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Leitungsschutzschalter in Sockelform Die Erfindung bezieht sich auf
einen Leitungsschutzschalter in Sockelform mit zwei symmetrisch ausgebildeten Sockelhälften,
die mit ihren unteren, etwa ein Drittel der Schalterhöhe einnehmenden Teilen zusammen
die Breite des Schalters ergeben und in ihren oberen, schmaleren Teilen zwischen
sich die Schaltmechanik aufnehmen.
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Die Forderungen bei Leitungschutzschaltem im besonderen gehen dahin,
unter möglichst guter Raumausnutzung höhere Abschaltleistungen zu erreichen. Neben
den bekannten Mitteln zur Erhöhung der Schaltleistung kommt es daher immer mehr
darauf an, in konstruktiver Hinsicht die bekannten Mittel so anzuordnen und unterzubringen,
daß bei kleinstem Raumbedarf des Schalters die höchste Leistung erzielt wird. Nicht
zuletzt sind jedoch auch Gesichtspunkte für die Konstruktion und den Aufbau eines
solchen Schalters hinsichtlich seiner Fertigung ausschlaggebend, und zwar unter
Berücksichtigung, daß solche Geräte in Serienfertigung erstellt werden. Dies erfordert
einen für die Massenherstellung besonders geeigneten Zusammenbau.
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Mit dieser Aufgabe befaßt sich die vorliegende Erfindung. Ein Schalter
mit den eingangs gekennzeichneten Merkmalen ist z. B. als sogenannter Schraubselbstschalter
bekanntgeworden. Dieser Schalter, dessen Aufbau auch auf die der vorliegenden Erfindung
zugrunde liegenden Probleme Rücksicht nimmt, ist jedoch in seiner Art nicht dafür
bestimmt, höhere Leistungen abzuschalten. Bei diesem bekannten Schalter dienen die
unteren, die ganze Breite des Schalters bzw. dessen Durchmesser ergebenden Teile
der Sockelhälften lediglich der Einführung des Fußkontaktzapfens sowie der Anbringung
des Gewindekorbes. Die Schaltkontakte und der wesentliche Teil der Schaltmechanik
sind im oberen Drittel beiderseits der schmaleren Teile der Schalenhälften vorgesehen.
Der Aufbau dieses Schalters hat nicht die durch die Erfindung erstrebte Wirkung
zur Folge, die sich aus der besonderen Gestaltung der Tragelemente und der Anordnung
der Kontaktteile, des Magnetsystems sowie der Mechanik ergibt.
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Es ist auch bereits ein Schalter bekanntgeworden, der eine ähnliche
Anordnung dieser Teile wie bei der Erfindung aufweist. Der wesentliche Nachteil
besteht bei diesem Schalter aber darin, daß seine Herstellung noch relativ umständlich
ist, und zwar durch die Montage des Schalt- oder Auslösemechanismus.
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Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das untere
Drittel der Sockelhälften einen mit einer Bodenplatte abgeschlossenen Hohlraum bildet,
in welchem die beweglichen Kontaktteile und ferner ein Magnetsystem mit Magnetspule
und Anker untergebracht sind, wobei in den Hohlraum ein die beweglichen Kontaktteile
in der Schließstellung haltender Hebel hineinreicht, und die als Brücke ausgebildeten
beweglichen Kontaktteile zusammen mit den Rückzugfedem in bzw. an der Bodenplatte
gelagert sind.
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Die Lagerstellen für die Kontaktbrücke an der Bodenplatte sind hierbei
zweckmäßig von Ansätzen gebildet, an denen durch die Wirkung der Rückzugfedern sowohl
die Lagerachse der Brücke als auch ein von der Lagerachse entfernter Punkt der Schaltbrücke
zur Anlage kommt. Die Anordnung der beweglichen Kontakte an der Bodenplatte ergibt
eine sonders einfache Montagemöglichkeit derselben unabhängig von der übrigen Schaltermontage.
