DE10238481B4 - Sicherungseinsatzträger - Google Patents

Abstract

Sicherungseinsatzträger für eine Reihenklemme in Form eines auf die Reihenklemme aufsteckbaren Sicherungssteckers,
mit einem Sicherungseinsatz (3) als Kurzschlussschutz und
mit einem mit dem Sicherungseinsatz (3) gekoppelten, als Bi-Metallschalter ausgebildeten Sicherungsschalter (5) als Überlastschutz,
wobei der Bi-Metallschalter einen Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) und einen Rastvorsprung (17) aufweist derart, dass
– der Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) bei einer Erwärmung aufgrund seiner Auslenkung am Rastvorsprung (17) unter Vorspannung anliegt, und
– der Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) beim Erreichen einer bestimmten Auslenkung aus seiner Verrastung freigegeben wird und dadurch den Bi-Metallschalter schlagartig öffnet.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Sicherungseinsatzträger, insbesondere einen Sicherungseinsatzträger für eine Reihenklemme sowie eine entsprechende Sicherung.
• Derartige Sicherungseinsatzträger sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die deutsche Patentschrift DE 32 41 177 C2 einen Sicherungseinsatzträger für eine Reihenklemme in Form eines auf die Reihenklemme aufsteckbaren Sicherungssteckers mit einem Sicherungseinsatz als Kurzschlussschutz. Bei Überlast kommt es, auch bedingt durch die enge Bauform der Reihenklemmen, aufgrund der hohen Verlustleistung zu einem extremen Temperaturanstieg. Dies kann zur Schädigung des Sicherungseinsatzträgers führen, der im Wesentlichen aus Kunststoff besteht.
• Aus der EP 289 778 A1 ist ein Leistungstrennschalter bekannt, der einen Sicherungseinsatz als Kurzschlussschutz sowie einen Bi-Metallauslöser als Überlastschutz aufweist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschädigung des Sicherungseinsatzträgers im Überlastbereich zu verhindern und die Schaltleistung der Sicherung zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch einen Sicherungseinsatzträger nach Anspruch 1 bzw. durch eine Sicherung nach Anspruch 12 gelöst.
• Der erfindungsgemäße Sicherungseinsatzträger ist in Form eines auf die Reihenklemme aufsteckbaren Sicherungssteckers ausgebildet, der einen Sicherungseinsatz als Kurzschlussschutz und einen mit dem Sicherungseinsatz gekoppelten thermischen Sicherungsschalter als Überlastschutz umfasst.
• Die erfindungsgemäße Sicherung dient als Ganzbereichsschutz für elektrische Stromkreise. Sie umfasst sowohl einen thermischen Überstromschutz als auch einen Kurzschlussschutz. Beispielsweise kann eine solche Sicherung in einem Anwendungsbereich von 0,5 A bis 10 A eingesetzt werden.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Abschaltvorgang der Sicherung verbessert werden kann, wenn man zwei Sicherungsmodule verwendet, nämlich einen Sicherungseinsatz, insbesondere einen Schmelzsicherungseinsatz, in einem ersten Modul mit einem thermischen Sicherungsschalter in einem zweiten Modul kombiniert. Die Vorteile beider Absicherungen werden dabei in vorteilhafter Weise vereinigt. Die jeweiligen Nachteile der Sicherungen werden ausgeglichen. Eine hohe thermische Belastung der Sicherung im Überlastbereich wird durch den thermischen Sicherungsschalter beherrscht. Der Stromkreis wird frühzeitig abgeschaltet. Gleichzeitig schützt der Sicherungseinsatz den Sicherungsschalter vor zu hohen Kurzschlussströmen. Da der Kurzschluss sowohl durch den Sicherungs-einsatz als auch durch den Sicherungsschalter gleichzeitig abgeschaltet wird, unterstützen sich beide im Abschaltvorgang, so dass eine höhere Schaltleistung erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist die Kopplung von Sicherungseinsatz und Sicherungsschalter in einer Reihenschaltung.
• Wird der Sicherungsschalter dabei ebenso wie der Sicherungseinsatz vom Sicherungsstecker getragen, so ergibt sich ein besonders kom-paktes und integriertes Bauelement, welches einfach herzustellen und auch bei beengten Einbauverhältnissen verwendet werden kann. Der Sicherungsschalter ist vorzugsweise unlösbar mit dem Sicherungseinsatzträgergehäuse verbunden. Mit anderen Worten ist das Sicherungsmodul in einer kompakten Bauart ausgeführt.
