Schutzschaltgerät zur ifferenzstrom- und Unterspannungsauslösung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzschaltgerät zur Differenzstrom- und/oder Unterspannungsauslösung in Einbau- und Mobilausführung mit einer von Hand mechanisch einschalt¬ baren und elektromagnetisch auslösbaren Kontaktanordnung.

Bekannterweise werden derartige Schutzschalteinrichtungen als Vorschaltgeräte über eine oder mehrere Sensorleitungen mit zusätzlichen Elektroden innerhalb des Verbrauchers ver¬ bunden. Dieser Umstand macht ein spezielles Verbindungs¬ kabel zwischen beiden Teilen erforderlich und führt nur dann zu einer Auslösung, wenn ein Fehlerstrom über die Sensor- leitung(en) fließt. Eine Unterspannungs- und Freiauslösung sowie die Möglichkeit zur Überprüfung ihrer Funktionsfähig¬ keit weisen diese Geräte zumeist nicht auf.

Aus der EP o 189 493 B1 ist jedoch ein als Anschlußstecker für einen elektrischen Verbraucher ausgebildetes Fehlerstrom- Schutzschaltgerät bekannt, das eine Schaltkontaktanordnung enthält, die von Hand mittels Druckknopf über eine Schalt¬ mechanik allpolig zu betätigen und durch eine elektronische Differenzstrom- und Unterspannungsüberwachung elektromagne¬ tisch auslösbar ist. Weiterhin verfügt das Gerät über eine Prü einrichtung zur Kontrolle seiner Funktionsfähigkeit.

Dieses bekannte Vorschaltgerät verwendet jedoch eine relativ komplizierte Einschalt- und Auslösemechanik und muß dement¬ sprechend aufwendig hergestellt und montiert werden. Außer¬ dem bedingt der konstruktive Aufbau des Geräts die Bereit¬ stellung eines besonderen Gehäuses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Schutzschaltgerät in einzelne Baugruppen zu gliedern und auf engem Raum zu einer funktionsfähigen Einbau-Montageeinheit

zusammenzusetzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe basiert die Schaltmechanik eines Schutzschaltgeräts nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auf einem bedienungsseitig definiert verstellbaren Kopplungs¬ glied zwischen einem festen Gehäuseanschlag und einem druck- federbelasteten Tauchanker des elektromagnetischen Auslöse¬ organs in der Wirkung auf einen in Gegenrichtung druckfeder- belastet verstellbaren Kontaktträger durch ein mit diesem korrespondierendes Leerhub- bzw. Verklinkungsprofil.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der manuell und elektro¬ magnetisch zu betätigenden Schaltmechanik für die elektrische Kontaktanordnung des Schutzschaltgeräts ergibt sich fort¬ schrittlicherweise eine für sich selbständige und voll funk¬ tionsfähige Baugruppe von Einzelteilen, der sich die weiteren Teile des Geräts, - ebenso- zu Baugruppen zusammengefaßt - , in engen Grenzen beiordnen lassen, um insgesamt in ein kleine¬ res Gehäuse oder den entsprechenden Leerraum innerhalb eines beliebigen Elektrogerätes eingebaut werden zu können.

Besonderheiten und Weiterbildungen der Schaltmechanik des Schutzschaltgeräts sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 her¬ ausgestellt. Nach dem Merkmal des Anspruchs 2 ist das als zweiarmiger Schwenkhebel ausgebildete Kopplungsglied um eine Welle verschwenkbar in den Portsätzen der sich gegen eine Schraubendruckfeder am Gehäuse abstützenden Bedienungshandhabe gelagert. Dabei ist dieses Kopplungsglied nach den Merkmalen des Anspruchs 3 in Betätigungsrichtung mit einem ihm federnd angeformten Anschlagbügel versehen und weist in Gegenrichtung oberhalb der Drehlagerstelle eine dem Kontaktträgerquerschnitt entsprechende Ausnehmung auf. lϊach den Merkmalen des Anspruchs 4 ist die Einschalt- und Auslösemechanik mit dem Kontakt¬ träger zu einem Bauteil zusammengefaßt, dessen Gehäuse seit¬ lich unterhalb des vorstehend-aktiven Hebelarms des Kopplungs¬ gliedes das elektromagnetische Tauchankersystem trägt.