Um zu erreichen, daß eine selbsttätige Kontaktreinigung erfolgt, was insbesondere
notwendig ist, wenn der Schalter des öfteren von Hand ein- und ausgeschaltet wird,
sind die Lagerung der Kontaktbrücke und die Angriffsrichtung der Ein- und Ausschaltkräfte
derart, daß der Lagerpunkt der Kontaktbrücke nach dem Berühren der Kontakte eine
Verschiebebewegung ausführt.
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Die Befestigung der Kontaktbrücke wird zweckmäßig derart vorgenommen,
daß diese nur durch die Rückzugfeder an der Bodenplatte gehalten ist. Die Bodenplatte
selbst wird mittels Rohrniete an den Sockelhälften befestigt, und zwar so, daß die
Durchgangslöcher der Rohrniete zur Befestigung des Schalters dienen.
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Ein vorteilhafter Aufbau ergibt sich nach der weiteren Erfindung dann,
wenn der Anker des im unteren Hohlraum der Sockelhälften vorgesehenen Magnetsystems
unmittelbar auf die Kontaktbrücke einwirkt,
während der auf die
Verklinkung einwirkende Auslösemagnet im oberen Teil der Sockelhälften in Höhe der
Lagerstelle für das Betätigungsorgan untergebracht ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wirkt der Anker des Auslösemagneten
auf einen Arm einer doppelarmigen Auslöseklinke ein, deren Lagerpunkt mit einem
Übertragungshebel verbunden und in einer Kulisse geführt ist. Der Bimetallauslöser
wirkt zweckmäßig auf den Anker des Auslösemagneten ein.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt;
es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch den Schalter, Fig. 2 einen Schnitt nach der
Linie 11-II in Fig. 1, Fig. 3 die Bodenplatte mit den beweglichen Kontaktteilen
und -Fig. 4 eine Seitenansicht zu Fig. 3.
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Der Sockel besteht aus zwei Hälften 1 und 2, die sich spiegelbildlich
gleichen und die zusammen im unteren Drittel die ganze Breite des Schalters bilden.
Die oberen zwei Drittel dieser Teile bilden ein schmales Mittelteil, in -dem die
Schaltmechanik gelagert ist. Diese Mechanik bzw. das Schaltschloß ist wie folgt
aufgebaut: Das Betätigungsorgan 3 ist -auf einer Achse 4 gelagert, um die außerdem
eine Drehfeder 5 angeordnet ist, die sich einerseits am Betätigungsorgan 3 und andererseits
an der Sockelwandung abstützt. Am Betätigungsorgan 3 ist ` -mittels einer Achse
6 eine Lasche 7 gelagert. Die Achse 6 dient gleichzeitig als Begrenzung für die
Bewegung des Betätigungsorgans 3, indem die Enden der Achse 6 in kulissenartige
Vertiefungen an den Sockelhälften 1 und 2 eingreifen. Die Lasche 7 ist über eine
Achse 8 mit einem Übertragungshebel 9 verbunden, der um die Achse 10 an den Sockelhälften
gelagert ist: Der Übertragungshebel 9 .besitzt an seinem längeren: Hebelarm eine
Schlitzführung 11, in der sich ein Führungsstift 12 befindet, der in Kulissen. 13
an den Sockelhälften geführt wird. Dieser Fürungsstift 12 dient als Lagerachse für
die Zugklinke -14, .die doppelarmig ausgebildet ist. Auf den nach .dem Betätigungsorgan
3 hinweisenden Arm der Zugklinke 14- wirkt eine Blattfeder 15 ein, die an der Lasche
7 befestigt .ist. Der andere Arm der Zugklinke 14 greift mit einer Nase an einer
Verklinkungsachse 16 an, die einem doppelarmigen Schalthebel 17 zugeordnet
ist. Der Schalthebel 17 ist um die Achse 18 drehbar gelagert und betätigt mit seinem
kurzen Hebelarm die beweglichen Kontaktteile 26.
