the power through a connector 39 and a curved ladder 40 to the first end 5 of the current-carrying metal strip 4 guided. The end 5 lies at the bottom of the case and near the attachment side 24 , The first end 5 represents the welding point of the current-carrying metal strip 4 at the power rail 6 dar. The busbar 6 is mounted fixed to the housing, for example by being clamped in grooves on the housing inner wall. This also causes the welding point and the first end of the current-carrying metal strip 4 held firmly in the housing.

Der Aktorstreifen 3 ist parallel zu dem Stromführungs-Blechstreifen 4 angeordnet und mit einem ersten Ende 7 an dem ersten Ende des Stromführungs-Blechstreifens 4 befestigt, hier ebenfalls angeschweißt. Der Aktorstreifen 3 biegt sich bei seiner Erwärmung nach Art eines einseitig eingespannten Biegebalkens von dem Stromführungs-Blechstreifen 4 weg nach links, angedeutet durch die strichlierte Kontur 3a.The actor strip 3 is parallel to the current-carrying sheet metal strip 4 arranged and with a first end 7 at the first end of the current-carrying sheet metal strip 4 attached, also welded here. The actor strip 3 bends when heated in the manner of a cantilevered cantilever beam of the current-carrying metal strip 4 away to the left, indicated by the dashed outline 3a ,

Die einzige mechanische Koppelstelle zwischen dem Aktorstreifen 3 und dem Stromführungs-Blechstreifen 4 ist zwischen dem ersten Ende 5 des Stromführungs-Blechstreifens 4 und dem ersten Ende 7 des Aktorstreifens 3 ausgebildet.The only mechanical coupling point between the actuator strip 3 and the current-carrying sheet metal strip 4 is between the first end 5 of the current-carrying metal strip 4 and the first end 7 of the actuator strip 3 educated.

Die so geschaffene Anordnung von Aktorstreifen 3 und Stromführungs-Blechstreifen 4 erinnert daran, dass der Aktorstreifen 3 nach Art eines Rucksackes 4 von dem Stromführungs-Blechstreifen 4 getragen wird. Die Anordnung wird daher auch als „Rucksack-Bimetall” bezeichnet.The thus created arrangement of Aktorstreifen 3 and current-carrying metal strips 4 reminds that the actuator strip 3 like a backpack 4 from the current-carrying sheet metal strip 4 will be carried. The arrangement is therefore also referred to as a "backpack bimetal".

An einem dem ersten Ende 5 gegenüberliegenden Abschnitt des Stromführungs-Blechstreifens 4 ist ein Leiter 8 zur Stromabführung angebracht, bei dem es sich um einen beweglichen Leiter handelt, eine Litze. Denn deren zweites Ende ist an dem schwenkbaren Kontakthebel 28 angeschweißt. In einer anderen denkbaren Variante, bei der das zweite Ende des Leiters 8 an einer feststehenden Stromschiene im Gerät angeschweißt ist, kann der Leiter 8 auch als starrer Leiter ausgeführt werden.At one the first end 5 opposite section of the current-carrying sheet metal strip 4 is a leader 8th attached to the power drain, which is a movable conductor, a stranded wire. Because the second end is on the pivoting contact lever 28 welded. In another possible variant, where the second end of the conductor 8th on a fixed Power rail is welded in the device, the conductor can 8th also be executed as a rigid conductor.

Bei der erfindungsgemäßen thermischem Auslöserbaugruppe mit „Rucksack-Bimetall” wird der Strom nicht über das Bimetall 3 geführt. Somit kann das Bimetall 3 dünner ausgeführt werden und es können Bimetalltypen mit besonders hoher spezifischer Ausbiegung eingesetzt werden. Bei niedrigerer Temperatur erreicht man so eine höhere Ausbiegung. Der steife Stromführungs-Blechstreifen 4 besteht aus gut leitfähigem Material, z. B. Kupfer. Er hat genügend Steifigkeit, um die Kraftwirkung der meist dicken Litze 8 ohne wesentliche Verformung aufzufangen.In the thermal trigger assembly according to the invention with "backpack bimetal" the current is not through the bimetal 3 guided. Thus, the bimetal can 3 be made thinner and it can be used bimetallic types with a particularly high specific deflection. At lower temperatures you can achieve a higher deflection. The rigid current-carrying metal strip 4 consists of good conductive material, eg. B. copper. He has enough rigidity to the force effect of the usually thick strand 8th to absorb without significant deformation.

