Überlastauslöser und Justierverfahren für denselben

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Überlastauslöser und ein Justierverfahren für denselben. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Justierverfahren nach Anspruch 1, sowie einen Überlastauslöser nach Anspruch 7.

Überlastauslöser werden in thermischen Schutzgeräten, wie beispielsweise Überlastrelais oder Leistungsschaltern, einge¬ setzt, um im Falle einer auftretenden Überlast den zu schüt¬ zenden Schaltkreis zu unterbrechen. Dazu ist beispielsweise in der IEC 60 947-4-1 vorgeschrieben, dass bei einer thermi- sehen Belastung mit dem 1,2-fachen des eingestellten Stroms über eine Zeitspanne von zwei Stunden der Überlastauslöser auslösen und dadurch der Schaltkreis unterbrochen werden muss.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines aus der DE 196 19 295 Al bekannten Überlastauslösers für thermische Schutzgeräte. Der Überlastauslöser umfasst dabei drei Bime¬ tallstreifen 1, eine mechanische Abgriffeinrichtung 2, sowie eine Auslöseeinrichtung 3. Die mechanische Abgriffeinrichtung 2 steht mit den Bimetallstreifen 1 direkt, und am Punkt 2λ unter Bildung eines Auslöseabstandes Δy mit einem Punkt 3 x der Auslöseeinrichtung 3 in Wirkverbindung. Durch eine Line¬ ar- oder Drehbewegung einer Einstelleinrichtung 4, die über einen Kontaktpunkt 5 mit der Auslöseeinrichtung 3 in Wirkver- bindung steht, ist die Lage eines Punktes 3X der Auslöseein¬ richtung veränderbar und somit der Auslöseabstand Δy ein¬ stellbar.

Im Betrieb des thermischen Schutzgerätes kommt es aufgrund der Belastung mit einem bestimmten Strom zu einer Ausbiegung der Bimetallstreifen 1 und damit zu einer Veränderung der La¬ ge des Punktes 2 x hin zur Auslöseeinrichtung 3. Diese Lage- Veränderung bestimmt somit letztendlich den für einen be¬ stimmten Auslösestrom einzustellenden Auslöseabstand. Ist der am thermischen Überlastauslöser angelegte Strom höher als der Auslösestrom, werden sich die Bimetallstreifen 1 aufgrund der thermischen Belastung soweit ausbiegen, dass der Punkt 2X der Abgriffeinrichtung 2 in die Nähe des Punkts 3* der Auslöse¬ einrichtung 3 kommt und damit die Auslöseeinrichtung ausge¬ löst und der Schaltkreis unterbrochen wird.

Toleranzen in den mechanischen Abmessungen der Abgriffein¬ richtung 2 und der Auslöseeinrichtung 3 und in der Ausbiegung der Bimetallstreifen 1 können dazu führen, dass für einen eingestellten Auslösestrom, der dazu äquivalente Auslöseab¬ stand nicht erreichbar ist und somit der Überlastauslöser nicht den geforderten Vorschriften entspricht. Entsprechende Maßnahmen und Ausführungsbeispiele zur Korrektur solcher To¬ leranzen sind bereits auch aus der DE 196 19 295 Al bekannt. So wird in der DE 196 19 295 Al vorgeschlagen, dass die Ein¬ stelleinrichtung 4 sowohl zur Einstellung des gewünschten Auslösestroms als auch zum Ausgleich von Toleranzen einge¬ setzt werden soll. Solche Einstelleinrichtungen weisen aber den Nachteil auf, dass der zulässige Einstellbereich in aller Regel nicht an das Ende eines möglichen Einstellbereichs der Einstelleinrichtung grenzt. Im späteren Betrieb des thermi- sehen Schutzgerätes kann ein Anwender dann aber, sei es unbe¬ absichtigt oder beabsichtigt, einen höheren Strom, als den zulässigen Nennstrom einstellen. Dies kann zu einer thermi¬ schen Überlastung des Überlastauslösers, und damit letztend¬ lich zum vorzeitigen Ausfall des thermischen Schutzgerätes führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Jus¬ tierverfahren sowie einen Überlastauslöser bereitzustellen, mit dem die Gefahr einer solchen thermischen Überlastung ver- mieden wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch das Justierverfahren für ei¬ nen thermischen Überlastauslöser mit den Merkmalen des An¬ spruchs 1, sowie durch einen Überlastauslöser mit den Merkma¬ len des Anspruchs 7.

