DE1083413B - Thermischer UEberstromausloeser - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Überstromauslöser mit einer am freien Ende mit einem Kontakt versehenen Kontaktfeder und einer Bimetallfeder, die mit Hilfe eines Kippstückes, das zwei gegenüberliegende V-förmige Aussparungen aufweist, die Kontaktfeder in die Ein- und in die Ausschaltstellung schwenkt. Bei diesen als Schnappschalter ausgebildeten Überstromauslösern erfolgt das öffnen und Schließen der Kontakte ruckartig, um Funkenbildung zu vermeiden. Es sind Überstromauslöser dieser Art bekanntgeworden, bei denen die Kontaktfeder als Dreizungenfeder ausgebildet ist. Die mittlere Zunge besteht aus zwei Teilen, deren innere Enden in V-förmige Aussparungen eines Kippstückes eingreifen. Im Bereich dieses Kippstückes sind die beiden äußeren Zungen der Dreizungenfeder S-förmig gebogen, wodurch eine Schnappwirkung hervorgerufen wird. An ihrem freien Ende weist die Dreizungenfeder einen Kontakt auf, der sich in der Einschaltstellung in Anlage an dem Kontakt einer Bimetallfeder befindet. Bei Überstrom wird durch eine Heizwicklung die Bimetallfeder so erwärmt und durchgebogen, daß die Dreizungenfeder im Bereich ihres Kontaktes angehoben wird. Beim Anheben der Dreizungenfeder wird der längere Teil der mittleren Zunge mitgenommen, so daß dieser längere Teil einen spitzen Winkel mit dem kürzeren Teil der mittleren Zunge bildet. Infolge der besonderen Ausbildung der äußeren Zungen übt der längere Teil der mittleren Zunge einen Druck auf das Kippstück aus, so daß dieses um die innere Kante des kürzeren Teiles der mittleren Zunge geschwenkt und dadurch die Schnappwirkung der Dreizungenfeder ausgelöst wird, wodurch eine Trennung der Kontakte erfolgt. Dieser bekannte Schalter hat den Nachteil, daß die Dreizungenfeder einen komplizierten Bauteil darstellt, wodurch die Herstellung dieses Schalters erschwert und der Schalter selbst verteuert wird.

Es ist auch ein Überstromschalter bekannt, der eine Bimetallfeder und eine Kontaktfeder besitzt. Die Bimetallfeder weist eine Aussparung auf, in die die Kontaktfeder eingreift. Zwischen dem frei beweglichen Ende der Kontaktfeder und dem Ende der Aussparung der Bimetallfeder ist eine Schraubenfeder angeordnet, die sich einerseits an der Bimetallfeder und andererseits an der Kontaktfeder abstützt. Sobald sich bei Erwärmung der Bimetallstreifen durchbiegt, gelangt nach Überschreiten der Totpunktlage die Schraubenfeder zur Wirkung und biegt hierbei die Kontaktfeder schlagartig so durch, daß der Kontakt der Kontaktfeder von dem Gegenkontakt abgehoben und der gesamte Stromkreis unterbrochen wird. Um hierbei eine einwandfreie Schnappwirkung zu erzielen, ist die Schraubenfeder entsprechend stark ausgebildet.

Thermischer überstromauslöser

Anmelder:

