DE3122758A1

DE3122758A1 - Betaetigungsschalter

Info

Publication number: DE3122758A1
Application number: DE19813122758
Authority: DE
Inventors: Alan A. 53207 Milwaukee Wis. Matthies
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1980-06-09
Filing date: 1981-06-09
Publication date: 1982-06-16
Also published as: US4337450A; JPS5725642A

Description

8Ο-Ε-4571

Betätigungsschalter

Die Erfindung bezieht sich auf einen ferngesteuerten, elektrothermischen Betätigungsschalter. Elektrothermische Betätigungsschalter sind bereits bekannt, üblicherweise gehören solche Schalter zur Schaltunterbrechungsbauart, wo die Kontakte manuell geschlossen und verriegelt werden; die Verriegelung wird zum öffnen der Kontakte infolge eines anormalen Stromflusses in der Schaltung ausgelöst, die durch diese Kontakte geschlossen ist, um so einen Zweigkreis oder dgl. vor übergroßen Strömen zu schützen. Derartige Schaltunterbrecher werden normalerweise manuell nur vom Aus- in den Ein-Zustand betätigt, und sie dienen normalerweise nicht als Schalter zum Schließen, und öffnen eines Lastkreises sondern vielmehr als Schutzvorrichtungen gegen überstrom.

Es sind auch bereits elektrothermische Schalter mit verzögerter Wirkung bekannt, wo ein thermischer Schalter mit verzögerter Wirkung örtlich gleichzeitig mit der Betätigung des Schalters in die Schließposition geschlossen wird, und nach einem Zeitintervall löst das thermische Element eine Verriegelung aus, um den Schalter in die Öffnungsposition freizugeben.

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Thermische Relais sind ebenfalls bekannt, wo gesonderte Heizvorrichtungen gesteuert durch ein Paar von Hilfskontakten ein Bimetall steuern, um einen Schalter zu schließen und. zu öffnen. Obwohl diese bekannten Vorrichtungen für ihre beabsichtigten Zwecke brauchbar sind, ergeben sich doch Nachteile, die die vorliegende Erfindung überwindet.

Zusammenfassung der Erfindung. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, einen verbesserten ferngesteuerten elektrothermischen Betätigungsschalter vorzusehen. Ein spezielleres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Kombination vorzusehen, aus einem manuellen Schalter, der normalerweise zum Schließen und öffnen einer Lastschaltung betätigt wird, und einem Fernsteuermechanismus zur Betätigung des Schalters in die Öffnungsposition oder in eine .Wechselposition. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen ferngesteuerten thermischen Betätigungsschalter vorzusehen, der einen einfachen Aufbau zeigt und effektiv betrieben werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen von Hand betätigbaren Ein/Aus-Schalter vorzusehen, der mit Fernsteuermitteln ausgestattet ist, um die manuelle Betätigungsvorrichtung in eine Aus- oder eine Wechselposition zu bewegen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus' den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Figur 1: einen vergrößerten Vertikalquerschnitt des ferngesteuerten elektrothermischen Betätigungsschalters längs Linie 1,1 der Fig. 3, um so die Kontakte und die Betätigungsvorrichtung eines Pols des zweipoligen Doppelschalters darzustellen;

Figur 2: einen Vertikalschnitt längs Linie 2,2 der Fig. 3 zur Darstellung der elektrothermischen Betätigungsvorrichtung des Schalters der Fig. 1;

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Figur 3: Eine Draufsicht auf den Schalter der Fig. 1 und 2, wobei die Betätigungsvorrichtung und der Handhebel entfernt sind und das elektrothermische Element teilweise weggebrochen ist, um so die Klemmen für die elektrothermische Betätigungsvorrichtung darzustellen;

Figur 4: Eine Draufsicht auf die Betätigungsvorrichtung des Schalters der Fig. 1 bis 3, wobei die Zapfen dargestellt sind, durch welche diese Betätigungsvorrichtung schwenkbar.im Schaltergehäuse gelagert ist;

