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Die Erfindung betrifft ein Installationsgerät, insbesondere
einen Leitungsschutzschalter, mit einem Kunststoffgehäuse, in
dem eine Anzahl von Gerätekomponenten
untergebracht ist, die beweglich auf im Gehäuse befestigten Achsen lagern.
Ein derartiges Installationsgerät
ist beispielsweise aus der
DE
198 39 061 C2 bekannt.
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Ein Installationsgerät, beispielsweise
ein auf einer Hutschiene befestigbarer Leitungsschutzschalter, weist
häufig
ein aus zwei Halbschalen gebildetes Gehäuse aus Kunststoff auf. Innerhalb
des Kunststoffgehäuses
sind Achsen zur Lagerung schwenk- oder drehbarer Gerätekomponenten,
beispielsweise eines Auslösehebels
im Fall eines Leitungsschutzschalters, zwischen den Halbschalen
fixiert. Die üblicherweise
aus Duroplasten gepressten oder durch Kunststoffspritzguss hergestellten
Gehäusehalbschalen
weisen zwar gute elektrische Isolationseigenschaften auf und ermöglichen
eine rationelle Fertigung, haben jedoch, insbesondere im Vergleich
zu Teilen aus metallischen oder keramischen Werkstoffen, Nachteile
hinsichtlich der thermischen und mechanischen Belastbarkeit. Des
Weiteren haben Kunststoffe, insbesondere Duroplaste sowie im Spritzgussverfahren
verarbeitbare Kunststoffe, Nachteile bezüglich der Quellung durch Feuchtigkeitsaufnahme
sowie der Nachschwindung nach dem Fertigungsprozess.
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In dem aus der
DE 198 39 061 C2 bekannten Installationsgerät sind zur
Erhöhung
der mechanischen Belastbarkeit im Gehäuse angeordneter Achsen zwei
Achsen unter Bildung eines U-förmigen
Bügels
durch einen Steg verbunden. Der aus den Achsen und dem Steg gebildete
U-förmige
Bügel besteht aus
einem metallischen Werkstoff. Die Abmessungen des U-förmigen Bügels sind
im Vergleich zu den Abmessungen des Gehäuses des Installationsgerätes relativ
gering. Dennoch kommt es, falls das In stallationsgerät einer
Temperaturänderung
ausgesetzt ist, aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
des U-förmigen
Bügels
aus Metall einerseits und des Gehäuses aus Kunststoff andererseits
zu einer relativen Lageänderung
der im Gehäuse
untergebrachten Gerätekomponenten.
Zudem ist bei voneinander abweichenden relativen Längenänderung
des U-förmigen Bügels und
des Gehäuse
die Position des U-förmigen
Bügels
im Gehäuse
nicht mehr eindeutig definiert. Dies gilt insbesondere, wenn das
Kunststoffgehäuse
nach der Fertigung nachschwindet oder durch sich ändernde
Umgebungsbedingungen, beispielsweise schwankende Feuchtigkeit, Abmessungsänderungen
erfährt.
Hierdurch kann die Funktionsfähigkeit
des Installationsgerätes,
ebenso wie beispielsweise bei größeren Temperaturschwankungen
aufgrund äußerer Einflüsse und/oder
Wärmeentwicklung
im Installationsgerät, beeinträchtigt sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
rationell herstellbares Installationsgerät anzugeben, dessen Funktion
in besonders geringem Maße von
fertigungs- und/oder umgebungsbedingten Abmessungsänderungen
und/oder -ungenauigkeiten abhängig
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Installationsgerät
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Installationsgerät weist
hierbei ein Kunststoffgehäuse
auf, in dem eine Anzahl von Gerätekomponenten
untergebracht ist, die beweglich auf im Gehäuse befestigten Achsen lagern.
Eine Achse ist mittels eines gehäusefremden
Steges an einem von der Achse radial beabstandeten Fixierpunkt im
Gehäuse
gehalten. Durch den Fixierpunkt ist ein fester Bezugspunkt im Gehäuse gegeben. Ändern sich
Abmessungen des Gehäuses,
beispielsweise durch Temperaturänderungen
oder aufgrund von Schrumpfungsprozessen nach dem Fertigungsprozess,
so ist die Achse relativ zum diese umgebenden Bereich des Gehäuses zumindest
geringfügig
radial verschiebbar. Gleiches gilt auch bei einer durch Feuchtigkeitsänderung
bedingten Quellung der Kunststoffgehäuses. Die auf der Achse gelagerte
Gerätekomponente
ist somit bei einer Abmessungsänderung
des Gehäuses
gezielt relativ zu dem Bereich des Gehäuses, in dem diese Gerätekomponente
angeordnet ist, verlagerbar. Dagegen bleiben die für die bestimmungsgemäße Funktion
des Installationsgerätes
vorgesehenen geometrischen Verhältnisse
in Bezug zum Fixierpunkt im Gehäuse
erhalten. Die Funktionsfähigkeit
des Installationsgerätes
ist damit weder durch Temperaturschwankungen noch durch einen Schrumpfungsprozess,
insbesondere nach einer Spritzgussfertigung, noch durch eine Quellung von
Geräteteilen,
insbesondere des Kunststoffgehäuses,
beeinträchtigt.
