Installationsschaltgerät mit einer Doppelunterbrechung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät mit einer Doppelunterbrechung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gattungsgemäße Installationsschaltgeräte, beispielsweise Motorschutzschalter, weisen wenigstens einen Polstrompfad auf, umfassend zwei feststehende Kontaktstücke und zwei auf einer beweglichen Kontaktbrücke angeordnete, bewegliche Kontaktstücke, durch die ein Polschalter mit zwei Kontakten und doppelter Unterbrechung gebildet ist . Die Kontaktbrücke wird dabei durch einen Drücker in öffnungsrichtung und durch eine Kontaktdruckfeder in Schließrichtung beaufschlagt. Weiter umfassen gattungsgemäße Installationsschaltgeräte einen elektromagnetischen Auslöser, dessen Anker bei Auftreten eines Kurzschlussstroms in dem Polstrompfad sowohl über den Drücker die Kontaktbrücke in öffnungsrichtung aufschlägt, als auch die Verklinkungsstelle eines Schaltschlosses entklinkt, so dass das Schaltschloss über einen Wirkhebel die Kon- taktbrücke dauerhaft entgegen der Kontaktdruckfeder öffnend beaufschlagt.

Unmittelbar nach dem Aufschlagen der Kontaktbrücke und damit dem Unterbrechen des Kurzschlussstromes in dem Polstrompfad bricht der elektrodynamische Rückstoß des elektromagnetischen Auslösers zusammen und die Kontaktbrücke wird durch die Kraft der Kontaktdruckfeder wieder in Schließrichtung auf ihre Schließstellung hin be- aufschlagt.

Aufgrund der größeren Trägheit des aus dem Schaltschloss und dem Wirkhebel gebildeten mechanischen Systems, verglichen mit der geringeren Trägheit des den Anker und den Drücker umfassenden mechanischen Systems, eilt der Wirkhebel zur dauerhaften Offenhaltung der Kontakte durch das Schaltschloss der Drückerbewegung nach. Denn nach dem Entklinken des Schaltschlosses dauert es eine gewisse Zeit, bis der Wirkhebel von dem Schaltschloss in öffnungsrichtung beaufschlagt wird, und danach vergeht wiederum eine gewisse Zeit, bis der Wirkhebel die als Auslöseweg bezeichnete Strecke zwischen seiner Ruheposition und seinem Angriffspunkt an dem Drücker zu-

rückgelegt hat. Aus konstruktiven Gründen ist ein gewisser Auslöseweg des Wirkhebels nicht zu vermeiden, da der Drücker und der Wirkhebel im Ruhezustand ein gewisses Spiel benötigen.

Unter ungünstigen Bedingungen kann es dabei vorkommen, dass die Kontakte durch die Kontaktdruckfeder bereits wieder geschlossen wurden, bevor das Schaltschloss über den Wirkhebel und den Drücker eine dauerhafte öffnung bewirken kann. Man spricht dann vom Auftreten eines Kontaktprellens, welches unerwünscht ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät mit verbessertem dynamischen Verhalten bei der Kurzschlussstrom- Unterbrechung unter Vermeidung von Kontaktprellen zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät mich den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß nimmt der Drücker über ein Mitnahmeteil beim Aufschlagen der Kontaktbrücke den Wirkhebel in Richtung auf seinen Angriffspunkt an dem Drücker hin mit, so dass der Auslöseweg des Wirkhebels verkürzt ist. Wenn es nach dem Entklinken des Schaltschlosses der Wirkhebel dann in öffnungsrichtung beaufschlagt wird, so befindet er sich bereits nahe an seinem Angriffspunkt an den - sich dann bereits wieder durch die Kraft der Kontaktdruckfeder in Schließrichtung zurück bewegenden - Drücker. Dadurch kann er nach dem Entklinken des Schaltschlosses mit einer sehr geringen Zeitverzögerung an seinem Angriffspunkt auf den Drücker einwirken und diesen dauerhaft in der öffnungsposition halten, bevor noch die Kontaktbrücke durch die Rückstellkraft der Kontaktdruckfeder in Schließrichtung in ihre Schließstellung bewegt wird und dadurch die Kontakte vorzeitig geschlossen würden. Ein Kontaktprellen kann dadurch verhindert werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wirkt dabei das Mitnahmeteil mit dem freien, den Drücker an dem Angriffspunkt beaufschlagenden Ende des Wirkhebels zusammen. Dazu kann der Drücker einen ersten, einen unteren Anschlag für das freie Ende des Wirkhebels bildenden Absatz aufweisen. Der Angriffspunkt des Wirkhebels an dem Drücker ist dann an diesem ersten Absatz.

