DE2608595C3 - Thermische Überstromauslösevorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Überstromauslösevorrichtung mit Temperaturkompensation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Auslösevorrichtung ist aus der CH-PS 75 143 bekannt.

Die Temperatur eines mit der hier beschriebenen Vorrichtung zu schützenden Verbrauchers hängt von der Umgebungstemperatur sowie von der zusätzlichen Temperaturerhöhung infolge des ihn durchfließenden elektrischen Stromes ab. Sie darf gewöhnlich einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Bei einer relativ hohen Umgebungstemperatur ist also die maximal zulässige Temperaturerhöhung infolge des Stromdurclv ganges niedriger als bei einer relativ niedrigen Umgebungstemperatun Der Einfluß der Umgebungstemperatur wird bei der aus der CH-PS 1 75 143 bekannten Überstromauslösevorrichtung, bei der der Kompensations-Bimetallstreifen auf der den Schalter auslösenden Bedienungswelle befestigt und der Uberstrom-Bimetallstreifen mit ihm über eine um die Bedienungswelle frei drehbare Schaltbrücke gekoppelt ist, durch diese Kopplung kompensiert, wozu die Ausweichungen der Bimetallstreifen unter Einfluß der Umgebungstemperatur dieselbe Richtung haben müssen. Wenn die Umgebungstemperatur höher als eine vorgegebene Nenntemperatur wie zum Beispiel 20⁰C ist, öffnet die Überstromauslösevorrichtung dei zugehörigen schützenden Schalter bei einer niedrigeren Stromstärke als bei der Nennumgebungstemperatur. Da die bekannte Vorrichtung aber eine vollständige Temperaturkompensation durchführen soll, öffnet sich der Schalter bei Umgebungstemperaturen unterhalb des Nennwertes erst bei einer höheren Stromstärke als bei der Nennumgebungstemperatur. Wenn die bekannte Auslösevorrichtung in einer Umgebung angeordnet ist, deren Temperatur niedriger ist als die Umgebungstemperatur des zu schützenden Verbrauchers, läßt sie außerdem eine größere Stromstärke zu, als aufgrund der Umgebungstemperatur des zu schützenden Verbrauchers an sich zulässig wäre.

Eine vollständige Kompensation des Temperatureinflusses wird auch bei einer aus der CH-PS 21 14 715 bekannten thermischen Überstromauslösevorrichtung herbeigeführt, bei v/elcher eine frei drehbare Schaltbrücke Kompensai'ions- und Überstrom-Bimetallstreifen koppelt, die senkrecht zueinander verlaufende Oberflächen haben und an ihren Enden mit der Schaltbrücke zusammenwirkende, abgeschrägte Plattenelemente tragen. Der Kompensations-Bimetallstreifen verläuft parallel zur Drehachse der Schaltbrücke.

Aus dem DE-GM 19 52 099 ist ein thermischer Überstromauslöser bekannt, dessen zur Temperaturkompensation dienender Bimetallstreifen am einen Ende mit einer Vorspannungsfeder verbunden ist, deren Spannung abhängig von der Umgebungstemperatur dafür sorgt, daß der maximal zugelassene Strom bei hohen Temperaturen etwa die gliche Größe hat wie bei normaler Umgebungstemperatur. Bei unnormal tiefer Umgebungstemperatur öffnet die bekannte Vorrichtung den Schalter aber unter Umständen erst bei einem unzulässig hohen Strom. Das freie Ende des vom Verbraucherstrom durchflossenen Bimetallstreifens der bekannten Vorrichtung trägt einen Vorsprung in Form einer Einstellschraube zur Betätigung einer Schalterauslösestange.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überstromauslösevorrichtung zu schaffen, die sowohl bei einen gegebenen Nennwert überschreitender als auch bei den Nennwert unterschreitender Umgebungstemperatur den Schalter bei geringerer Stromstärke öffnet als bei dem gegebenen Nennwert und im Falle zu hoher Umgebungstemperaturen mit Teilkompensation, bei zu tiefen Umgebungstemperaturen dagegen mit Überkompensation arbeitet.

Diese Aufgabe wird bei einer Überstromauslösevorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs I gelöst.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß der zu schützende Verbraucher auch dann vor zu hohen Strömen geschützt und rechtzeitig abgeschaltet wird, Wenn die Umgebungstemperatur der Überstromauslösevorrichtung unnormal niedrig ist. Auch wenn die Auslösevorrichtung in einer relativ kalten Umgebung angeordnet ist, während sich der zu schützende Verbraucher in einer relativ hohen Umgebungstemperatur befindet, öffnet sie

don schützenden Schalter bei einer niedrigeren Stromstärke als bei der Nennumgebungstemperatur von zum Beispiel 20⁰C.