Ellenberger & Poensgen G. m. b. H.,
Altdorf bei Nürnberg

Dadurch werden auf die Kontaktfeder relativ große Knickkräfte ausgeübt, die eine entsprechend starke Durchbiegung der Kontaktfeder hervorrufen. Es besteht bei diesem Schalter die Gefahr, daß infolge der großen Wechselbeanspruchungen der Kontaktfeder die Lebensdauer des Schalters stark herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen als Schnappschalter wirkenden thermischen Überstromauslöser der oben bezeichneten Art zu schaffen, der in einfacher Weise hergestellt werden kann und bei dem die beweglichen Teile, nämlich die Kontaktfeder und die Bimetallfeder, relativ kleine Bewegungen ausführen, um die Lebensdauer des Schalters zu erhöhen und bei dem ein einwandfreies schnelles Trennen und ein verzögertes Schließen der Kontakte erzielt wird. Insbesondere soll eine Verzögerung des Schließvorganges dann erreicht werden, wenn sich die Kontakte durch Überstrom oder Erwärmung von außen selbsttätig geöffnet haben und nach einer gewissen Zeit wieder selbsttätig schließen sollen. Die Erfindung strebt weiterhin an, den thermischen Überstromauslöser derart zu gestalten, daß er auch für Drehstrom Verwendung finden kann und drei Phasen auftrennt, falls in einer dieser Phasen ein Überstrom auftritt. Als Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Kippstück mit seinen V-förmigen Aussparungen frei schwingend auf den Enden der Kontaktfeder und der Bimetallfeder gelagert ist und daß die Kontaktfeder unter Vorspannung in die entsprechende V-förmige Aussparung eingreift. Da das Kippstück zwischen den Enden der beiden genannten Federn liegt, bildet das Ende der Bimetallfeder den Drehpunkt des Kippstückes. Mit dem Auslenken der Bimetallfeder unter Erwärmung in einer Richtung und Abkühlung in der anderen Richtung erfährt der Drehpunkt des Kippstückes eine Verlagerung, wobei ein Umkippen in die eine oder andere Stellung dann

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erfolgt, wenn die geradlinige Verbindung von Bimetallfeder und Kontaktfeder über das Kippstück eine Abwinkelung erfährt.

Dadurch, daß das Kippstück frei schwingend vorgesehen ist und ein starrer Drehpunkt fehlt, läßt sich eine gewisse Verzögerung einstellen, indem das Erreichen des Kippunktes nicht automatisch ein Umschlagen in die andere Endstellung mit sich bringt. Die geradlinige Verbindung der beiden Federn bleibt nämlich über einen gewissen Schwenkbereich erhalten. Das Umkippen des Kippstückes aber läßt die Kontaktfeder in der einen oder anderen Richtung ausschwenken, also aus der Schließ- in die Offenstellung oder aus der Offen- in die Schließstellung gelangen. Dabei ist es gleichgültig, ob das Verschwenken der Bimetallfeder durch die Erwärmung einer Heizwicklung bei Überstrom erfolgt oder ob auf den Auslöser unmittelbar eine Wärmequelle einwirkt, bei der es sich beispielsweise um die Wicklungen eines Motors handeln kann.

Als Werkstoff für das Kippstück wird vorteilhafterweise IsolierwerkstofE verwendet, um von vornherein die Kontaktfeder gegenüber der Bimetallfeder zu isolieren. Hierbei weist mindestens die Aussparung, in welche die Bimetallfeder eingreift, eine Blecharmierung auf, deren Verwendung zur Verminderung des Verschleißes des aus Isolierstoff bestehenden Kippstückes beiträgt. Die Blecharmierung ist auch insofern von Bedeutung, weil sich die Bimetallfeder erwärmt, gegebenenfalls in einem solchen Maße, daß diese sich nachteilig auf den verwendeten Isolierstoff auswirkt, wenn es sich beispielsweise um die für solche Zwecke üblichen Kunststoffe handelt.

Um die Kippbewegung zu verzögern und um so vorab zu bestimmen, welche Kippkraft von der Bimetallfeder zur Betätigung des Auslösers aufzubringen ist, kann das Kippstück gemäß weiterer Erfindung mit einem Bremskörper verbunden sein, der bei der Pendelbewegung mindestens in einer Richtung auf die Gegenbremsfläche aufläuft. Er kann, um eine Bremsung in der einen Richtung zu bewirken, einen,. .-Bremsbügel tragen, der entgegen der Kraft einer Feder nur in der einen Pendelrichtung verschwenkbar ist. Dies hat zur Folge, daß der Bremsbügel z. B. beim Abschaltvorgang ausweicht, nicht dagegen beim Schließen der Kontakte. Dabei wird nämlich eine zusätzliche Reibung erzeugt. Diese verlangt, daß sich das Bimetall in viel stärkerem Maße abkühlen muß, also nach der kalten Seite eine größere Kraft aufbringen muß, bis der Kippunkt erreicht wird. Dabei ist der Reibungsfaktor durch die Länge der Lauffläche bestimmt, womit auch ein Maß für die Rückschaltzeit gegeben ist. Wird nämlich die Lauffläche verlängert, dann dauert es entsprechend länger, bis bei der Bewegung der Bimetallfeder der Kippunkt erreicht ist.

