DE1159082B

DE1159082B - Thermal tripping device as overcurrent protection

Info

Publication number: DE1159082B
Application number: DEA36875A
Authority: DE
Inventors: Adolf Rolf Mais
Original assignee: Haegglund and Soener AB
Current assignee: Haegglund and Soener AB
Priority date: 1960-03-14
Filing date: 1961-03-03
Publication date: 1963-12-12
Also published as: US3105890A; GB924577A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Auslöseeinrichtung als Überstromschutz in elektrischen Anlagen, bestehend aus einem zur Beeinflussung einer Kontakteinrichtung dienenden Bimetallorgan und einer Heizwicklung, die einen feststehenden Körper umgibt, welcher seinerseits das Bimetallorgan umfaßt.The invention relates to a thermal release device as overcurrent protection in electrical Systems consisting of a bimetallic organ used to influence a contact device and a heating coil which surrounds a fixed body, which in turn is the bimetallic organ includes.

Eine Auslöseeinrichtung dieser Art ist hauptsächlich dazu bestimmt, elektrische Motoren vor Überlastung zu schützen. Das Bimetallorgan dieser Einrichtung wird hierbei so bemessen, daß es ebenso wie der zu schützende Motor erwärmt wird, nämlich dadurch, daß der Motorstrom entweder durch dieses Bimetallorgan oder durch ein besonderes Heizorgan fließt, das seine Wärme an das Bimetallorgan abgibt. Die durch die Erwärmung bewirkte Krümmung des Bimetalls wird hierbei benutzt, um Kontaktorgane zu beeinflussen, die bei Überschreitung eines bestimmten zugelassenen Stromhöchstwertes den Motorstrom direkt oder mit Hilfe von Schützen abschalten. Die Auslöseeinrichtung muß dabei einstellbar sein, um an die Größe des Motors angepaßt werden zu können. Dies bereitet jedoch beträchtliche Schwierigkeiten, teilweise weil sich die Wärmeerzeugung quadratisch im Verhältnis zum Strom erhöht, teilweise weil das Heizorgan für den Stromhöchstwert bemessen werden muß, während der Strom seinerseits nur geringfügig verringert werden kann, um überhaupt die erforderliche Erwärmung zu erhalten, damit die gewünschte Krümmung des Bimetalls erfolgt. Bestenfalls hat man bisher ein Verhältnis zwischen Höchst- und Mindestwert des Stromes erreichen können, das ungefähr 1: 2 beträgt. Im allgemeinen überschreitet jedoch dieses Verhältnis nicht den Wert 1:1,6, während ein Verhältnis von 1:1,3 oder ein noch schlechteres sehr oft vorkommt.A trip device of this type is mainly intended to protect electric motors from overload to protect. The bimetallic organ of this device is dimensioned so that it is also how the motor to be protected is heated, namely by the fact that the motor current either through this Bimetal organ or flows through a special heating element that gives off its heat to the bimetal organ. The curvature of the bimetal caused by the heating is used here to close contact organs affect the motor current when a certain permitted maximum current is exceeded switch off directly or with the help of contactors. The release mechanism must be adjustable to to be adapted to the size of the engine. However, this creates considerable difficulties partly because the heat generation increases quadratically in relation to the electricity, partly because that Heating element must be dimensioned for the maximum current value, while the current itself is only slightly can be reduced in order to obtain the necessary heating in order to achieve the desired Curvature of the bimetal takes place. At best, you have so far a ratio between maximum and minimum value of the current, which is approximately 1: 2. In general, however, this exceeds Ratio does not have the value 1: 1.6 while a ratio of 1: 1.3 or even worse occurs very often.