Die Unteransprüche betreffen konstruktiv zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung. Durch die Weiterbildung nach Anspruch 4 wird das erläuterte Kompensationsverhalten weiter gefördert, da die Winkelstellung der die Schaltbrücke bildenden Platte bei unnormalen Umgebungstemperaturen mit der Breite des Kopfes des Bimetallstreifenendes schräger und somit der Bewegungsspielraum kleiner wird. Mit der Größe des Kopfes läßt sich also die Temperaturkompensation entsprechend den jeweiligen Anforderungen einstellen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Überstromauslösevorrichtung gemäß der Erfindung,

Fie.2 Stirnansichten der Überstromauslösevorrichtung gemäß Fig. 1 bei verschiedenen Tempere türen,

F i g. 3 bis 5 Ansichten entsprechend F i g. 2 von drei weiteren Ausführungsformen der thermischen Überstromauslösevorrichtung gemäß der Erfindung.

Die in F i g. 1 vereinfacht dargestellte thermische Überstromauslösevorrichtung erhält einen Überstrom-Bimetallstreifen 3, der an einem Halterungsteil 5 angeschraubt oder in einem nicht dargestellten Gehäuse eingeklemmt ist.

Ein mit 1 bezeichneter Kompensations-Bimetallstreifen ist z. B. durch Schrauben an einem Bügel 6 befestigt, der seinerseits an einer drehbaren Auslösewelle 4 montiert ist. Der Überstrom-Bimetallstreifen 3 liegt im Stromkreis eines zu schützenden Verbrauchers und verläuft im wesentlichen senkrecht zur Achse der Auslösewelle 4, während der Kompensations-Bimetallstreifen 1 parallel zur Achse der Welle verläuft Die Bimetallstreifen liegen in beabstandeten Ebenen und sind an ihr^n freien, beweglichen Enden jeweils mit einem stiftartigen Vorsprung 7 bzw. 8 versehen. Die Vorsprünge verlaufen senkrecht zu den jeweiligen Bimetallstreifen und liegen nahezu in einer zur drehbaren Auslösewelle 4 parallelen Ebene.

Zwischen dem Kompensations-Bimetallstreifen 1 und dem Übentrom-Bimetallstreifen 3 it eine Kopplung in Form einer zwischen den im Abstand voneinander angeordneten Enden der Vorsprünge 7 und 8 liegenden Schaltbrücke 2 vorgesehen. Die Schaltbrücke hat einen um die Auslösewelle 4 drehbaren und auf ihr gelagerten plattenförmigen Körper, dessen eine Seite normalerweise beispielsweise am Vorsprung 7 anliegt, was durch eine nicht dargestellte schwache Feder oder eine bezüglich der Drehachse unsymmetrische Ausbildung des Körpers der Schaltbrücke 2 erreicht werden kann.

Der Überstrom-Bimetallstreifen 3 wird vom Strom des zu überwachenden Verbrauchers durchflossen und erwärmt; gleichzeitig sind er und der Kompensations-Bimetallstreifen 1 den Einflüssen der Umgebungstemperaturausgesetzt.

Die beschriebene thermische Überstromauslösevorrichtung arbeitet folgendermaßen: Die Erwärmung durch den den Überstrom-Bimetallstreifen 3 durchfließenden Strom bewirkt, daß sich das freie Ende dieses Bimetallstreifens nach oben biegt, bis schließlich der Vorsprung 8 an der Schaltbrücke 2 anliegt. Steigt der den Uberstrom-Bimeia Umreifen 3 durchfließende Strom noch weiter an, biegt sich dieser Bimetallstreifen noch weiter nach oben durch, so daß der Vorsprung 8 dann die Schaltbrücke 2 in Bewegung setzt Die sich dabei u,n die Welle 4 drehende Schaltbrücke 2 nimmt über den Vorsprung 7 den Kompensations-Bimetallstreifen 1 mit, wodurch die Auslösewelle 4 gedreht wird. Die Verdrehung der Auslösewelle 4 bewirkt dann schließlich mittels einer Klinkenanordnung ein öffnen eines nicht dargestellten Schalters im Stromkreis des zu schützenden Verbrauchers.

Die Stromstärke, bei der der Abschaltbefehl bzw. die Auslösung auftreten, wird durch den Abstand zwischen den freien Enden der Vorsprünge 7 und 8 abzüglich der Dicke der Schaltbrücke 2 bestimmt Diese Bauteile sind in bezug aufeinander derart angeordnet daß die Abschaltstromstärke bei der Nennumgebungstemperatur von z. B. 20° durch den gegenseitigen Abstand der freien Enden der Bimetallstreifen abzüglich der geraden (kürzesten) Querschnittsdicke der Schaltbrücke 2 bestimmt wird.