Vorteilhafterweise kann der Drücker einen zweiten, einen oberen Anschlag für das freie Ende des Wirkhebels bildenden Absatz aufweisen. Wenn der Drücker durch den Anker

in öffnungsrichtung geschlagen wird, kann er dann mit dem oberen Anschlag das freie Ende des Wirkhebels in Richtung auf den ersten Absatz hin mitnehmen.

Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der zweite Absatz als wulstartige Anformung an dem freien, von dem Anker beaufschlagten Ende des Drückers ausgebildet ist. Weiter ausgebildet kann diese vorteilhafte Ausführungsform dadurch sein, dass der Drücker in den Bereich zwischen dem ersten und den zweiten Absatz in Form einer etwa zylinderförmigen Röhre oder eines zylindrischen Bolzens mit einem geringeren Durchmesser als der übrige Teil des Drückers ausgebildet ist.

Entsprechend kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der Wirkhebel an seinem freien, den Drücker beaufschlagenden Ende ein mit dem Mitnahmeteil korrespondierendes Anlenkteil aufweisen. Dieses Anlenkteil kann eine den Drücker ösenartig umgebenden, U-förmige Ausnehmung an dem freien Ende des Wirkhebels sein. Die Ausnehmung kann den Drücker im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Absatz zumindest teilweise umfassen, so dass der Bewegungsbereich des Wirkhebels auf die- se Strecke begrenzt ist.

Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Figur 1 : ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes mit einem erfindungsgemäßen Drücker in der Ruhestellung,

Figur 2: eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drückers gemäß Figur 1 ,

Figur 3: ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes kurz nach Auftreten eines Kurzschlussstroms,

Figur 4: ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes bei maximaler Auslenkung der Kontaktbrücke in öffnungsrichtung,

Figur 5: ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes bei rückläufiger Bewegung der Kontaktbrücke in Richtung ihrer Schließstellung, sowie

Figur 6: ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes bei dauerhafter öffnung durch das Schaltschloss über den Wirkhebel.

In den Figuren 1 bis 6 sind jeweils gleiche oder gleichwirkende Elemente oder Baugruppen jeweils mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät 1 mit einem Polstrompfad 2 zwischen einer Eingangsklemme 3 und einer Ausgangsklemme 4. Es könnte sich beispielsweise um einen Polstrompfad eines dreipoligen Motorschutzschalters handeln, dessen andere beiden Polstrompfade entsprechend aufgebaut sind.

Der Polstrompfad 2 umfasst zwei feststehende Kontaktstücke 5,6 und zwei auf einer beweglichen Kontaktbrücke 7 angeordnete bewegliche Kontaktstücke 8,9, durch die eine Kontaktstelle 10 mit Doppelunterbrechung gebildet ist. Die Kontaktbrücke 7 wird durch eine Kontaktdruckfeder 11 in Schließrichtung, siehe Richtungspfeil S, beaufschlagt. Durch einen Drücker 12, der an der der Kontaktdruckfeder 11 gegenüberliegenden Seite der Kontaktbrücke 7 angreift, kann diese in öffnungsrichtung, siehe Rich- tungspfeil O, beaufschlagt werden.