Es sind bereits Versuche gemacht worden, um bei ein und derselben Auslöseeinrichtung dieses Verhältnis zwischen dem Höchst- und Mindestwert des Stromes zu verbessern, indem man einen austauschbaren Heizkörper für die Erwärmung des Bimetallorgans vorgesehen hat. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Vorschlag nicht zum gewünschten Ergebnis führt, weil die Wärmeeinwirkung auf das Bimetallorgan von äußeren Einflüssen abhängig ist, wie z. B. Ansammlung von Staub auf den Organen, d. h. von etwaigen, nach längerer Betriebszeit auftretenden Änderungen der Wärmeübertragungsbedingungen zwischen dem Heizkörper und dem Bimetallorgan, und weil außerdem das Bimetallorgan leicht beschädigt werden kann, und zwar entweder beim Austausch des Heizkörpers oder durch direkten Thermische Auslöseeinrichtung
als ÜberstromschutzAttempts have already been made to improve this relationship between the maximum and minimum value of the current in one and the same trip device by providing a replaceable heating element for heating the bimetallic element. It has been shown, however, that this proposal does not lead to the desired result because the heat action on the bimetallic organ is dependent on external influences, such as, for. B. Accumulation of dust on the organs, ie of any changes in the heat transfer conditions between the radiator and the bimetal element that occur after a long period of operation, and because the bimetal element can also be easily damaged, either when replacing the radiator or by direct thermal release
as overcurrent protection

Anmelder:Applicant:

Aktiebolaget Hägglund & Söner,
Örnsköldsvik (Schweden)Aktiebolaget Hägglund & Söner,
Örnsköldsvik (Sweden)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. Dr. jur. W. Böhme, Patentanwalt,
Nürnberg, Frauentorgraben 73Dipl.-Ing. Dr. jur. W. Böhme, patent attorney,
Nuremberg, Frauentorgraben 73

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 14. März 1960 (Nr. 2527)Claimed priority:
Sweden of March 14, 1960 (No. 2527)

Adolf Rolf Mais, Enskede (Schweden),
ist als Erfinder genannt wordenAdolf Rolf Mais, Enskede (Sweden),
has been named as the inventor

Eingriff, da es ohne mechanischen Schutz angeordnet ist.Intervention, as it is arranged without mechanical protection.

Außerdem ist bei bekannten Einrichtungen der Heizkörper mit einem Stift zu befestigen, der das Auswechseln derselben erschwert und geübtes Fachpersonal voraussetzt, und sind die Anschlußenden der Heizkörperwicklung an Schraubklemmen anzubringen, was zusätzliche Zeit für das Auswechseln erfordert und Betriebsstockungen durch Drahtbrüche mit sich führen kann. Angestrebt wird hingegen bei der Erfindung, das Auswechseln des Heizkörpers ebenso leicht und schnell durchführen zu können, wie es z. B. bei einer Glühbirne möglich ist.In addition, the radiator is to be attached with a pin in known devices, which the Replacing the same is difficult and requires skilled personnel, and are the connecting ends of the To attach radiator winding to screw terminals, which requires additional time for replacement and interruptions in operations due to wire breaks. In contrast, the aim of the invention is the replacement of the radiator can be carried out just as easily and quickly as it is, for. B. at a lightbulb is possible.

Die erfindungsgemäße Auslöseeinrichtung löst dieses Problem dadurch, daß die Heizwicklung an der Innenfläche einer Keramikhülse aufgetragen ist, welche an ihren beiden Stirnflächen mit je einem Kontaktorgan in Form einer die Stirnfläche bedeckenden Metallscheibe versehen ist, mittels derer das Kontaktorgan an der einen Stirnfläche gegen eine feststehende Kontaktschiene abnehmbar anliegt, während das Kontaktorgan an der anderen Stirnfläche gegen ein Schrauborgan anliegt oder mit demselben fest verbunden ist, das in eine weitere Kontaktschiene einschraubbar ist.The triggering device according to the invention solves this problem in that the heating winding the inner surface of a ceramic sleeve is applied, which on each of its two end faces with one Contact member is provided in the form of a metal disc covering the end face, by means of which the contact member at one end face detachably rests against a stationary contact bar, while the contact element rests against a screw element on the other end face or is firmly connected to the same is that can be screwed into another contact rail.