Die elektronische Einrichtung des Schutzschaltgeräts betref¬ fend, ist diese nach den Merkmalen des Anspruchs 5 mitsamt den Festkontaktstücken der Schaltstrecke, einer Hilfskontakt- anordnung für die Stromversorgung des Geräts und der Prüf¬ tastenkontakte auf einer gedruckten Leiterplatte angeordnet, welche als ein weiteres Bauteil mit der vorbeschriebenen Ein¬ schalt- und Auslösemechanik schal kontaktschlüssig zusammen¬ gesetzt und m ^' it den Anschlüssen der Erregerwicklung des elek¬ tromagnetischen Tauchankersystems stabilisierend verlötet werden kann. - Wenn die zusammengestellten Bauteile beispiels¬ weise in das Gehäuse eines gebräuchlichen Anschlußsteckers eingebaut und mit einer von den Bedienungshandhaben der Schutz¬ schalteinrichtung durchgriffenen Abdeckung versehen werden, so besteht außerdem die Möglichkeit, die oberhalb der Schalt¬ mechanik angeordnete Leiterplatte zusätzlich durch Verlötung mit den entsprechend nach oben verlängerten Anschlußfahnen der Steckerstifte innerhalb des Steckergehäuses zu haltern.

In der anliegenden Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung das in einen konturierten Winkelstecker eingebaute Schutzschaltgerät für den über ein Kabel angeschlossenen Ver¬ braucher dargestellt. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das zweipolige Gerät in der Ausschaltstellung; Fig. 2 eine Teildarstellung aus Fig. 1 bei vollständig eingedrückter Bedienungshandhabe; Fig. 3 die gleiche Darstellung (gem. Fig. 2) in der Einschaltstellung; Fig. 4 einen Querschnitt durch das Gerät (gem. Fig. 6) im Bereich der Schaltkontaktanordnung; Fig. 5 eine Teildarstellung der Hilfskontaktanordnung für die Stromversorgung der Elektronik; und Fig. 6 eine Draufsicht auf das geöffnete Gerät in vereinfachter Darstellung.

ie aus der schematischen Darstellung in Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist, wirkt die durch eine druckfederbelastete Be-

dienungshandhabe 1 manuell zu betätigende Schaltmechanik des zweipoligen Schutzschaltgeräts über das sich einerseits an einem festen Anschlag 2 des Gehäuseteils 3 elastisch abstüt¬ zende Kopplungsglied 4 andererseits auf den gegen Federkraft in die Erregerspule 5 eintauchenden Anker 6 des elektromagne¬ tischen Auslöseorgans ein. Dabei ist das mit der Bedienungs¬ handhabe 1 verstellbare Kopplungsglied 4 an zwei nach unten reichenden Fortsätzen derselben um eine Welle 7 schwenkbar ge¬ lagert. In seiner Betätigungsrichtung ist das Kopplungsglied 4 mit einem ihm als Federungselement angeformten Anschlagbügel 8 versehen. Zur Verklinkung mit dem in Gegenrichtung zu der Ein¬ schaltbetätigung druck ederbelastet verstellbaren Trägerteil 9 für die beweglichen Kontaktstücke 10 ist das verstell- und schwenkbare Kopplungsglied 4 "entlastungsseitig" mit einem Kurvenprofil versehen, in dessen konforme Ausnehmung 11 der Trägerteil 9 im unverschwenkten Zustand des Kopplungsgliedes 4 eingreifen kann, wogegen die Verschwenkung desselben infolge manueller Betätigung bis gegen den Anschlag 2 und bei erregtem Tauchankersystem gemäß der Darstellung in den Fig.n 2 und 3 der Zeichnung eine Verklinkung unterhalb des Kontaktträgerteils 9 und bei manueller Entlastung der Bedienungshandhabe 1 die Verstellung des letzteren und seiner Kontaktstücke 10 gegen die unterseitig auf der gedruckten Leiterplatte 12 angeord¬ neten Festkontaktstücke 13 zur Folge hat.