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Der Wärmeausdehnungskoeffizient des
Steges ist vorzugsweise geringer als der Wärmeausdehnungskoeffizient des
Kunststoffgehäuses.
Bevorzugt ist der Steg aus einem metallischen Werkstoff gebildet.
Ebenso ist eine Fertigung aus einem keramischen Werkstoff oder einem
anderen, einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisenden Werkstoff möglich.
Auch die Fertigung des Steges aus einem Kunststoff ist möglich. Hierbei
wird, unabhängig
von der Art des Werkstoffs, bevorzugt ein Material gewählt, welches
eine höhere
Stabilität
als das Kunststoffgehäuse
aufweist. Hierbei bezieht sich Stabilität auf relative Abmessungsänderungen
des Werkstoffes in Abhängigkeit
von der Zeit, beispielsweise aufgrund einer Nachschrumpfung, oder
von sich ändernden
Umgebungsbedingungen, beispielsweise schwankender Feuchtigkeit.
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In fertigungstechnisch besonders
rationeller Weise ist der Steg bevorzugt einstückig mit der Achse ausgebildet.
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Besonders günstige, gegenüber Abmessungsänderungen
oder -toleranzen des Kunststoffgehäuses unempfindliche geometrische
Verhältnisse sind
bei einem insbesondere als Leitungsschutzschalter ausgebildeten
Installationsgerät
gegeben, bei dem die durch den Steg gehaltene Achse den Drehpunkt
eines Auslösehebels
und/oder eines Bewegkontaktes bildet.
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Besonders vorteilhafte geometrische
Verhältnisse
sind nach einer weiteren bevorzugten Ausbildung dadurch sichergestellt,
dass der Fixierpunkt des Steges von einer Drehachse eines Betätigungsknebels
des Installationsgerätes
höchstens
geringfügig
beabstandet ist. Unter einem geringfügigen Abstand wird hierbei
ein Abstand von weniger als der Hälfte der Länge des Steges verstanden,
insbesondere eine unmittelbare Angrenzung des Fixierpunktes an die
Drehachse des Betätigungsknebels
der ein Zusammenfallen des Fixierpunktes mit der Drehachse des Betätigungsknebels.
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Durch die gegenüber geometrischen Änderungen
und/oder Toleranzen des Kunststoffgehäuses besonders unempfindliche
Lagerung der Achse ist eine besonders rationelle Herstellung des
Gehäuses aus
einem Kunststoff, welcher einen relativ großen Wärmeausdehnungskoeffizienten
und/oder eine relativ starke Schrumpfung nach dem Herstellungsprozess
und/oder eine relativ starke feuchtigkeitsbedingte Quellung aufweist,
ermöglicht.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen jeweils
in schematischer Darstellung:
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1 ausschnittsweise
ein Installationsgerät
mit mehreren Varianten einer an einem Steg gelagerten Achse einer
Gerätekomponente,
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2 eine
bevorzugte Variante der Lagerung der Achse im Installationsgerät nach 1, und
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3 ein
weiteres Installationsgerät
mit einer beweglich gelagerten Achse.
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Einander entsprechende Teile sind
in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
ausschnittsweise ein als Leitungsschutzschalter ausgebildetes Installationsgerät 1.
Der Leitungsschutzschalter 1 ist auslösbar entweder von Hand mittels
eines Betätigungsknebels 2 oder
selbsttätig
durch einen Magnetauslöser 3 oder ein
Bimetallelement 4. Ein auf einer Achse A gelagerter Auslösehebel 5 ist
auf jede der genannten Arten auslösbar. Die korrekte Positionierung
des Auslösehebels 5 ist
für die
bestimmungsgemäße Funktion des
Leitungsschutzschalters 1 von zentraler Bedeutung. Die
Achse A, welche senkrecht auf der dargestellten Ebene steht, ist
nicht direkt in einer Gehäuseschale 6 des
Leitungsschutzschalters 1 gelagert, sondern mit einem Steg 7 verbunden,
welcher rechtwinklig zur Achse A, d.h. in der dargestellten Ebene verläuft. Die
Achse A ist mit dem Steg 7 einteilig aus Metall, beispielsweise
einem Draht gebildet. In 1 sind
fünf verschiedene
Varianten der Lage des Steges 7 dargestellt. Hiervon ist
im Leitungsschutzschalter 1 nur eine Variante realisiert.
Der Steg 7 ist an dessen Ende, welches nicht an die Achse
A grenzt, an einem auch als Abstützpunkt
bezeichneten Fixierpunkt 8 in der Gehäuseschale 6 gelagert.