Die erfindungsgemäße Auslöseeinrichtung zeichnet sich durch hohe Ansprechgenauigkeit und Betriebssicherheit aus, die auch nach langer Betriebszeit erhalten bleiben. Sie kann auf einfache Weise an dieThe triggering device according to the invention is characterized by a high level of response accuracy and operational reliability that are retained even after a long period of operation. It can easily be sent to the

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Motorgröße dadurch angepaßt werden, daß das Schrauborgan der Auslöseeinrichtung gelöst und die Keramikhülse ausgetauscht wird, welche Maßnahme auch von einem Nichtfachmann schnell durchgeführt werden kann, ohne daß hierbei eine Beschädigung des Bimetallorgans möglich ist.Motor size can be adjusted in that the screwing element of the release device is released and the Ceramic sleeve is replaced, which measure can be carried out quickly even by a non-specialist can be without damaging the bimetal is possible.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Fig. 1 ist ein Schnitt einer erfindungsgemäßen Auslöseeinrichtung; Fig. 1 is a section of a trip device according to the invention;

Fig. 2 ist ein Schnitt der Einrichtung nach Fig. 1 entlang der Linie H-II;Fig. 2 is a section of the device of Fig. 1 along the line H-II;

Fig. 3 zeigt ein Einzelteil, das in der Einrichtung nach Fig. 1 und 2 enthalten ist, von oben gesehen.Fig. 3 shows an individual part which is included in the device according to Figs. 1 and 2, seen from above.

Die in der Zeichnung dargestellte thermische Aus- *5 löseeinrichtung besteht aus einem Isoliergehäuse 10 mit einer Kammer 12 für Aufnahme einer Heizpatrone 14 und aus einer Kammer 16, durch welche sich eine Kupplungsschiene 18 erstreckt, sowie aus einer Kammer 20, in der eine Kontakteinrichtung an- ^ao geordnet ist. Die Heizpatrone 14 besteht nach Fig. 2 aus einem Keramikrohr 22, dessen Innenwand und beide Stirnflächen mit einer Schicht 24 aus zweckmäßigem Widerstandsmaterial versehen sind. Diese Widerstandsschicht 24 kann als massiver Metallbelag, ^a5 gelochtes Blech, gewickeltes Band ausgeführt' sein oder auch aus an der Wandung befestigten Drahtwindungen bestehen. Die beiden Enden der Heizpatrone 14 sind mit je einer Kontaktkappe 26 versehen, die aus Metall mit hoher Leitfähigkeit besteht 3<> und auf das Rohr 22 aufgepreßt ist, so daß ein ausreichender Kontaktdruck zwischen der Kappe 26 und der Widerstandsschicht 24 erreicht wird, der sich noch erhöht, wenn die Heizpatrone in der Auslöseeinrichtung festgeschraubt wird. Die Heizpatrone 14 wird in der Kammer 12 auf eine Hülse 28 aufgesteckt, die aus gut wärmeleitendem Material besteht und an ihren beiden Enden mit Ausnahme von einer oberen Bohrung 30 und einer unteren Bohrung 32 verschlossen ist, die jedoch Lagerungen für eine aus Draht geformte Welle 34 bilden. Diese Welle 34 ist mit ihrem oberen Ende an dem einen Ende eines in Schraubenform ausgeführten Bimetallbandes 36 befestigt, wobei das andere Ende des Bimetallbandes 36 an dem unteren Ende der Innenwand der Hülse 28 befestigt ist, so daß die Torsionsdrehung des Bimetallorgans 36 bei Erwärmung auf die Welle 34 übergeführt wird. Das untere, aus der Hülse 28 herausragende Ende der Welle 34 ist durch Doppelbiegung als Kurbel 38 ausgeformt, die in eine fensterähnliche Ausnehmung 40 der Kupplungsschiene 18 eingreift und bei Drehung der Welle 34 die Schiene 18 nach rechts in bezug auf Fig. 1 verschiebt. Hierdurch wird die in der Kammer 20 angeordnete Kontakteinrichtung betätigt, die weiter unten beschrieben wird.The thermal tripping device shown in the drawing consists of an insulating housing 10 with a chamber 12 for receiving a heating cartridge 14 and a chamber 16 through which a coupling rail 18 extends and a chamber 20 in which a contact device connects - ^{ao is} ordered. According to FIG. 2, the heating cartridge 14 consists of a ceramic tube 22, the inner wall and both end faces of which are provided with a layer 24 of suitable resistance material. This resistance layer 24 can be designed as a solid metal coating, ^a 5 perforated sheet metal, wound strip or also consist of wire windings attached to the wall. The two ends of the heating cartridge 14 are each provided with a contact cap 26, which consists of metal with high conductivity 3 and is pressed onto the tube 22, so that a sufficient contact pressure is achieved between the cap 26 and the resistance layer 24, which is increased when the heating cartridge is screwed tight in the release mechanism. The heating cartridge 14 is placed in the chamber 12 on a sleeve 28, which consists of a material that conducts heat well and is closed at both ends with the exception of an upper bore 30 and a lower bore 32, which, however, have bearings for a shaft 34 formed from wire form. This shaft 34 is attached with its upper end to one end of a screw-shaped bimetallic band 36, the other end of the bimetal band 36 is attached to the lower end of the inner wall of the sleeve 28, so that the torsional rotation of the bimetal element 36 when heated to the Wave 34 is transferred. The lower end of the shaft 34 protruding from the sleeve 28 is formed by double bending as a crank 38 which engages in a window-like recess 40 in the coupling rail 18 and, when the shaft 34 rotates, moves the rail 18 to the right with respect to FIG. 1. This actuates the contact device arranged in the chamber 20, which contact device is described further below.