Als weiteres Bauteil des Schutzschaltgeräts trägt die Leiter¬ platte 12 außerdem die zur DifferenzStromüberwachung benötigte Elektronik, wie den besonders dargestellten Summenstromwandler 14 etc., zudem eine im Zuge der Einschaltbetätigung durch das Kopplungsglied 4 der Schaltmechanik geschlossene Hilfskontakt- anordnung 15 (gem. Fig. 5) für die Stromversorgung des Schutz¬ schaltgeräts, sowie eine von außen zu betätigende Prüfkontakt- anordnung 16, um dessen Funktionsfähigkeit kontrollieren zu können.

Die montagemäßige Anordnung der in Schaltmechanik und in Über¬ wachungselektronik gegliederten Bauteile innerhalb des hier als Ausführungsbeispiel gewählten Winkelsteckers betreffend,

schiebt sich die von oben in das offene Steckergehäuse 17 eingesetzte Schaltmechanik mittels ihres Gehäuseteils 3 form¬ schlüssig in das Oberteil des Steckergehäuses 17 ein und reicht dabei mit dem Magnet och der dem Gehäuseteil 3 fest angesetzten Erregerspule 5 des Tauchankersystems zwischen den verlängerten Anschlußfahnen der nach außen durchgreifenden Steckerstifte 18 bis auf den Boden des (konturierten) Einsteckteils am Stecker¬ gehäuse 17. Gemäß der Darstellung in den Fig.n 4 und 6 der Zeichnung fügt sich die mit dem Anschlußkabel 1 des Schutz¬ schaltgeräts verbundene Leiterplatte 12 und die von ihr ge¬ tragene Überwachungselektronik formgerecht in das Oberteil des Steckergehäuses 17 ein und gelangt dabei mit den Festkontakt¬ stücken 13 exakt über die beweglichen Kontaktstücke 10 der Schaltstrecke zu beiden Seiten der nach oben freistehenden Bedienungshandhabe 1, sowie mit der Hilfskontaktanordnung 15 (gem. Fig. 5) über den dafür mit einem Schaltnocken 20 ver¬ sehenen Hebelarm des Kopplungsgliedes 4 in Richtung Tauchanker¬ system. Zur Halterung der Leiterplatte 12 läßt sich dieselbe dann mit den sie in Kontaktbohrungen durchgreifenden Anschlüs¬ sen der Erregerspule 5 und mit den Anschlußfahnen der Stecker¬ stifte 18 verlöten. Anschließend kann man das fertigmontierte Schutzschaltgerät mit einer die Öffnungsrandung des Stecker¬ gehäuses 17 übergreifenden und an ihr verrastenden Abdeckkappe 21 verschließen, die stirnseitig von der Bedienungshandhabe 1 und einer auf die Prüfkontaktanordnung 16 an der Oberseite der Leiterplatte 12 einwirkenden Drucktaste 22 durchgriffen wird.

In dieser Ausführung ist das Schutzschaltgerät für den ange¬ schlossenen Verbraucher nach dem Einstecken in eine spannungs¬ versorgte Steckdose einschaltbereit. Bei manuellem Druck auf die Bedienungshandhabe 1 verstellt diese das an ihr schwenkbar gelagerte Kopplungsglied 4 in Betätigungsrichtung und schließt damit zunächst die Hilfskontaktanordnung 15 für die Stromver¬ sorgung der Überwachungselektronik des Geräts. Wenn dann das Kopplungsglied 4 unter Einbeziehung der Federung durch seinen Anschlagbügel 8 den festen Anschlag 2 am Gehäuseteil 3 der Schaltmechanik erreicht hat, dreht sich das Kopplungsglied 4 bei weiterem Eindrücken der Bedienungshandhabe 1 um seine

Lagerwelle 7 gegen den Tauchanker 6 im Inneren der Erreger¬ spule 5, so daß dieser unter dem Druck einer Ankerfeder schließlich auf den festeingebauten Magnetkern trifft.