Figur 5: Einen Querschnitt im wesentlichen längs Linie 5,5 der Fig. 4, und zwar zur Darstellung der Sacklöcher für die Kolben und ihre Vorspannfedern, wobei ferner die abgeschrägten Zapfen zu sehen sind; im folgenden sei das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen gem. der Erfindung aufgebauten fernsteuerbaren elektrothermischen Betätigungsschalter. Wie hier dargestellt, ist der Schalter mit einer im ganzen rechteckigen Basis 2 aus geformten (gespritzten) Isoliermaterial aufgebaut, und zwar mit einem oben offenen Abteil 4 zur Aufnahme des Schaltmechanismus. Ein Paar von ausgerichteten Rundlöchern 6a, 6b ist gestrichelt in Fig. 3 gezeigt, und diese Löcher erstrecken sich durch entgegengesetzt liegende Seiten der Basis zur Aufnahme der Zapfen und zur Schwenklagerung der noch zu beschreibenden Schalterbetäti-. gungsvorrichtung» Links und rechts vorgesehene seitliche Flansche 8a und 8b an der Oberseite der Basis halten einen Schnappdeckel 10, der sich, wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, um die obere Kante der Basis herum erstreck^ und über dieser Kante liegt. Diese Basis, ist mit 2 Sätzen aus 3 Schlitzen ausgestattet, deren jeder durch den Boden der Basis verläuft, und durch die sich die stationären Kontaktklemmen 12a, 12b, 12c und 14a, 14b, 14c der Zweipole des Schalters in der in den Fig. 1 und 3 gezeigten Weise erstrecken, wobei diese Schlitzsätze nahe den entgegengesetzten Seiten der Basis liegen. In der Mitte der Basis erstrecken sich 2 Schlitze durch den Boden der Basis, wobei sich durch diese Schlitze das Klemmenpaar 16 und 17 der elektrothermischen Betätigungsvorrichtung erstreckt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist; diese Klemmen sind

von den 2 Sätzen der stationären Kontaktklemmen durch ein Paar, von Wände 18a/ 18b getrennt, die vom Basisboden aus nach oben verlaufen und den unteren Teil der Basis in 3 Abteile, wie in Fig. 3 gezeigt, unterteilen, um so die Sätze der Kontaktklemmen von dem Mittelklemmenpaar zu trennen und zu isolieren. Ein Paar von Kontaktvorrichtungen 20 und 22, eine für jeden Pol des Schalters, werden durch ihre seitlichen Arme auf der Wippvorrichtung der mittigen Kontaktklemme jedes Satzes, wie in Fig. 1 und 3 gezeigt, getragen, und können von dort in Eingriff mit jedem mit Abstand angeordneten stationären Kontakt verkippt werden, wie beispielsweise mit den Kontakten 12a oder 12 c im Falle einer Kontaktvorrichtung 20.

Die Betätigungsvorrichtung 24 ist ein Formglied mit einem Paar von entgegengesetzt gerichteten Zapfen 26a, 26b, wobei deren Unterseiten 26c und 26d wie in Fig. 5 gezeigt abgeschrägt sind, so daß die Betätigungsvorrichtung nach unten in die Basis gedrückt werden kann und die Zapfen in Löcher 6a, 6b der Basis einschnappen für eine begrenzte Schwenkbewegung innerhalb der Basis. Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, besitzt diese Betätigungsvorrichtung dünne Teile, um diese Zapfen herum, die in Verbindung mit den dünnen Wandteilen der Basis eine Elastizität vorsehen, so daß die Betätigungsvorrichtung in die Basis eingeschnappt werden kann. Diese Betätigungsvorrichtung ist mit einem Paar von Sacklöchern 28a, 28b, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, ausgestattet, die sich von entgegengesetzten Seiten aus nach oben erstrecken, um die Vorspannfedern und Kolben aufzunehmen, welche elastisch längs der Kontaktvorrichtungen 20 und 22 gleiten, um diese zu betätigen; eine Vorspannfeder 30 und ein Kolben 32 sind in Fig. 1 dargestellt. Wie in Fig. 5 gezeigt, befinden sich diese Sacklöcher in mit Abstand angeordneten Schenkelteilen 34a, 34b der Betätigungsvorrichtung, die einen großen Schlitz 36 dazwischen vorsieht, um für den noch zu beschreibenden elektrothermischen Mechanismus dazwischen Raum vorzusehen. Die Seite dieses Schlitzes 36, die nach unten verläuft, wenn der Schalter eingeschaltet ist, besitzt einen kurzen, herabstehenden Mantel 38, wie dies in Fig. 3 und 5 dargestellt ist, der durch das elektrothermische Element erfaßt wird, um den Schalter in seine Aus- oder Wechselposition zu betätigen. Diese Betätigungsvorrichtung ist ebenfalls mit Hinter- oder Unterscheidungen 40a,