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- Im schmalen Mittelteil der beiden Sockelhälften 1 und 2, und zwar
in Höhe der Achse 4 für das Betätigungsorgan 3, ist -ferner der Magnetauslöser vorgesehen,
der aus der Spule 19, einem geschlossenen Eisenmantel 20, dem Magnetkern
21 und dem Anker 22 besteht. Letzterer wirkt auf eine Auslöseklappe 23 ein,
die mittels einer Blattfeder am Auslöser befestigt ist. Der Anker 22 besitzt ferner
einen Gewindestift 24 mit dem Auslösestift 25.
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Im unteren Hohlraum der beiden Sockelhälften befindet sich die Kontakteinrichtung,
bestehend aus der doppelarmigen Kontaktbrücke 26, sowie den beiden ortsfesten sowie
einem weiteren Magnetsystem 28, das in einem Isolierstoffteil 29 eingekapselt ist.
Dieses Magnetsystem 28 besteht aus der Spule 30, dem geschlossenen Eisenmantel 31,
dem Magnetkern 32, dem. --Anker 33, der Ankerfeder 34 und dem Schlagbolzen 35. Die
Bodenplatte 36 dient gleichzeitig als Lagerung für die bewegliche Kontaktbrücke
26. Zwei an dieser Bodenplatte 36 hochgezogene Ansätze 37 dienen als Lagerböcke
und sind so ausgebildet, daß die Kontaktbrücke 26 nur mittels der beiden Rückzugfedern
38 ohne weitere Hilfsmittel in der in der Zeichnung dargestellten Weise gehalten
wird.
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Zu beiden Seiten des schmalen Mittelteiles sind die beiden Keramikschaltkammern
39 angeordnet, die mit einem Eisenmantel 40 umgeben sind.
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Zwischen den beiden Sockelhälften ist im schmalen oberen Teil der
Überstromauslöser (Bimetall) angeordnet. Er besteht aus dem Bimetallträger 41, dem
eigentlichen Thermobimetall42, der flexiblen Verbindung 43 und dem Isolierplättchen
44.
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Die beiden Sockelhälften 1 und 2 werden mit Befestigungsmitteln bekannter
Art, z. B. Rohrniete, an den Stellen 45 zusammengehalten. Ferner dient die Achse
4 ebenfalls als Verbindungsmittel für die beiden Sockelhälften. Die Bodenplatte
36 wird mittels zweier Rohrniete 46 mit den Sockelhälften verbunden. Die Durchgangslöcher
der Rohrniete 46 dienen dann gleichzeitig als Befestigungslöcher für die Montage
des Schalters. Das Gerät wird mittels der Kappe 47 abgedeckt, die mittels einer
Senkschraube 48 befestigt wird, die in eine zwischen beiden Sockelhälften eingelagerte
Vierkantmutter 49 eingreift.
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-Die Wirkungsweise des Schalters ist wie folgt: In der Zeichnung
ist der Schalter in ausgeschaltetem Zustand dargestellt: Wird das Betätigungsorgan
3 im Uhrzeigersinne bewegt, so versetzt die Lasche 7 den Übertragungshebel 9 um
die Achse 10 in eine Drehbewegung. Der Führungsstift 12, also die Lagerachse der
Zugklinke 14, wird dabei in der Kulisse 13 nach oben bewegt. Die Zugklinke 14 erfährt
daher ebenfalls eine Aufwärtsbewegung und nimmt ihrerseits über die Verklinkungsachse
16 den Schalthebel 17 an seinem Ende mit nach oben, so daß dieser um die Achse 18
eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinne ausführt.
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Mit dem kurzen Hebelarm des Schalthebels 17 wird die Kontaktbrücke
26 in die Einschaltstellung bewegt, und zwar dreht diese sich zuerst um die Lagerstelle
50 entgegen der Kraft der Feder 38, bis sie an den ortsfesten Kontaktteilen 27 anliegt.