Nach der Erfindung ist die Gegenbremsfläche zum Bremskörper vorzugsweise im Auslösergehäuse an diesem angeordnet. Selbstverständlich kann die Gegenbremsfläche beispielsweise auch am Deckel des Gehäuses vorgesehen sein, womit sich eine spiegel- 6u bildliche Anordnung des Kippstückes ergibt. Für die Verlängerung oder Verkürzung der Lauffläche nach der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der die Gegenbremsfläche aufweisende Teil des Auslösergehäuses in seiner Lage in bezug auf den Bremskörper des Kippstückes verstellbar ist.

Es ist nun gegebenenfalls auch wünschenswert, daß die Kontakte des Auslösers in geöffneter Stellung auch dann festgehalten werden, wenn die Bimetallfeder abgekühlt ist und normalerweise erneut ein Schließen der Kontakte veranlaßt würde. Hierzu kann vorgesehen sein, daß eine mit einer Auslösetaste lösbare Sperre bei geöffnetem Kontakt an der Kontaktfeder angreift. Die Sperre hält also die Kontaktfeder in der Offenstellung, und die Kontaktfeder gelangt selbsttätig in die Schließstellung durch die Kippbewegung des Kippstückes, die dadurch möglich wird, daß die Kontaktfeder von der Sperre durch Betätigen der Auslösetaste freigegeben wird.

Der Auslöser nach der Erfindung kann dadurch als ein dreipoliges Relais für Drehstrommotoren od. dgl. verwendbar gemacht werden, daß drei Stromauslöser hintereinander in einem Gehäuse mit einem gemeinsamen Kippstück angeordnet werden. Auch bei diesem Auslöser kann eine einzige Sperre vorgesehen sein, die an einer der drei Kontaktfedern angreift und durch eine Auslösetaste lösbar ist. Soll der Auslöser ausschließlich thermisch arbeiten, so ist es zweckmäßig, Maßnahmen zu treffen, die das Wirksamwerden der Wärme, beispielsweise der einer Motorwicklung, zulassen. Hierzu kann das Auslösergehäuse auf einer Seite durch eine mit Durchbrächen versehene Platte abgedeckt sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen thermischen Überstromauslöser nach der Erfindung bei geschlossenen Kontakten,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der

Fig. 1,

Fig. 3 das Kippstück nach der Erfindung mit Bremskörper,

Fig. 4 den Auslöser nach Fig. 1 bei geöffneten Kontakten,

Fig. 5 das Auslösergehäuse von der Unterseite her,

Fig. 6 das Auslösergehäuse von der Oberseite in schaubildlicher Darstellung und

Fig. 7 in schematischer Darstellung den Auslöser nach der Erfindung in dreipoliger Ausführung.