Der Polstrompfad 2 umfasst noch einen thermischen Auslöser 113 und einen elektromagnetischen Auslöser 13 mit einem Anker, der im Falle eines in dem Polstrompfad 2 auftretenden Kurzschlussstromes aufgrund eines elektrodynamischen Rückstoßes über den Drücker 12 die Kontaktbrücke 7 in öffnungsrichtung aufschlägt, angedeutet durch die Wirklinie 14. Gleichzeitig wirkt der Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 im Kurzschlussfall auch auf ein Schaltschloss 15 und entklinkt dessen Verklinkungsstelle, angedeutet durch die Wirklinie 16, so dass das Schaltschloss 15 im entklinkten Zustand über einen Wirkhebel -17, angedeutet durch die Wirklinie 18, den Drücker 12 dauerhaft in öffnungsrichtung der Kontaktbrücke 7 beaufschlagt.

Die Funktion des thermischen Auslösers 113, der im Falle eines überstromes ebenfalls auf das Schaltschloss 15 wirkt, angedeutet durch die Wirklinie 114, ist im Prinzip bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Der thermischer Auslöser 113 ist hier nur der Vollständigkeit halber mit dargestellt.

Bei dem mechanischen System umfassend das Schaltschloss 15 und den Wirkhebel 17 kann es sich beispielsweise um ein Kniehebelsystem mit einer zweistufigen Verklin-

kung handeln. Der Wirkhebel 17 ist als Doppelarmhebel ausgebildet, dessen erster, von dem Schaltschloss 15 beaufschlagter Hebelarm 171 und dessen zweiter, mit dem Drücker 12 zusammenwirkender Hebelarm 172 einen stumpfen Winkel miteinander bilden und in einer ortsfesten Drehachse 173 drehbar gelagert ist, wodurch der Wirkhe- bei 17 als Umlenkhebel wirkt.

Das gerade beschriebene mechanische System hat eine gewisse mechanische Trägheit, wodurch, wenn keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden, nach dem Entklin- ken eine gewisse Zeit, beispielsweise 2 bis 5 ms, vergehen würde, bevor der Wirkhebel 17 mit dem freien Ende seines zweiten Armes 172 auf den Drücker 12 trifft, um diesen dauerhaft in öffnungsrichtung zu beaufschlagen. Demgegenüber ist die Zeit bis zum direkten Aufschlagen der Kontaktbrücke 7 durch den Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 viel kürzer, sie beträgt beispielsweise nur 1 ms. Dadurch könnte es, wenn keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden, passieren, dass die Kontaktbrücke 7 durch die Rückstellkraft der Kontaktdruckfeder 11 bereits wieder in ihre Ausgangsstel- lung in der Schließposition zurück gedrückt und die Kontaktstelle 10 dadurch wieder geschlossen wird, bevor noch der Wirkhebel 17 mit dem freien Ende seines zweiten Armes 172 den Drücker und damit die Kontaktbrücke 7 dauerhaft in öffnungsstellung beaufschlagen kann.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen, die ergriffen werden, um das zu verhindern wer- den im folgenden beschrieben.

Wie in der Schnittdarstellung der Figur 2 zu sehen, ist der Drücker 12 insgesamt ein längs erstrecktes Bauteilen mit in etwa einer zylindrischen oder quaderförmigen Grundform. Er umfasst zwei fest miteinander verbundene Teile, einen Schieber 19 und einen an diesen Schieber 19 fest angeformten Schlagstift 20. In einer schlitzartigen öffnung 21 (siehe Figur 2) in dem Schieber 19, die nach unten zur Schmalseite des Schiebers 19 hin durch einen Steg 25 verschlossen sein kann, ist die Kontaktbrücke 7 in ihrer Schließ - beziehungsweise in ihrer öffnungsrichtung verschieblich geführt.

In der öffnung 21 des Schiebers 19 ist ein oberer Anschlag 23 für die Kontaktbrücke 7 gebildet.