Dadurch, dass mit dem erfindungsgemäßen Justierverfahren bei einem beliebigen, innerhalb des Einstellbereichs eingestell¬ ten, Auslösestrom der Auslöseabstand mittels einer Justier¬ einrichtung so justiert wird, dass der Kontaktpunkt in einem Toleranzbereich am Ende des Einstellbereichs zu liegen kommt, wenn ein für den Überlastauslöser maximal zulässiger Nennaus¬ lösestrom eingestellt wird, und dadurch, dass bei dem erfin¬ dungsgemäßen Überlastaufnehmer eine entsprechende Justiervor¬ richtung vorgesehen ist, mit der bei einem beliebigen, inner- halb des Einstellbereichs einstellbaren Auslösestrom der Aus¬ löseabstand so justierbar ist, dass der Kontaktpunkt in einem Toleranzbereich am Ende des Einstellbereichs zu liegen kommt, wenn ein für den Überlastauslöser maximal zulässiger Nennaus¬ lösestrom eingestellt wird, kann von einem Anwender im Be- trieb des thermischen Schutzgerätes kein wesentlich höherer Strom als der für das thermische Schutzgerät zulässige Nenn¬ strom einstellt werden. Somit wird eine thermische Überlas¬ tung des Überlastauslösers und damit ein vorzeitiger Ausfall oder eine Beeinträchtigung der Funktion des thermischen Schutzgerätes vermieden.

Bevorzugt erfolgt die Justierung des Auslöseabstands dadurch, dass eine materialspezifische Ausbiegung der Bimetallstreifen bei dem maximal zulässigen Nennauslösestrom ermittelt oder bewirkt wird, eine mechanische Sprungfunktion der Auslöseein¬ richtung ermittelt oder bewirkt wird, und in Abhängigkeit von der ermittelten oder bewirkten Ausbiegung und Sprungfunktion bei einem beliebigen, innerhalb des Einstellbereichs einge¬ stellten Auslösestrom der dazugehörige äquivalente Auslöseab- stand justiert wird. Somit kann anhand einmal ermittelter o- der in einem Testaufbau bewirkter Eigenschaften von einzelnen Teilen des Überlastaufnehmers der zu einem Auslösestrom dazu- gehörige äquivalente Auslöseabstand justiert werden. Insbe¬ sondere ist die Justierung dann besonders einfach, wenn die materialspezifischen Eigenschaften für eine Charge von Bime- tallstreifen einmal bekannt ist, so dass für diese Charge die Justierung des Auslösabstands des Überlastaufnehmers immer gleichbleibend erfolgen kann.

Vorzugsweise wird der Auslöseabstand so justiert, bzw. mit der Justiereinrichtung der Auslöseabstand so eingestellt, dass der Kontaktpunkt innerhalb des Toleranzbereichs genau am Ende des Einstellbereichs zu liegen kommt. Eine weitere, un¬ beabsichtigte oder auch beabsichtigte Erhöhung des Auslöse¬ stroms über den Nennstrom hinaus kann somit sicher ausge¬ schlossen werden.

Bevorzugt sollte der Toleranzbereich so festgelegt, das heißt so gewählt sein, dass bei einer Einstellung des Kontaktpunk¬ tes innerhalb dieses Toleranzbereichs ein Auslösestrom von höchstens dem 1,4-fachen des maximal zulässigen Nennauslöse- Stroms einstellbar ist. Im Allgemeinen kann eine solche Über¬ höhung des Auslösestroms noch toleriert werden, da sie noch zu keiner thermischen Überlastung des Überlastauslösers führt. Im späteren Betrieb ist somit in bestimmten Grenzen eine weitere Erhöhung des Auslösestroms über den Nennstrom hinaus möglich, so dass die Einstellung des maximal zulässi¬ gen Auslösestroms nicht schon von vornherein eng begrenzt ist.

Der Auslöseabstand wird justiert, indem die Lage eines Punk- tes der Abgriff und/oder Auslöseeinrichtung, mit dem diese über den Auslöseabstand mit der Auslöseeinrichtung und/oder Abgriffeinrichtung in Wirkverbindung steht, verändert wird. So kann insbesondere die Abgriff- und/oder die Auslöseein¬ richtung die Justiereinrichtung umfassen, wobei mit der Jus- tiereinrichtung die Lage des Punktes der Abgriff- bzw. Auslö¬ seeinrichtung, mit dem diese über den Auslöseabstand mit der Auslöse- bzw. Abgriffeinrichtung in Wirkverbindung steht, veränderbar ist. Damit kann beispielsweise durch geeignetes Ablängen der Abgriff- und/oder Auslöseeinrichtung, durch Stanzen von Lagerpunkten an entsprechenden Stellen der Ab¬ griff- und/oder Auslöseeinrichtung oder durch zusätzliche Schrauben, der Auslöseabstand justiert und damit der Auslöse- abstand für jeden Überlastauslöser individuell angepasst wer¬ den.

Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Justierverfahren dazu benutzt werden, um auf einfachste Art und Weise ein thermi¬ sches Schutzgerät zu justieren.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen derselben wer¬ den im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher be- schrieben. Es zeigen:

Fig.l eine Prinzipdarstellung eines Überlastauslösers,

Fig.2 eine Einstelleinrichtung des Überlastauslösers zur Einstellung des Auslösestroms,

Fig.3 ein Ablaufdiagramm für eine Ausbildung des erfin¬ dungsgemäßen Justierverfahrens,

Fig.4 eine erste Ausbildung des erfindungsgemäßen Über¬ lastauslösers mit abgelängtem Ende der Abgriffein¬ richtung,

Fig.5 eine zweite Ausbildung des erfindungsgemäßen Über- lastauslösers mit einem in seiner Länge einstellba¬ ren Ende der Abgriffeinrichtung.

Die bereits eingangs beschriebene Figur 1 zeigt eine Prinzip¬ darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Über- lastauslösers mit drei Bimetallstreifen 1, einer mechanischen Abgriffeinrichtung 2, einer Auslöseeinrichtung 3, einer Jus¬ tiereinrichtung 4, und einem Kontaktpunkt 5 zwischen Justier- einrichtung 4 und Auslöseeinrichtung 3. Über den Auslöseab- stand Δy an den beiden Punkte 2V und 3λ stehen die Abgriff¬ einrichtung 2 und die Auslöseeinrichtung 3 miteinander in Wirkverbindung.

Figur 2 zeigt eine detailliertere Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Einstelleinrichtung 4, so wie sie auch in der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann. Die Einstelleinrichtung 4 weist einen Einstellbereich E auf, in dem sich der Kontaktpunkt 5 bewegt. Im vorliegenden Aus¬ führungsbeispiel ist die Einstelleinrichtung 4 eine Excenter- scheibe, die über einen bestimmten Drehwinkelbereich eine de¬ finierte Steigungsfläche aufweist. Durch Drehen der Excenter- scheibe 4 wird der Kontaktpunkt 5 innerhalb des Einstellbe- reichs E auf der Steigungsfläche verschoben, wodurch über die in geeigneter Weise über Lagerpunkte 3X λ (in Fig. 4 und 5 dargestellt) fixierte Auslöseeinrichtung 3 eine Änderung der Lage des Punktes 3λ und damit eine Änderung des Auslöseab- stands Δy bewirkt wird. Somit kann im Einstellbereich E durch die Drehung der Einstelleinrichtung 4 eine definierte lineare oder aber auch eine nichtlineare Änderung und damit eine Verkleinerung oder eine Vergrößerung des Auslöseabstan- des Δy erreicht werden. Wird die Einstelleinrichtung 4 bei¬ spielsweise im Uhrzeigersinn über den Einstellbereich E hin- aus weiter verdreht, so kommt der Kontaktpunkt 5 in einen Be¬ reich zu liegen, der keine Steigung mehr aufweist, wodurch es bei einer weiteren Drehung zu keiner weiteren Änderung des Auslöseabstandes Δy kommt.

Neben der in Figur 1 und 2 exemplarisch gezeigten Excenter- scheibe 4 sind beispielsweise aus der EP 0 833 357 A2 weitere Ausführungen von Einstelleinrichtungen bekannt, die dasselbe bewirken wie die gezeigte Excenterscheibe 4. Da die Art der Einstelleinrichtung 4 letztendlich aber nicht wesentlich für die Erfindung ist, soll hier nicht weiter auf die verschiede¬ nen Ausführungsformen eingegangen werden. Das Wesentliche der vorliegenden Erfindung ist vielmehr, dass die Einstellein- richtung 4 so eingestellt wird, dass durch eine Drehbewegung oder auch eine Linearbewegung innerhalb des Einstellbereichs E ein für den jeweiligen eingestellten Strom äquivalenter Auslöseabstand Δy einstellbar ist und die Einstelleinrich- tung 4 zudem so eingestellt ist, dass der Kontaktpunkt 5 in einem Toleranzbereich ΔE am Ende des Einstellbereichs E zu liegen kommt, wenn ein für den Überlastauslöser maximal zu¬ lässiger Nennauslösestrom eingestellt wird. Somit ist sicher¬ gestellt, dass kein wesentlich höherer Strom als der für das thermische Schutzgerät zulässige Strom eingestellt werden kann.