40b ausgestattet, die sich horizontal über entgegengesetzte Außenwände davon erstrecken, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, um so einen Einschnapp-Betriebshebel 41 aufzunehmen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Der elektrothermische Mechanismus besteht aus einer elektrothermischen Einheit 42 und 2 Klemmen 16 und 17, um ferngesteuerten elektrischen Strom dorthin zu leiten. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist die elektrothermische Einheit 42 ein L-förmiges Bimetallglied 43 auf, welches mit seinem kürzeren Winkelteil 43a nach unten in eine Nut im Boden der Basis an einer Seite davon hineingepreßt ist, so daß sein längerer Winkelteil 43b sich horizontal über die Basis durch Schlitz 36 der Betätigungsvorrichtung erstreckt. Ein elektrisch isolierendes Fächenmaterial oder Band 44 mit einer Kleberückseite umgibt diesen horizontalen Teil des Bimetallglieds über einen großen Teil von dessen Länge hinweg, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, und eine elektrische Heizspule 46 ist auf diesem Isolierteil aufgewickelt, wobei Raum an einem Ende dieses Isolierbandes für einen End- oder Klemmenstreifen 48 übriggelassen wird, wobei es sich bei diesem Ende um das Ende des Bandes am nächsten zur rechtwinkligen Biegung des Bimetallelements handelt. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird ein vorgeformter U-förmiger End- oder Klemmenstreifen 48 um dieses Ende des Isolierbandes herum angeordnet, wobei ein Ende des Spulendrahtes um die Nuten an einem Ende davon herumgewickelt wird, und die Enden dieses Streifens werden sodann fest nach unten gepreßt, so daß der Klemmenstreifen die Bimetallanordnung umgibt und erfaßt. Das andere Ende dieser Spule ist mit dem Bimetall dadurch verbunden, daß man das andere Ende des Spulendrahts um eine kurze Zunge 43c herumwickelt, und zwar wie in Fig. 2 gezeigt, abgeschert und nach unten gebogen vom Bimetall benachbart zum entsprechenden Ende der Heizspule. Infolgedessen ist ein Ende der Spule elektrisch mit dem Klemmenstreifen 48 verbunden, während das andere Ende der Spule mit dem Bimetall in Verbindung steht, so daß die damit verbundenen Klemmen 16 bzw. 17 die elektrische Erregung sowohl des Bimetalls als auch der Heizspule in Serie ermöglichen.

Für den obigen Zweck besitzt der Befestigungsteil 43a des Bimetalls zwei mit Abstand angeordnete Vertikalrippen 43d, die darinnen ausgebildet sind, um Druckkontakt mit der Klemmen 17 herzustellen. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist die Klemme 7 mit einer ersten 90° Biegung und einer zweiten weniger als 90° aufweisenden Biegung 17a ausgestattet, so daß dann, wenn das Klemmenende durch das Loch in die Basis eingesetzt ist, ihr verbundenes Ende 17b gegenüber den Kanten oder Rippen 43d des Bimetalls für gute elektrische Verbindung vorgespannt ist.

Die Klemme 16 besitzt einen nach oben ragenden, vorgespannten Teil 16a mit einem darinnen ausgebildeten Vorsprung 16b, so daß dann, wenn das Klemmen- oder Anschlußende durch das Loch in der Basis eingesetzt wird, dieser Vorsprung 16b gegen den unteren Verlauf des Klemmenstreifens 48 drückt und so eine gute elektrische Verbindung mit der Heizspule herstellt.

Obwohl Fig. 1 einen Betätigungshebel 41 der Wippbauart darstellt, so können doch auch andere Hebelarten verwendet werden, wie beispielsweise ein Paddelhebel, ein Kipphebel oder dgl., wobei diese Hebel alternativ durch Einschnappen an der Befestigungsvorrichtung 24 angeordnet sein können.

In Fig. 1 ist der Schalter in seiner alternativen oder Wechselposition dargestellt. Diese Position kann eine Anzeigeposition oder dgl. sein, wenn Umschaltkontakte verwendet werden, oder aber die Kontaktklemmen 12a können weggelassen werden, um einen Aus-Schalter vorzusehen, und zwar in seiner Aus-Position. Wenn der Schalter aus der in Fig.. 1 gezeigten Position (gestrichelt auch in Fig. 2 dargestellt) in die "Ein-Position" gem. Fig. 2 umgeschaltet wird, so verschiebt sich der Mantel 38 der Betätigungsvorrichtung nach unten in eine Position direkt oberhalb oder in Berührung mit dem Bimetallelement. Obwohl der Betätigungshebel in Fig. 2 nicht gezeigt ist, erkennt man, daß normalerweise ein Betätigungshebel wie in Fig. 1 gezeigt, vorhanden 1st. Bei der in Fig. 2 gezeigten Position würde die mit dem Schalter verbundene Last erregt. Der Schalter kann, wie zuvor erwähnt, ganz normal von Hand eingeschaltet

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werden, und kann genauso normal von Hand durch den Wippknopf ausgeschaltet werden. Die Klemmen 16 und 17 sind normalerweise über einen entfernten Schalter mit einer Leistungsvsrsor= gung verbunden, die gesondert ist von der Quell©, welche Energie über die Schaltkontakte an die Last liefert. Diese gesonderte Leistung kann hinsichtlich ihrer Größe derart eingestellt werden, daß die Zeitverzögerung zwischen dem Schließen des entfernt gelegenen Schalters und der Betätigung des Schalters in seiner Aus- oder Wechsel- bzw. Alternativ-Position einstellbar ist.