Der Wirkhebel 17 trägt an dem freien Ende seines zweiten Hebelarmes 172 eine U- förmige Ausnehmung 174, welche den Schlagstift 20 des Drückers 12 ösenartig umgibt. über die U-förmige Ausnehmung 174 ist somit der Wirkhebel 17 an dem Drücker 12 beweglich angelenkt. An dem übergang des Schiebers 19 auf den Schlagstift 20 weist der Drücker 12 einen ersten, einen unteren Anschlag für das freie Ende 174 zweiten Hebelarms 172 des Wirkhebels 17 bildenden Absatz 24 auf.

An dem freien Ende des Schlagstiftes 20 weist der Drücker einen zweiten, einen oberen Anschlag für das freie Ende 174 des zweiten Hebelarms 172 des Wirkhebels 17 bildenden Führungsabsatz 28 auf. Der Führungsabsatz 28 ist hier als Kante an einem an dem freien Ende des Schlagstiftes 20 angebrachten Mitnahmeteil 29 ausgeführt. Das Mitnahmeteil 29 ist hier eine wulstartige Anformung an dem freien Ende des Schlagstiftes 20. Es könnte auch eine angeformt Platte oder ein ähnliches Konstruktionselement sein. Die Wirkung dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist die folgende. Denn in dem Polstrompfad 2 ein Kurzschluss auftritt, siehe Figur 3, so schlägt der Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 auf den Führungsabsatz 28, angedeutet durch den Kraftpfeil I in Verbindung mit der Wirklinie 14. Durch diesen Kraftstoß wird der Drücker 12 in seine öffnungsrichtung O geschlagen, wobei er über den Anschlag 23 die Kontaktbrü- cke 7 mitnimmt, so dass dadurch die festen Kontaktstück für 5,6 von den beweglichen Kontaktstücken 8,9 getrennt werden und die Kontaktstelle 10 insgesamt geöffnet wird. Die Kontaktbrücke 7 drückt bei ihrer Abwärtsbewegung dabei die Kontaktdruckfeder 11 zusammen.

Durch die Verschiebung des Drückers 12 in öffnungsrichtung gelangt der Führungsab- satz 28 an in dem Schlagstift 20 des Drückers 12 in Kontakt mit der U-förmigen Ausnehmung 174 an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 des Wirkhebels 17, wodurch der Führungsabsatz 28 also zum Anschlag für das freie Ende des zweiten Hebelarmes 172 wird.

Nach öffnung der Kontaktstelle 10 bricht der elektrodynamische Rückstoß in dem e- lektromagnetischen Auslöser 13 zusammen und der Kraftstoß auf den Drücker 12 verschwindet. Aufgrund der Massenträgheit des Drückers 12 setzt dieser jedoch seine Bewegung in öffnungsrichtung O fort, siehe Figur 4. Dabei nimmt er den Wirkhebel 17

über die U-förmige Ausnehmung 174 an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 mit, wodurch der Wirkhebel 17 ein Stück weit im Uhrzeigersinn verdreht wird.

Nach dem die Kontaktbrücke 7 ihre maximale Auslenkung in öffnungsrichtung erreicht hat, wird sie durch die Rückstellkraft der Kontaktdruckfeder 11 wieder in Schließrich- tung gedrückt, siehe Figur 5. Der Wirkhebel 17 bleibt dabei zunächst in derjenigen Position, in die er durch den Führungsabsatz 28 des Schiebers 12 in dessen unterster Umkehrposition gebracht worden war.

Bei der Rückstellungsbewegung des Schiebers 12 nähert sich dadurch der erste Absatz 24, welcher an dem Schieber 12 als unterer Anschlag für die U-förmige Ausneh- mung 174 an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 des Wirkhebels 17 fungiert, diesem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172.