• In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sicherungsschalter ein Bi-Metallschalter. Von Vorteil ist, dass sich die Schalteigenschaft des Sicherungsschalters sehr genau durch Festlegung der Kennlinie des Bi-Metalls definieren lässt. Während beispielsweise eine Feinsicherung als Sicherungseinsatz im Überlastbereich den 2,1-fachen Nennstrom bis zu einer Stunde zulässt, lässt sich der Bi-Metallschalter sehr viel genauer einstellen. Der Bi-Metallschalter ist für hohe Kurzschlussströme, beispielsweise größer als den 8-fachen Nennstrom, nicht geeignet. Der dann entstehende Lichtbogen würde die Kontaktenden zerstören. Der Bi-Metallschalter wird daher separat gegen Kurzschluss abgesichert. Hierzu dient der Sicherungseinsatz, der den Kurzschluss ab schaltet und gleichzeitig den nachgeschalteten Bi-Metallschalter durch den geringeren Durchlasswert schützt.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bi-Metall-Kontaktschenkel schlagartig und handunabhängig öffnet. Die Löschung des Lichtbogens wird dadurch erleichtert. Dies wird dadurch erreicht, dass der Bi-Metall-Kontaktschenkel nicht kontinuierlich auslenkt, sondern durch einen Rastvorsprung in seiner Auslenkung gehemmt wird. Erst beim Erreichen einer definierten Auslenkung wird der Bi-Metall-Kontaktschenkel aufgrund seiner Längenverkürzung aus der Verrastung freigegeben, wodurch der Sicherungsschalter schlagartig geöffnet wird.
• Der Sicherungseinsatz ist vorteilhafterweise eine Schmelzsicherung die lösbar mit dem Sicherungsstecker verbunden ist. Derartige Schmelzsicherungen haben den Vorteil, dass sie besonders einfach ausge-wechselt werden können. Zu diesem Zweck weist das erste Sicherungsmodul eine Abdeckung auf, in der der Sicherungseinsatz gehalten wird.
• In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sicherungsstecker dabei derart ausgebildet, dass durch das Öffnen der Abdeckung der Sicherungseinsatz aus der Kontaktposition weggeführt wird. Mit anderen Worten ist der Stromkreis bei geöffneter Abdeckung unterbrochen. Beim erstmaligen Bestücken des Sicherungssteckers bzw. beim Austausch des Sicherungseinsatzes muss der neue Sicherungseinsatz lediglich in die Abdeckung des Sicherungssteckers eingesetzt werden, wo der Sicherungseinsatz gleichzeitig gehalten und entsprechend der Position des Sicherungs-kontaktes zentriert wird. Durch Eindrücken bzw. Einschwenken der Abdeckung wird der Sicherungseinsatz auf den Sicherungskontakt zugeführt, bis der Kontakt dann hergestellt und der Stromkreis geschlossen ist. Die Abdeckung kann dabei beispielsweise an einer Schiene oder einem Scharnier geführt und durch Ziehen oder Aufklappen geöffnet werden. Erstes Sicherungsmodul und zweites Sicherungsmodul sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse des Sicherungssteckers, vorteilhafterweise einem Isolierstoffgehäuse, angeordnet.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Indikator, beispielsweise eine Leuchtdiode, zur Überwachung der Schutzfunktion vorgesehen. Zeigen die Indikatoren an, dass eine Sicherung angesprochen hat, so kann beispielsweise der Sicherungseinsatz gewechselt bzw. der Bi-Metall-Kontaktschenkel des Sicherungsschalters durch einen vorteilhafterweise im zweiten Sicherungsmodul angebrachten Einschalttaster in die Kontaktstellung zurückgebogen werden.
• Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildungen näher erläutert wird. Hierbei zeigen:
• 1 ein schematisches Schaltbild eines Sicherungssteckers,
• 2 einen Sicherungsstecker in einer Schnittansicht,
• 3 einen Sicherungsschalter in Detailansicht.
• 1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Sicherungssteckers 1. Die Umrisse des Sicherungssteckers 1 sind dabei zur Verdeutlichung der Lage der einzelnen Bauelemente mit durchbrochenen Linien dargestellt. Der Sicherungsstecker 1 umfasst im Wesentlichen ein erstes Sicherungsmodul 2 mit einem Sicherungseinsatz 3 als Kurzschlussschutz und ein zweites Sicherungsmodul 4 mit einem thermischen Sicherungsschalter 5 als Überlastschutz. Beide Sicherungsmodule 2, 4 sind in 1 durch eine strichpunktierte Linie 6 getrennt dargestellt. Sicherungseinsatz 3 und Sicherungsschalter 5 sind in Reihe mit den beiden Steckerfüßen 7 des Sicherungssteckers 1 geschalten. Das erste Sicherungsmodul 2 umfasst neben dem Sicherungseinsatz 3 in Form einer Schmelzsicherung eine Leuchtdiode 8 als Indikator, die über eine Widerstandsschaltung 9 am Sicherungseinsatz 3 angeschlossen ist.