Die Heizpatrone 14 liegt mit ihrer unteren Kontaktkappe 26 gegen eine Stromschiene 42 an, während deren obere Kontaktkappe 26 sich gegen eine kreisrunde und schraubenähnliche, an ihrem Umfang mit Gewinde versehenen Scheibe 44 mit größerem Durchmesser als der Außendurchmesser der Kontaktkappen 26 abstützt. Die Scheibe 44 ist in eine zweite Kontaktschiene 46 eingeschraubt und bewirkt beim Anziehen den obengenannten, zusätzlichen Kontaktdruck zwischen den beiden Kappen 26 und einerseits der zugehörigen Kontaktschiene 42 bzw. der Kontaktscheibe 44 sowie andererseits der Metallschicht 24. Aus Fig. 2 geht deutlich hervor, daß die Heizpatrone 14 mühelos entfernt werden kann, wenn die Scheibe 44 ausgeschraubt worden ist, wonach die Heizpatrone gegen eine andere ausgetauscht werden kann.The heating cartridge 14 rests with its lower contact cap 26 against a busbar 42 while the upper contact cap 26 against a circular and screw-like one on its circumference Threaded washer 44 with a larger diameter than the outer diameter of the contact caps 26 supports. The washer 44 is screwed into a second contact rail 46 and causes it to be tightened the above-mentioned additional contact pressure between the two caps 26 and, on the one hand, the associated one Contact rail 42 or the contact disk 44 and, on the other hand, the metal layer 24. From FIG. 2 It is clear that the heating cartridge 14 can be easily removed when the disc 44 is unscrewed has been, after which the heating cartridge can be exchanged for another.

Die Kontakteinrichtung in der Kammer 20 besteht aus einem Winkelarm 48, dessen Drehpunkt auf einem verschiebbaren Organ 50 angeordnet ist, das der Höhe nach mit Hilfe einer Justierschraube 52 eingestellt werden kann. Das untere Ende des Winkelarms 48 liegt gegen die Kupplungsschiene 18 an, während das andere, obere Ende einen beweglichen Schaltarm 54 bildet, welcher mit einem feststehenden Kontaktorgan 56 zusammenarbeitet. Das bewegliche Kontaktorgan 54 ist mittels einer kurzen Leitungsschlinge mit einem Anschlußorgan 58 verbunden. Durch Drehen der Einstellschraube 52 kann somit der Winkelarm 48 geschwenkt und genau im Verhältnis zum Außenende der Kupplungsschiene 18 eingestellt werden. Die Kupplungsschiene 18 ist in schlitzartigen Durchbrüchen 60 des Gehäuses 10 gelagert. The contact device in the chamber 20 consists of an angle arm 48 whose pivot point is on a displaceable member 50 is arranged, the height of which is adjusted with the aid of an adjusting screw 52 can be. The lower end of the angle arm 48 rests against the coupling rail 18, while the other, upper end forms a movable switching arm 54, which with a fixed Contact member 56 cooperates. The movable contact element 54 is connected to a connection element 58 by means of a short loop of wire. By turning the adjusting screw 52, the angle arm 48 can thus be pivoted and precisely in relation to the outer end of the coupling rail 18 can be adjusted. The coupling rail 18 is in slit-like openings 60 of the housing 10 mounted.