Eine mögliche Krafteinwirkung seitens der Litze 8 ist durch die erfindungsgemäße Anordnung daher von dem Bimetall 3 entkoppelt und kann sich nicht nachteilig auf die Justierung des Bimetalls 3 auswirken.A possible force on the part of the strand 8th is therefore by the inventive arrangement of the bimetal 3 decoupled and can not be detrimental to the adjustment of the bimetal 3 impact.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt der Wärmeeintrag in das Bimetall 3 hauptsächlich in dem Befestigungspunkt an dem Stromzuführungs-Blechstreifen 4, welcher hier als Schweißpunkt ausgeführt ist, durch Wärmeleitung. Der Wärmeeintrag in das Bimetall findet also an der Stelle statt, an der die lokale Erwärmung für eine besonders starke Ausbiegung sorgt. Ein weiterer Wärmübergang erfolgt durch Wärmestrahlung zwischen den einander zugewandten Oberflächen des Stromzuführungs-Blechsteifens 4 und des Bimetalls 3. Durch eine besondere Oberflächenbehandlung, beispielsweise durch Aufrauhen oder Verkupfern, kann dieser Wärmeübergang noch verbessert werden.Due to the arrangement according to the invention, the heat is introduced into the bimetal 3 mainly in the attachment point to the power supply sheet metal strip 4 , which is designed here as a welding point, by heat conduction. The heat input into the bimetal thus takes place at the point where the local heating ensures a particularly strong deflection. Another heat transfer takes place by thermal radiation between the mutually facing surfaces of the power supply sheet metal stiffener 4 and the bimetal 3 , By a special surface treatment, for example by roughening or coppering, this heat transfer can be improved.

Ein Anliegen des oberen Endes 9 des Bimetalls 3 an dem Blechstreifen 4 im kalten Zustand führt prinzipiell nicht zu einer Funktionsbeeinträchtigung. Allerdings dürfte es schwierig sein, die Vorspannung zu erkennen und so die Richtigkeit der Schweißung festzustellen. Daher besteht am oberen Ende 9 des Bimetalls 3 im Ruhezustand, das ist der kalte Zustand, wenn das Bimetall 3 nicht verbogen ist, ein messbarer Spalt 11 zum Blechstreifen 4, wodurch die Kontrolle des korrekten Aufbaus der Thermobimetall-Baugruppe 1 vereinfacht ist.A concern of the upper end 9 of the bimetal 3 on the metal strip 4 in the cold state does not lead in principle to a functional impairment. However, it may be difficult to detect the preload and thus determine the accuracy of the weld. Therefore it exists at the upper end 9 of the bimetal 3 at rest, this is the cold state when the bimetal 3 not bent, a measurable gap 11 to the metal strip 4 , thereby ensuring the correct construction of the bimetallic assembly 1 is simplified.

Die Vorteile der beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung liegen nicht nur in einer besseren Funktion, sondern auch in stark reduzierten Kosten, da Bimetallmaterial eingespart werden kann.The advantages of the solution according to the invention described are not only in a better function, but also in greatly reduced costs, since bimetallic material can be saved.