Hierauf erfolgt noch eine Fortsetzung der Bewegung des Schalthebels 17, der nun
eine Schubbewegung der Kontaktbrücke 26 erzeugt . Der Lagerpunkt 50 der Schaltbrücke
26 gleitet dabei nach oben. Durch die Schubbewegung findet eine Kontaktreinigung
statt. Da sich der Lagerpunkt 50 auch vom Widerlager entfernen kann, können die
Federn 38 ein kontaktdruckerhöhendes Drehmoment erzeugen.
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Am Ende des Einschaltvorganges sind folgende Punkte ungefähr in einer
Geraden, nämlich Lagerung 4 des Betätigungsorgans 3, Lagerung 6 der Lasche 7 im
Übertragungshebel 9. Die Totpunktlage ist gegeben, wenn diese Punkte geringfügig
über diese Gerade hinwegbewegt sind. In dieser Endlage legt sich die Achse 6 an
den Sockelhälften an.
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Der Ausschaltvorgang durch Handbetätigung erfolgt im entgegengesetzten
Sinne, wobei die Rückführung des Mechanismus sowohl durch die Zugfedern 38 als auch
durch die Drehfeder 5 bewirkt wird. Im überlastfalle spielt sich der Ausschaltvorgang
folgendermaßen ab: Durch die im Thermobimetall42 entstehende -Stromwärme erfährt
dieses eine Durchbiegung, ,die über den Gewindestift 24 und Anker 22 sowie den Auslösestift
25 auf die Auslöeseklappe
23 einwirkt. Die Auslöseklappe 23 schlägt
dabei auf den Arm der Zugklinke 14, durch dessen Drehung die Entklinkung
des Schalthebels 17 erfolgt. Die Federn 38 bewegen nun plötzlich die Kontaktbrücke
26 mit dem Schalthebel 17 in die Ausschaltstellung. Dieser Ausschaltvorgang vollzieht
sich jedoch nicht in genau der umgekehrten Reihenfolge wie der Einschaltvorgang.
Die Zugrichtung der Federn 38 ist so gewählt, daß eine Kraftkomponente auf die Gleitflächen
der Bodenplatte 36 einwirkt. Dies hat zur Folge, daß die Kontaktbrücke 26 plötzlich,
d. h. ohne Verminderung des Kontaktdruckes, in die Ausschaltstellung gebracht wird.
Durch die Drehfeder 5 werden die übrigen Teile des Mechanismus in die Ausschaltstellung
zurückgeführt.
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Im Kurzschlußfalle, d. h. bei plötzlicher Belastung des Schalters
mit einem Mehrfachen des Nennstromes spielt sich folgender Vorgang ab: Der Anker
22 wird plötzlich gegen den Magnetkern 21 gezogen und wirkt dabei über den Auslösestift
25 und die Auslöseklappe 23 auf die Zugklinke 14 ein. Dadurch erfolgt die
Entklinkung des Schalthebels 17. Die Kontaktbrücke 26 wird wie bei der Auslösung
durch Überstrom durch die Federn 38 in die Ausgangsstellung bewegt, jedoch mit dem
Unterschied, daß nicht allein die Federn 38 auf die Kontaktbrücke 26 einwirken,
sondern auch der Anker 33 mit seinem Schlagbolzen 35. Gleichzeitig mit dem Auslöseanker
22 tritt nämlich auch der Anker 33 in Tätigkeit. Der Anker 33 ist jedoch
so ausgeführt, daß seine Masse größer ist als die des Auslöseankers 22. Dies wirkt
sich so aus, daß der Anker 33 träger ist als der Anker 22 und infolgedessen
nur höchstens gleichzeitig mit der Entklinkung oder ganz kurz danach auf die Brücke
26 einwirkt. Er ist jedoch immer noch so flink und durch seine Masse auch
kräftig genug, eine wirksame Beschleunigung der Kontaktbrücke hervorzurufen und
den Abschaltvorgang schneller und sicherer zu gestalten und dabei ein Schweißen
der Kontakte zu verhindern.