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Der Steg 7 weist im Vergleich
zur Gehäuseschale 6 einen
sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten
auf. Weiterhin werden die Abmessungen des Steges 7 im Gegensatz
zu den Abmessungen der Gehäuseschalen 6 nicht
durch Schrumpfungs- oder Quellprozesse beeinflusst. Die Achse A bleibt
damit auch bei Abmessungsänderungen
der Gehäuseschale 6 in
einer relativ zum Fixierpunkt 8 definierten Position. Ein
zusätzlicher
Freiheitsgrad der Achse A ist herstellbar, indem, wie anhand des Steges 7a in 1 ersichtlich, das der Achse
A abgewandte Ende des Steges 7a in einer Kulisse 9 in der
Gehäuseschale 6 mittels
eines Lagerstiftes 10 geführt ist. Die Position der Achse
A ist weiterhin bestimmt durch ein auf dieser gelagertes Gerätebauteil, welches
zusätzlich
im dem Betätigungsknebel 2 abgewandten,
in 1 nicht dargestellten
unteren Bereich des Installationsgerätes 1 gelagert ist.
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Eine besonders bevorzugte Positionierung des
Steges 7 ist in 2 dargestellt.
Hierbei ist der Fixierpunkt 8 im Bereich des Betätigungsknebels 2, unmittelbar
neben dessen eine Bezugsachse BA bildender Drehachse in der Gehäuseschale 6 gelagert. Der
Fixierpunkt 8 ist hierbei ortsfest in der Gehäuseschale 6 angeordnet,
d.h. wird durch Betätigung
des Betätigungsknebels 2 nicht
verlagert. Aufgrund des sehr geringen Abstandes des Fixierpunktes 8 von
der Bezugsachse BA ist die Lage des Fixierpunktes 8 relativ
zur Bezugsachse BA praktisch unveränderlich.
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Am Betätigungsknebel 2 ist
ein Bügel 11 angelenkt,
welcher über
eine Klinke 12 mit dem Auslösehebel 5 verbunden
ist. Der Bügel 11 ist
ebenso wie der Steg 7 aus einem metallischen Werkstoff
gebildet. Hierdurch ist die Position des Auslösehebels 5 relativ
zum Betätigungsknebel 2 von
Abmessungsänderungen
der Gehäuseschale 6 praktisch
unabhängig.
Die Betätigbarkeit
des Leitungsschutzschalters 1 durch den Betätigungsknebel 2 ist
damit von Abmessungsschwankungen der Gehäuseschale 6 nahezu unabhängig. Entsprechendes
gilt für
die mit den Bezugszeichen 13 und 14 gekennzeichneten
Auslösebereiche,
an welchen der Magnetauslöser 3 bzw.
das Bimetallelement 4 mit dem Auslösehebel 5 zusammenwirkt.
Ein Schwund in der Größenordnung
von 2% der im Spritzgussverfahren hergestellten Gehäuseschale 6 ist
aufgrund der beweglichen, am Fixierpunkt 8 angelenkten
Lagerung der Achse A ohne jegliche Einschränkung der Funktionalität des Leitungsschutzschalters 1 tolerierbar.
Die Gehäuseschale 6 kann
daher sehr rationell aus einem Kunststoff, an den relativ geringe
Anforderungen hinsichtlich der Maßhaltigkeit gestellt werden,
gefertigt werden.
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3 zeigt
einen weiteren Leitungsschutzschalter 1 mit einem aus zwei
Gehäuseschalen 6 gebildeten
Kunststoffgehäuse 15,
welches mittels einer in der Darstellung unten angeordneten Rastvorrichtung 16 auf
eine nicht dargestellte Hutschiene aufschnappbar ist. Die Funktionalität des Leitungsschutzschalters 1 entspricht
im Wesentlichen den Ausführungsbeispielen
nach 1 und 2. Ein im Kunststoffgehäuse 15 angeordneter
Bewegkontakt 17 wird durch den Auslösehebel 5 blockiert
bzw. freigegeben. Durch den Bewegkontakt 17 ist eine elektrische
Verbindung zwischen einer ersten Klemme 18 auf der in der
Darstellung linken Seite des Gehäuses 15 und
einer zweiten Klemme 19 auf der in der Darstellung rechten
Seite des Gehäuses 15 herstell- bzw.
lösbar.
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Die die Blockierung bzw. Freigabe
des Bewegkontakts 17 bewirkenden Gerätekomponenten, insbesondere
der Auslösehebel 5,
der Bügel 11 sowie
die Klinke 12 sind im Wesentlichen im oberen, dem Betätigungsknebel 2 zugewandten
Bereich des Gehäuses 15 angeordnet.
Daher sind möglichst
konstante geometrische Verhältnisse
in diesem Bereich des Gehäuses 15 für die bestimmungsgemäße Funktion
des Leitungsschutzschalters 1 von besonderer Bedeutung.
Dieser Anforderung wird durch den praktisch längenunveränderlichen Steg 7 zwischen
der Bezugsachse BA und der Achse A des Auslösehebels 5 unter Ermöglichung
einer sehr rationellen Fertigung Rechnung getragen. Durch geringfügige Abmessungsänderungen
oder Abweichungen von den Sollmaßen aufgrund von Temperaturschwankungen und/oder
einer Schwindung oder Quellung der Gehäuseschalen 6 im unteren,
der Rastvorrichtung 16 zugewandten Bereich des Gehäuses 15 ist
die Funktionsfähigkeit
des Installationsgerätes 1 nicht
beeinflusst.