Die vorliegende Erfindung umfasst dabei auch beliebige Kombinationen bevorzugter Ausführungsformen sowie einzelner Ausgestaltungsmerkmale oder Weiterbildungen, sofern diese sich nicht gegenseitig ausschließen.The present invention also encompasses any combinations of preferred embodiments as well as individual design features or developments, provided that they are not mutually exclusive.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: thermische Auslöserbaugruppethermal trigger assembly
22: InstallationsschaltgerätService switching device
33: Aktorstreifen, BimetallActuator strip, bimetal
44: Stromführungs-BlechstreifenCurrent conducting metal strips
55: erstes Ende des Stromführungs-Blechstreifensfirst end of the current-carrying sheet metal strip
66: gerätefeste Stromschienedevice-fixed busbar
77: erstes Ende des Aktorstreifensfirst end of the actuator strip
88th: Leiterladder
99: freies Ende des Aktorstreifensfree end of the actuator strip
1010: freies Ende des Stromführungs-Blechstreifensfree end of the current-carrying sheet-metal strip
1111: freier Spaltfree gap
1212: festes Kontaktstücksolid contact piece
1313: bewegliches Kontaktstückmovable contact piece
1414: LichtbogenlöscheinrichtungArc quenching device
1515: Lichtbogenleitschiene, FestkontaktleitschieneArc guide rail, fixed contact rail
1616: Lichtbogen-LeitschieneArc guide rail
2020: Gehäusecasing
2121: Frontseitefront
2222: Schmalseitenarrow side
2323: Schmalseitenarrow side
2424: Befestigungsseitemounting side
2525: erste Anschlussklemmefirst connection terminal
2626: zweite Anschlussklemmesecond connection terminal
2727: erste Klemmenstromschienefirst terminal busbar
2828: Kontakthebelcontact lever
2929: FestkontaktträgerFixed contact carrier
3030: SpuleKitchen sink
3131: SchlagankersystemImpact armature system
3232: erste Wirkverbindungsliniefirst operative connection line
3333: zweite Wirkverbindungsliniesecond operative connection line
3434: dritte Wirkverbindungsliniethird active connection line
3535: vierte Wirkverbindungsliniefourth operative connection line
3636: Schalthebelselector
3737: erster Schenkelfirst leg
3838: zweiter Schenkelsecond leg
3939: Anschlussstückconnector
4040: gebogener Leitercurved ladder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009017100 A1 [0009, 0009]

Claims

Thermal trigger assembly ( 1 ) for an electrical service switching device ( 2 ), in particular a circuit breaker, with an actuator strip ( 3 Thermobimetal or a shape memory alloy, characterized in that the thermal trigger assembly ( 1 ) a current-carrying sheet metal strip ( 4 ) of highly conductive material, which is at a first end ( 5 ) for mounting on a device-fixed busbar ( 6 ) is attached that the actuator strip ( 3 ) parallel to the current-carrying metal strip ( 4 ), and that the actuator strip ( 3 ) with a first end ( 7 ) at the first end of the current-carrying sheet metal strip ( 4 ), wherein the actuator strip ( 3 ) when heated in the manner of a cantilevered bending beam of the current-carrying sheet metal strip ( 4 ) Bends away.

Thermal trigger assembly ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the single mechanical coupling point between the actuator strip ( 3 ) and the current-carrying metal strip ( 4 ) between the first end ( 5 ) of the current-carrying metal strip ( 4 ) and the first end ( 7 ) of the actuator strip ( 3 ) is trained.

Thermal trigger assembly ( 1 ) according to claim 1, characterized in that at a first end ( 5 ) opposite section of the current-carrying sheet metal strip ( 4 ) a ladder ( 8th ) is attached to the power drain.

Thermal trigger assembly ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the conductor ( 8th ) is a movable conductor.

Thermal trigger assembly ( 1 ) according to claim 1, characterized in that at rest, the free ends ( 9 . 10 ) of the current-carrying metal strip ( 4 ) and the actuator strip ( 3 ) end up flush with each other.

Thermal trigger assembly ( 1 ) according to claim 1, characterized in that between the free ends ( 9 . 10 ) of the current-carrying metal strip ( 4 ) and the actuator strip ( 3 ) a free gap ( 11 ) consists.

Thermal trigger assembly ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the current-carrying metal strip ( 4 ) as stiff, force effects on the part of the conductor ( 8th ) is held steady component.

Electrical service switching device ( 2 ) with one of a fixed and a movable contact piece ( 12 . 13 ) and with a thermal tripping assembly ( 1 ), characterized in that the thermal trigger assembly ( 1 ) is formed according to one of claims 1 to 6.

Electrical service switching device ( 2 ) according to claim 8, with an arc quenching device ( 14 ) and arc guide rails ( 15 . 16 ), which forms a switching arc formed at the contact point in the arc quenching device ( 14 ), characterized in that the device-fixed busbar ( 6 ) on an arc guide rail ( 16 ) is trained.