In der Zeichnung ist einfachheitshalber nur eine Heizpatrone 14 mit zugehörender Auslöseeinrichtung gezeigt; es können jedoch mehrere nebeneinander angeordnet werden, z. B. drei für eine Drehstromanlage. Die fensterartigen Aussparungen 40 in der Kupplungsschiene 18 erlauben, daß jede Auslöseeinrichtung für sich mit ihrer Kurbel 38 die Kontakteinrichtung in der Kammer 20 betätigen kann, da das Fenster derartige Abmessungen hat, daß eine Beeinflussung zwischen den einzelnen Kurbelorganen 38 untereinander verhindert wird.For the sake of simplicity, the drawing shows only one heating cartridge 14 with an associated triggering device shown; however, several can be arranged side by side, e.g. B. three for a three-phase system. The window-like recesses 40 in the coupling rail 18 allow each release device can actuate the contact device in the chamber 20 with its crank 38, since the Window has such dimensions that an influence between the individual crank members 38 each other is prevented.

Es ist selbstverständlich möglich, daß die Heizpatrone 14 und die Scheibe 44 in einem einzigen Stück ausgeführt werden, d. h., daß die Scheibe 44 an der oberen Kappe 26 befestigt ist, wodurch der Austausch der Heizpatrone noch erleichtert wird. Eine weitere Abänderung besteht darin, die Scheibe 44 an ihrer unteren Seite mit einem Kragen zu versehen, in welchen die Heizpatrone einzusetzen ist, bevor sie in die öffnung der Stromschiene 46 eingeführt wird.It is of course possible that the heating cartridge 14 and the disc 44 in a single Pieces are executed, d. that is, the washer 44 is attached to the top cap 26, whereby the replacement the heating cartridge is made easier. Another modification is to add the washer 44 to provide its lower side with a collar, in which the heating cartridge is to be inserted before it is in the opening of the busbar 46 is introduced.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Thermal release device as overcurrent protection in electrical systems, consisting of a bimetal element serving to influence a contact device and a heating winding which surrounds a stationary body which in turn surrounds the bimetal element, characterized in that the heating winding is applied to the inner surface of a ceramic sleeve which is provided on each of its two end faces with a contact element in the form of a metal disk (26) covering the end face, by means of which the contact element on one end face can be removed against a fixed contact rail (42), while the contact element on the other end face against a screw element ( 44) rests or is firmly connected to the same, which can be screwed into another fixed contact rail (46).

2. Thermal release device according to claim 1, characterized in that the inner wall the sleeve (14) is provided with a layer of resistance material (24), which the to the two ends of the sleeve arranged contact members (26) connects.

3. Thermal release device according to claim 2, characterized in that the resistance material (24) is arranged not only on the inner wall but also on the end faces of the sleeve (14).

4. Thermal release device according to spoke 2. characterized in that the two Contact organs (26) of the sleeve are designed as contact caps.

5. Thermal release device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the fixed body (28) surrounded by the sleeve (14) with the contained therein

The bimetallic organ consists of a cylindrical metal tube, which is turned towards the screw organ End is closed, while the opposite end of the metal tube is a bearing (32) contains, through which an actuating shaft (34) of the bimetallic element is guided.

Considered publications:
British Patent No. 164,728;
U.S. Patents Nos. 2,354,529, 2,300,901,
728 092.

1 sheet of drawings