• Der Sicherungsschalter 5 im zweiten Sicherungsmodul 4 umfasst einen Bi-Metallauslöser 10, der ein Schaltschloss 11 ansteuert. Das Schaltschloss 11 ist mit einem Einschalttaster 12 zum Schließen des Stromkreises verbunden. Auch das zweite Sicherungsmodul 4 weist eine Leuchtdiode 8 auf, die wiederum mit einer Widerstandsschaltung 9 am Sicherungsschalter 5 angekoppelt ist.
• 2 zeigt eine weitere Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherungssteckers 1. Dabei ist eine konkrete Ausführungsform des Sicherungsschalters 5 dargestellt. Erstes und zweites Sicherungsmodul 2, 4 sind durch die Gehäusetrennwand 6 voneinander getrennt angeordnet. Das auf der rechten Seite angeordnete zweite Sicherungmodul 4, welches den Sicherungsschalter 5 umfasst, ist aufgeschnitten, d. h. ohne die vordere Seitenfläche des Sicherungsstecker-Isoliergehäuses 13 abgebildet. Das Isoliergehäuse 13 umschliesst das zweite Sicherungsmodul 4 und verbindet damit den Sicherungsschalter 5 unlösbar mit dem Sicherungsstecker 1. Das auf der linken Seite des Sicherungssteckers 1 angeordnete erste Sicherungsmodul 2 ist mit geschlossener Abdeckung 14 dargestellt, wobei aus Darstellungsgründen die Abdeckung 14 transparent ausgeführt ist. Die bewegliche Abdeckung 14 erstreckt sich über das gesamte erste Sicherungsmodul 2 und kann mit Hilfe eines Scharnieres 15 aus der Zeichnungsebene herausgeklappt werden. Durch das Herausklappen wird die in einer Halterung 25 an der Abdeckung 14 gehaltene Schmelzsicherung 3 von ihrem Sicherungskontakt 16 entfernt und kann bei geöffneter Abdeckung 14 ausgetauscht werden. Der Sicherungsstecker 1 weist zwei Steckerfüße 7 auf, die als vorzugsweise messerförmige Kontaktfüße beim Einstecken des Sicherungs-steckers 1 in eine Sicherungs-Reihenklemme die elektrische Verbindung mit den Kontaktteilen im Basisteil der Sicherungs-Reihenklemme und damit mit dem eingehenden und dem abgehenden elektrischen Leiter herstellen.
• Eine Detailansicht des Bi-Metall-Sicherungsschalters aus 2 ist in 3 abgebildet. Der Bi-Metallschalter umfasst einen Bi-Metallauslöser 10 in Form eines beweglichen Bi-Metall-Kontaktschenkels. Dieser ist hinter einem gehäusefesten Gegenkontakt in Form eines Rastvorsprungs 17 verrastet. Um ein leichtes Verrasten des Bi-Metall-Kontaktschenkels hinter dem gehäusefesten Rastvorsprung 17 zu ermöglichen, besitzt der Kontaktschenkel an seinem einen Ende eine Anlaufschräge 18, während der Rastvorsprung 17 in einer leicht elastischen Rastzunge 19 ausläuft. Durch Erwärmung des beweglichen Bi-Metall-Kontaktschenkels durch den Strom bei Überlast ist der Kontaktschenkel bemüht, sich nach oben in Richtung Einschalttaster 12 auszulenken. Da der Kontaktschenkel aber hinter dem Rastvorsprung 17 festgehalten wird, kann sich der Kontaktschenkel zunächst nur nach oben in Öffnungsrichtung 24 ausbiegen. Die Lage des ausgelenkten Kontaktschenkels ist durch eine unterbrochene Linie 20 angedeutet. Durch die Ausbiegung des Kontaktschenkels verkürzt sich dieser, bis er schließlich aus seiner Verrastung freigegeben wird. Durch die Festlegung der Kennlinie des Bi-Metalls kann der Freigabezeitpunkt exakt festgelegt werden.
• Die durch die Ausbiegung des Kontaktschenkels hervorgerufene Vorspannung des Kontaktschenkels, unterstützt durch eine unterhalb des Kontaktschenkels in einer Halterung 21 angeordneten Druckfeder 22, öffnet dann den Kontaktschenkel schlagartig und handunabhängig, so dass sich kein wesentlicher Lichtbogen ausbilden kann. Nach Abkühlen des Bi-Metall-Kontaktschenkels kann dieser wieder durch den Einschalttaster 12 in die verrastete Kontaktstellung zurückgebogen werden. Hierbei kontaktiert der Bi-Metall-Kontakschenkel mit einem gehäusefesten Gegenkontakt 23 und gibt den Stromkreis wieder frei.