Wenn die Umgebungstemperatur, höher ist als die Nennumgebungstemperatur von 20°, biegen sich sowohl der Überstrom-Bimetallstreifen 3 als auch der Kompensations-Bimetallstreifen 1 um die gleiche Strecke nach oben, so daß sich die Schaltbrücke 2 schräg stellt Die Stromstärke, bei der der Abschaltbefehl auftritt wird nun durch den gegenseitigen Abstand der freien Enden der Vorsprünge der Bimetallstreifen abzüglich der schrägen Querschnittsdicke der Schaltbrücke bestimmt. Da der Abstand zwischen den Enden der Vorsprünge der Bimetallelemente für jede Umgebungstemperatur gleich ist die schräge Querschnittsdikke der Schaltbrücke jedoch größer ist als die gerade Querschnittsdicke, wird die Stromstärke, bei der die Abschaltung eintritt, einen niedrigeren Wert haben als bei der Nennumgebungstemperatur von z. B. 20⁰C.

Wenn andererseits die Umgebungstemperatur niedriger ist als die Nennumgebungstemperatur von 20⁰C. biegen sich die Enden der Bimetallelemente um dieselbe Strecke in der entgegengesetzten Richtung, also nach unten (Fig. 2) rechts), und auch in diesem Falle stellt sich die Schaltbrücke 2 schräg, aber nun in der entgegengesetzten Richtung. Wie im Falle der über 20⁰C liegenden Umgebungstemperatur wird nun auch hier die Stromstärke, bei der die Abschaltung eintritt, niedriger sein als bei der Nennumgebungstemperatur, weil auch hier wieder die Schaltbrücke zwischen den einander gegenüberliegenden Enden der Bimetallelemente schräg steht.

Der oben geschilderte Effekt läßt sich durch die in den F i g. 3. 4 und 5 dargestellten Weiterbildungen der Überstromauslösevorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 noch vergrößern. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 ist das .reie Ende des zum Kompensations-Bimetallstreifen 3 gehörenden Vorsprunges mit einem breiten, flächigen Kopf versehen. Dd nun nicht das freie Ende eines Stiftes, sondern die einander abgewandten Seiten des verbreiterten, ebenen Kopfes des Vorsprunges an der Schaltbrücke 2 anliegen, wenn die Umgebungstemperatür niedriger oder höher ist als die Nennumgebungstemperatur, wird der erwähnte Kompensationseffekt vergrößert.

In entsprechender Weise können der Vorsprung des Überstrom-Bimetallstreifens 1 oder die Vorsprünge beider BimetallstHfen mit einem verbreiterten Kopf versehen sein, wie es in den F ί g. 4 bzw. 5 dargestellt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Thermische Überstromauslösevorrichtung mit Temperaturkompensation für einen Schalter, welche einem an einem Ende Fest eingespannten Überstrom-Bimetallstreifen, der sowohl von einem diesen durchfließenden Strom als auch von der Umgebungstemperatur beeinflußt ist, sowie wenigstens einen Kompensations-Bimetallstreifen enthält, der nur von der Umgebungstemperatur beeinflußt ist, mit einem Ende drehfest mit der Auslösewelle verbunden ist und mit dem Oberstrom-Bimetallstreifen über eine zwischen den freien Enden der Bimetallstreifen liegende Schaltbrücke gekoppelt ist, wobei die Bimetallstreifen unter dem Einfluß der Temperatur in derselben Richtung ausweichen, dadurch gekennzeichnet, daß die •Schaltbrücke (2) als parallelflächige Platte mit einer Dicke ausgebildet ist, die einen wesentlichen AnteiJ des lichten AL-tandes zwischen den freien Enden (Vorsprung« 7, 8) des Oberstrom-Bimetallstreifens (3) und des Kompensations-Bimetallstreifens (1) darstellt, und daß die gegenseitige Anordnung der Bimetallstreifen und der Platte derart gewählt ist, daß bei Normal-Umgebungstemperatur die Verbindungslinie der freien Enden (Vorsprünge 7, 8) der Bimetallstreifen normal zur Platte gerichtet ist, während sie bei allen von der Normal-Umgebungstemperatur abweichenden Temperaturwerten einen Winkel mit der Plattennormalen einschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensations-Bimetallstreifen (1) in einer zur Drenachse der Schaltbrücke (2) parallelen Richtung verläuft und über einen starren Bügel (6) mit der Auslösewelle ( ) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Bimetallstreifen mit einem zu deren Ebene senkrecht verlaufenden Vorsprung (7,8) versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende wenigstens eines der Vorsprünge (7, 8) als verbreiteter Kopf ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösewelle (4) ·*5 die Schaltbrücke (2) in einer Bohrung durchsetzt.