Wenn der Schieber 12 sich nun noch weiter in Schließrichtung bewegen würde, so würde er über den ersten Absatz 24 den Wirkhebel 17 entgegen dem Uhrzeigersinn wieder in Richtung auf dessen Ausgangsposition zu verdrehen. Doch inzwischen ist die trägheitsbedingte Verzögerung zeigt des Schaltschlosses 15 abgelaufen, und das

Schaltschloss übt über eine an sich bekannte mechanische Vorrichtung eine Kraft F auf den ersten Hebelarm 171 des Wirkhebels 17 aus, wodurch dieser im Uhrzeigersinn gegenüber seiner Ausgangsposition verdreht bleibt.

Da die U-förmige Ausnehmung 174 an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 des Wirkhebels 17 zu diesem Zeitpunkt bereits im Kontakt mit dem ersten Absatz 24 an den Drücker 12 steht, wird nun der Drücker 12 durch die Kraft F des Schaltschlosses 15 über den Wirkhebel 17 unmittelbar in seiner öffnungsposition dauerhaft gehalten, so dass dadurch nun die Kontaktstelle 10 dauerhaft geöffnet ist, siehe Figur 6.

Ohne den Führungsabsatz 28 an dem Drücker 12 würde bei Einsetzen der Wirkung der Kraft F von dem Schaltschloss 15 der Wirkhebel 17 sich erst noch aus seiner Ruheposition soweit verdrehen müssen, dass sein freies Ende mit den ersten Absatz 24 an den Drücker 12 in Anschlag gelangt. Die dadurch bedingte zusätzliche Verzögerungszeit wird durch die erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Drückers im Zusammenwirken mit der U-förmigen Ausnehmung 174 an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 vermieden.

Die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte U-förmige Ausnehmung an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 172 im Zusammenwirken mit der stiftförmigen Ausgestaltung

des Drückers 12 im Bereich des Schlagstiftes 20 ist nur eine von vielen denkbaren Möglichkeiten, um die erfindungsgemäße Funktion des Mitnehmens des Wirkhebels 17 in Richtung auf seinen Angriffspunkt 24 an dem Drücker 12 hin zu realisieren. Dem Fachmann fallen sicherlich eine Reihe weiterer Ausführungsmöglichkeiten ein, um die- se erfindungsgemäße Funktion zu realisieren. Beispielsweise könnte das freie Ende des zweiten Hebelarmes 172 des Wirkhebels 17 balkenförmig gestaltet sein und in einem in Längsrichtung des Drückers 12 an korrespondierender Position angebrachten Schlitz zwischen einer oberen und einer unteren Anschlagposition verlaufen. Der Schieber kann mit dem Schlagstift 20 oder dem vorerwähnten Schlitz einstückig als Spritzgussteil hergestellt sein. Er könnte aber auch aus zwei Teilen bestehen, im einfachsten Fall aus einem Unterteil und einer in dieses Unterteil eingeschraubten Kopfschraube, welche dann als Schlagstift mit Führungsabsatz wirkt.

Alle dem Fachmann nach Offenbarung der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Funktion geläufigen Realisierungsmöglichkeiten sollen selbstverständlich von der Erfin- düng mit umfasst sein.

Bezugszeichenliste

1 Installationsschaltgerät

2 Polstrompfad

3 Eingangsklemme

4 Ausgangsklemme

5, 6 Feststehende Kontaktstücke

7 Bewegliche Kontaktbrücke

8,9 Bewegliche Kontaktstücke

10 Kontaktstelle

11 Kontaktdruckfeder

12 Drücker

13 Elektromagnetischer Auslöser

14 Wirklinie

15 Schaltschloss

16 Wirklinie

17 Wirkhebel

18 Wirklinie

19 Schieber

20 Schlagstift

21 öffnung

23 Anschlag für die Kontaktbrücke

24 Erster Absatz

28 Führungsabsatz

29 Mitnahmeteil

113 Thermischer Auslöser

114 Wirklinie

171 Erster Hebelarm

172 Zweiter Hebelarm

173 Drehachse

174 U-förmige Ausnehmung

O öffnungsrichtung

S Schließrichtung

I Kraftstoß

K Kraft