Um den thermischen Überlastauslöser zu justieren, kann in ei¬ ner Ausbildung des erfindungsgemäßen Justierverfahrens bei- spielsweise in den nachfolgend beschriebenen Schritten vorge¬ gangen werden. In einem ersten Schritt wird die materialspe¬ zifische Ausbiegung der Bimetallstreifen 1 ermittelt oder be¬ wirkt. Dies geschieht üblicherweise dadurch, dass entweder die Ausbiegung einmalig ermittelt wird und der Wert dann für alle Bimetallstreifen 1 zumindest aus der gleichen Charge zur weiteren Justierung benutzt wird. Alternativ kann anstelle der Ermittlung bei der Fertigung des Überlastauslösers diese materialspezifische Ausbiegung bewirkt werden, indem bei¬ spielsweise der maximal zulässige Nennauslösestrom angelegt wird, so dass es zu einer maximalen Ausbiegung der Bimetall¬ streifen kommt. In einem anderen Schritt wird die mechanische Sprungfunktion der Auslöseeinrichtung 3 ermittelt oder be¬ wirkt. In einem weiteren Schritt wird die Einstelleinrichtung 4 dann noch so eingestellt, dass der Kontaktpunkt 5 im ToIe- ranzbereich ΔE zu liegen kommt. Abschließend wir dann in Ab¬ hängigkeit von der ermittelten oder bewirkten Ausbiegung und Sprungfunktion die Justiereinrichtung so verändert, dass der zu dem maximalen Auslösestrom äquivalente Auslöseabstand Δy erzielt wird. Der zuvor beschriebene Schritt der Justierung des Auslöseabstandes kann natürlich auch bei jedem anderen eingestellten Auslösestrom bzw. eingestellten Kontaktpunkt 5 erfolgen, da ja für jeden Auslösestrom bzw. Kontaktpunkt 5 der äquivalente Auslöseabstand Δy bekannt ist. Das erfin- dungsgemäße Ergebnis wird dabei durch eine entsprechende Be¬ rechnung erreicht

Erfolgt die Einstellung so, dass der Kontaktpunkt 5 für den maximal einstellbaren Auslösestrom genau am Ende des Ein¬ stellbereichs E und damit am Ende der Steigung der Excenter- scheibe 4 zu liegen kommt, so kann im späteren Betrieb durch ein weiteres Verdrehen der Einstelleinrichtung 4 kein höherer Strom eingestellt werden. Wird die Einstelleinrichtung 4 da¬ gegen so eingestellt, dass der Kontaktpunkt 5 im zulässigen Toleranzbereich ΔE zu liegen kommt, ist im späteren Betrieb des Überlastauslösers ein in Grenzen, hier ein bis zu 1,4- fach höherer Strom, einstellbar. Dieser noch zulässige höhere Strom und damit die Größe des zulässigen Bereichs ΔE ist da¬ bei bestimmt durch den Strom, bei dem es noch zu keiner ther¬ mischen Überlastung und damit zu einer thermischen Zerstörung des Überlastauslösers kommt.

Erfindungsgemäß erfolgt die Justierung des Auslösabstandes Δy auf den Wert des, einem eingestellten Auslösestroms zuge¬ ordneten äquivalenten Auslöseabstands, indem wie beispiels¬ weise in Figur 4 gezeigt, das Ende 2' der mechanische Ab¬ griffeinrichtung 2 die Justiereinrichtung J bildet, die in entsprechender Weise abgelängt wird. Alternativ kann, wie in Figur 5 gezeigt, das Ende 2X die Justiereinrichtung J bilden, die beispielsweise als Schraube ausgebildet in der Länge ein¬ stellbar ist. Entsprechende Maßnahmen können alternativ oder zusätzlich für die Auslöseeinrichtung 3 vorgesehen sein. Zu- dem könnte der Kontaktpunkt 5 selbst die Justiereinrichtung J bilden. Andere nicht dargestellte Ausführungen könnten bei¬ spielsweise darin bestehen, dass die Justiereinrichtung J selbst ein Teil der Abgriffeinrichtung 2 oder der Auslöseein¬ richtung 3 ist, und die Justierung dann dadurch erfolgt, dass beispielsweise die Lagerpunkte 2λ X oder 3X X entsprechend der zuvor ermittelten oder bewirkten Ausbiegung und Sprungfunkti- on an entsprechende Stellen der Abgriffeinrichtung 2 oder der Auslöseeinrichtung 3 hergestellt werden.