1

Sicherungsstecker

2

Erstes Sicherungsmodul

3

Sicherungseinsatz

4

Zweites Sicherungsmodul

5

Thermischer Sicherungsschalter

6

Gehäusetrennwand

7

Steckerfuss

8

Leuchtdiode

9

Widerstandsschaltung

10

Bi-Metallauslöser

11

Schaltschloss

12

Einschalttaster

13

Isoliergehäuse

14

Abdeckung

15

Scharnier

16

Sicherungskontakt

17

Rastvorsprung

18

Anlaufschräge

19

Rastzunge

20

Lage des gebogenen Kontaktschenkels

21

Halterung

22

Druckfeder

23

Gegenkontakt

24

Öffnungsrichtung

25

Halterung

Claims (12)

1. Sicherungseinsatzträger für eine Reihenklemme in Form eines auf die Reihenklemme aufsteckbaren Sicherungssteckers, mit einem Sicherungseinsatz (3) als Kurzschlussschutz und mit einem mit dem Sicherungseinsatz (3) gekoppelten, als Bi-Metallschalter ausgebildeten Sicherungsschalter (5) als Überlastschutz, wobei der Bi-Metallschalter einen Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) und einen Rastvorsprung (17) aufweist derart, dass – der Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) bei einer Erwärmung aufgrund seiner Auslenkung am Rastvorsprung (17) unter Vorspannung anliegt, und – der Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) beim Erreichen einer bestimmten Auslenkung aus seiner Verrastung freigegeben wird und dadurch den Bi-Metallschalter schlagartig öffnet.
2. Sicherungseinsatzträger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung von Sicherungseinsatz (3) und Sicherungsschalter (5).
3. Sicherungseinsatzträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er sowohl Sicherungseinsatz (3) als auch Sicherungsschalter (5) trägt.
4. Sicherungseinsatzträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsschalter (5) unlösbar mit dem Sicherungseinsatzträgergehäuse (13) verbunden ist.
5. Sicherungseinsatzträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bi-Metallschalter ein durch den Bi-Metall-Kontaktschenkel (10) betätigbares Schaltschloss (11) aufweist.
6. Sicherungseinsatzträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine den Bi-Metall-Kontakschenkel (10) in Öffnungsrichtung (24) beaufschlagende Druckfeder (22).
7. Sicherungseinsatzträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungseinsatz (3) eine Schmelzsicherung ist.
8. Sicherungseinsatzträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen lösbar mit dem Sicherungsstecker verbundenen Sicherungseinsatz (3).
9. Sicherungseinsatzträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er eine bewegliche Abdeckung (14) umfasst, die eine Halterung (25) für den Sicherungseinsatz (3) aufweist.
10. Sicherungseinsatzträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungseinsatz (3) beim Bewegen der Abdeckung (14) aus einer Kontaktposition in eine Öffnungsposition von einem Sicherungskontakt (16) am Sicherungsstecker (1) entfernt wird, und dass der Sicherungseinsatz (3) beim Bewegen der Abdeckung (14) aus der Öffnungsposition in die Kontaktposition an den Sicherungskontakt (16) hingeführt wird und diesen in der Kontaktposition kontaktiert.
11. Sicherungseinsatzträger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch wenigstens einen Indikator zur Überwachung der Schutzfunktion des Kurzschlussschutzes und/oder des Überstromschutzes.
12. Sicherung mit einem Sicherungseinsatzträger nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einer Reihenklemme als Sicherungsunterteil.