Bei Freigabe der Bedienungshandhabe 1 und einem vorhandenen Fehler in_der Festinstallation, beispielsweise in Form einer Leiterunterbrechung, kehrt sich der vorbeschriebene Ablauf einfach um. Demgemäß schwenkt der Tauchanker 6 unter dem Druck seiner Ankerfeder das mit der eigenständig rückfedernden Be¬ dienungshandhabe 1 in die Ausgangsstellung zurückkehrende Kopplungsglied 4 sofort in seine anschlagfreie Lage und ver¬ hindert auf diese Weise seine Verklinkung mit dem Kontakt¬ trägerteil 9- Bei Erreichen der Endstellung unterbricht dann das Kopplungsglied 4 die Hilfskontaktanordnung 15 und schaltet damit auch die Überwachungselektronik vom Versorgungsnetz ab.

Im fehlerfreien Zustand der Anlage wird die Erregerspule 5 da¬ gegen über die Hilfskontaktanordnung 15 mit Spannung versorgt, so daß ihr Tauchanker 6 angezogen bleibt. Damit gelangt bei Entlastung der Bedienungshandhabe 1 zunächst die Abfederung des Kopplungsgliedes 4 durch seinen Anschlagbügel 8 zur Wirkung und schwenkt dasselbe in die VerklinkungsStellung mit dem Kon¬ taktträgerteil 9, so daß dieser von der stärker gefederten Be¬ dienungshandhabe 1 gegen die Kraft der schwächeren Kontakt¬ öffnungsfeder mitgenommen wird, bis seine beiden Kontaktstücke 10 auf die Festkontaktstücke 13 an der Unterseite der Leiter¬ platte 12 treffen, womit das Schutzschaltgerät für den über das Kabel 19 angeschlossenen Verbraucher eingeschaltet und betriebsbereit ist.

Im Pehlerfall wird durch einen in unzulässiger Größe zur Erde abfließenden Teilstrom über den Summenstromwandler 14 die von der Leiterplatte 12 getragene elektronische Schaltungsanord- nung aktiviert, womit die Stromversorgung der Erregerspule 5 des Tauchankersystems unterbrochen und von diesem die Ver¬ klinkung zwischen dem Kopplungsglied 4 und dem Kontaktträger¬ teil 9 aufgeschlagen wird. Demzufolge drückt die Kontaktöff¬ nungsfeder den Kontaktträgerteil 9 wieder in die Ausnehmung

11 des Kurvenprofils auf Seiten des Kopplungsgliedes 4 und öffnet hiermit die Schaltkontaktstrecke 10/13, während die Bedienungshandhabe 1 gegenläufig in die Ausschaltstellung zurückfährt.

Zum Ausschalten des Schutzschaltgerätes genügt es, dasselbe mit seinen beiden Steckerstiften 18 einfach aus der Netzsteck¬ dose zu ziehen oder nur kurzzeitig die Prüftaste 22 zu be¬ tätigen und dadurch- einen Fehlerstrom zu simulieren, der das Schutzschaltgerät - wie bei einem Defekt - auslösen läßt und - nach dessen Beseitigung - eine erneute Wiedereinschaltung erforderlich macht.

Darüber hinaus läßt sich die hier als Beispiel dargebotene Ausführung des Schutzschaltgeräts bei Bedarf an Stelle der 2-poligen Anschlußvorkehrung ebenso auch mit einem 3-poligen Anschluß und Rund- oder Flachstiften eines anderen Steck¬ verbindungssystems ausrüsten.