Wenn es erwünscht ist, den Schalter in seine Wechselposition von einem entfernten Punkt aus zu schalten, so wird der entfernt gelegene Schalter geschlossen, um die Heisspule 46 zu erregen. Diese Spule erhitzt das Bimetall zusammen mit dem im Bimetall fließenden Strom und verbiegt das Bimetall nach oben in Fig» 2, wodurch der Mantel 38 erfaßt und nach oben gestoßen wird, um die Betätigungsvorrichtung 24 in ihrer Aus- oder Wechsel-Position gem. Fig. 1 zu verkippen.

Die Erfindung ist nicht auf das spezielle beschriebene bevorzugte Äusführungsbeispiel eines fernsteuerbaren elektrothermi=- sehen Betätigungsschalters beschränkt. Abwandlungen sind im Rahmen der Erfindung möglichο

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vors

Einen elektrischen Schalter mit einer Betätigungsvorrichtung 24, die normalerweise manuell betätigbar ist, um eine Lastschaltung zu schließen und zu öffnen, und zwar ausgestattet Mit einer elektrothermischen Vorrichtung 42 der Bauart mit Spule 46 und erwärmten Bimetallelement 43 verbunden mit Außenklemmen 16, 17, und zwar für die Erregung durch einen entfernten Schalter und eine Leistungsquelle zur Betätigung der manuellen Betätigungsvorrichtung 24 zurück in die Öffnungsposition ο

Claims

Ansprüche

/ 1.J Betätigungsschalter mit elektrothermischer Fernsteuerung unter Verwendung eines Isoliergehäuses 2, in dem Schaltkontakte(12a c, 20)angeordnet sind und mit einer im Gehäuse 2 angeordneten Betätigungsvorrichtung (24, 41)die manuell betätigbar ist, um die Kontakte 20 in eine erste, eine Lastvorrichtung erregende Position zu betätigen, und mit einer zweiten, die Lastvorrichtung enderregenden Position

gekennzeichnet durch

elektrothermisch^ Mittel 42, angeordnet: im Gehäuse 2 und von einem entfernt gelegenen Punkt aus steuerbar zur Bewegung der manuellen Betätigungsvorrichtung(24, 41) aus der ersten Position in die zweite Position.
2. Schalter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß

die elektrothermischen Mittel (42) eine Bimetallvorrichtung (43) aufweisen, die in dem Gehäuse (2) angeordnet ist und zwar im Eingriff mit der manuellen Betätigungsvorrichtung (24), wenn letztere sich in der ersten Position befindet und daß ferner ein Paar von Klemmen (16,17) sich vom Gehäuse (2) aus erstreckt, um die Bimetallvorrichtung (43) mit Steuermitteln an einem entfernt gelegenen Punkt zu verbinden.
3. Schalter nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallvorrichtung folgendes aufweist:

Ein langgestrecktes Bimetallelement (43) angeordnet in dem Gehäuse, eine Heizspule (46) in Warmeleitverbindung mit dem Bimetall (43), Mittel (43c) zur Verbindung eines Endes der Heizspule (46) mit einem" Endteil des Bimetallelements,

ein Paar von Klemmen oder Anschlüssen (16,17) zur Verbindung mit einer Fernsteuerstromquelle/

Mittel (48) zur Verbindung einer der Klemmen (16) mit dem anderen Ende der Heizspule,

und Mittel (17b) zur Verbindung der anderen Klemme mit dem anderen Endteil (43a) des Bimetallelements (43), so daß der zu den Klemmen kommende Strom sowohl durch die Heizspule als auch durch das Bimetallelement fließt.
4. Schalter nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Heizspule (46) einen Teil des Bimetallelements (43) mit einem elektrischen Isolator (44) dazwischen angeordnet, umgibt.
5. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche/ insbesondere Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel (48), die eine der Klemmen mit dem anderen Ende der Heizspule verbinden, einen Anschluß- oder Klemmenstreifen (48) aufweisen, der um den elektrischen Isolator (44) herum gequetscht ist, und daß der Draht am anderen Ende der Heizspule (46) um den Klemmenstreifen herum gewickelt ist.
6. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet , daß der Isolator (44) ein Band ist, welches eine klebende Rückseite besitzt, um das Anbringen desselben um einen Teil des Bimetallelements (43) herum zu erleichtern.