In den Fig. 1 bis 6 ist das Gehäuse des Stromauslösers mitl und dessen Deckplatte mit 2 bezeichnet, in der Durchbrüche 3 vorgesehen sind, die eine Abfuhr der Wärme von innen nach außen oder das Eindringen von Wärme von außen nach innen zulassen, falls der Auslöser rein thermisch arbeiten soll. An der Stelle 4 ist die Kontaktfeder 5 befestigt, die an ihrem freien Ende 6 den Kontakt 7 trägt. Der Kontakt 7 arbeitet mit dem Kontakt 8 der zweiten Kontaktfeder 9 zusammen, die an der Stelle 10 befestigt ist und der mit Hilfe der Schraube 11 eine gewisse Vorspannung gegeben werden kann. Ferner ist im Inneren des Gehäuses 1 an der Stelle 12 die Bimetallfeder 13 befestigt, die mit der Heizwicklung 14 umwickelt ist. Die Heizwicklung 14 ist wie die Kontaktfeder 5 an der Stelle 4 stromleitend mit der Anschlußschraube 15 verbunden (Fig. 6). An die Kontaktschraube kann ein getrennter Stromkreis angeschlossen werden. Das freie Ende 16 der Bimetallfeder trägt die Schraubel7, über die die leitende Verbindung der Heizwicklung 14 mit dem Bimetallstreifen hergestellt ist, wobei der Bimetallstreifen über seine Befestigung 12 zur Anschlußschraube 18 führt (Fig. 6). Daneben befindet sich die dritte Anschlußschraube 19, mit deren Hilfe die zweite Kontaktfeder 9 an der Stelle 10 befestigt ist.

Zwischen den freien Enden 6 und 16 der Kontaktfeder 5 und der Bimetallfeder 13 liegt das im Querschnitt doppeltrapezförmige Kippstück 20, in dessen für das Einspannen in den den Federn 5 und 13 zugeordneten Stirnflächen die Einkerbungen 21 und 22 vorgesehen sind. Die Einkerbung 22 ist durch das

Blechstück 23 armiert. Diese Armierung ist vorgesehen, damit an dem Kippstück 20 aus Kunststoff kein Verschleiß auf Grund der Erwärmung der Bimetallfeder 13 auftritt.

Oberhalb der Kontaktfeder 5 ist die Sperrfeder 24 an der Stelle 25 am Gehäuse 1 befestigt, die mit ihrem Haken 26 unter die Kontaktfeder 5 greift, wenn diese in die Lage gemäß Fig. 4 gelangt. Dazu ist in der Kontaktfeder 5 unterhalb der Sperre 24 der Durchbruch 27 vorgesehen. Ein Lösen der Sperre 24 ist durch die Auslösetaste 28 möglich, die entgegen der Kraft der Feder 29 auf die Sperre 24 niedergedrückt werden kann, wobei der Haken 26 von der Kontaktfeder 5 gelöst wird. Das Kontaktstück 20 ist im einzelnen in Fig. 3 dargestellt. An einem Stirnende trägt das Kippstück 20 den Bremskörper 30 mit dem Bremsbügel 31, der entgegen der Kraft der Feder 32 aufwärts verschwenkt werden kann. Er arbeitet mit der Gegenbremsfläche 33 im Gehäuse zusammen (Fig. 1 und 4). Die Größe der Gegenbremsfläche 33 kann dadurch eine Vergrößerung oder Verkleinerung erfahren, daß sie an dem mit 34 bezeichneten Schieber vorgesehen ist, dessen Verschiebung nach Fig. 1 von rechts nach links und umgekehrt mittels der Spindel 35 erfolgen kann, die bei 36 im Gehäuse 1 gelagert ist. Als Verdrehsicherung greift der Schieber 34 in die Aussparung 37 (Fig. 4 und 7). Die Deckplatte 2 ist auf dem Gehäuse 1 durch Hohlniete 38 festgehalten, durch die Befestigungsschrauben gezogen werden können, um den Auslöser an einem Gerät an der gewünschten Stelle zu befestigen.

Die Arbeitsweise des Überstromauslösers nach Fig. 1 bis 6 ist folgende:

Gewöhnlich befinden sich die Kontakte 7 und 8 entsprechend Fig. 1 in der Schließstellung, wobei die aufeinander zu gerichteten Enden 6 und 16 der Kontaktfeder 5 und der Bimetallfeder 13 aneinander vorbei gerichtet sind und das Kippstück 20 in bezug auf die Richtung der Federn 5 und 13 schräggestellt ist. Tritt ein Überstrom auf, der die Heizwicklung 14 erwärmt, die eine Erwärmung der Bimetallfeder 13 verursacht, oder wird die Bimetallfeder direkt durch den durchfließenden Strom erwärmt oder erfolgt eine Erwärmung der Bimetallfeder von außen her, so wird sie nach unten durchgebogen. Dabei verschiebt sich langsam der am freien Ende 16 der Bimetallfeder 13 in der Einkerbung 22 liegende Kippunkt des Kippstückes 20 so lange, bis die Enden 6 und 16 der Federn zusammen mit der Mittellinie des Kippstückes 20 auf einer Geraden liegen. Bei einem weiteren Durchbiegen der Bimetallfeder 13 führt dies zu einem schlagartigen Umkippen des Kippstückes 20, wodurch der Kontakt 7 in die Lage gemäß Fig. 4 gelangt. Ist eine Sperre 24 vorhanden, so wird durch diese die Kontaktfeder 5 in der Stellung nach Fig. 4 gehalten.

Bei der beschriebenen Kippbewegung des Kippstückes 20 ist der Bremsbügel 31 über die Gegenbremsfläche 33 hinweggeglitten. Da der Bremsbügel 31 infolge der Feder 32 federnd nachgiebig ist, konnte die Kippbewegung nahezu reibungslos erfolgen. Ist eine Sperre 24 nicht vorhanden, so tritt nach der Unterbrechung der Kontakte 7 und 8 entsprechend Fig. 4 eine Abkühlung der Bimetallfeder 13 auf. Diese schwenkt langsam aufwärts in die Ausgangslage zurück. Bei diesem Aufwärtsschwenken wird auch das Kippstück 20, weil es frei schwingend zwischen den Federenden 6 und 16 liegt, mit aufwärts verschoben. Die Mitnahme des Kippstückes bedeutet eine Verzögerung des Umkippvorganges des Kippstückes 20. Eine weitere Verzögerung ergibt sich dadurch, daß der Bremsbügel 31 bei dieser Bewegung unnachgiebig auf der Gegenbremsfläche 33 aufläuft, deren eingestellte Länge die Verzögerungszeit mitbestimmt. Erst mit dem Abgleiten des Bremsbügels 31 von der Gegenbremsfläche 33 kann das Kippstück 20 nach Erreichen des Kippunktes, wenn also die Federenden 6 und 16 sowie die Mittellinie des Kippstückes 20 in einer Geraden liegen, in die Stellung gemäß Fig. 1 zurückkippen, wobei sich die Kontakte 7 und 8 selbsttätig schließen.

Ist eine Sperre 24 mit Auslösetaste 28 vorhanden, dann erfolgt ebenfalls eine Abkühlung der Bimetallfeder 13; die jedoch wirkungslos bleibt, weil die Kontaktfeder 5 von der Sperre 24 gehalten ist. Wird durch Niederdrücken der Auslösetaste 28 die Sperre 24 von der Kontaktfeder 5 gelöst, federt diese in die Kontaktschließstellung zurück, und diese Bewegung erfolgt ruckartig durch das Zusammenwirken mit der Federkraft der Bimetallfeder 13 über das Kippstück 20.

Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Überstromauslöser nach der Erfindung als dreipoliges Relais für Drehstrommotoren.

Die bei dem Überstromauslöser nach Fig. 1 bis 6 vorhandenen Bauteile sind bis auf das nicht dargestellte Gehäuse 1 mit Deckel 2 sowie das Kippstück 20 mit Bremskörper 30 und Gegenbremsfläche 33 sowie Sperre 24 mit Auslösetaste 28 dreifach vorhanden. Die einzelnen Kontaktfedern 5 und 9 mit ihren Teilen sowie die Bimetallfedern 13 liegen hintereinander unter Zwischenschaltung des einzigen gemeinsamen Kippstückes 20. Die Ausnehmung 27 ist nur in der einen Kontaktfeder 5 vorgesehen, da die Sperre 24 nur an einer einzigen Kontaktfeder angreift. Das Kippstück 20 ist außerdem etwa dreimal so lang wie dasjenige nach Fig. 1 bis 4, was sich durch das Hintereinandersetzen dreier Auslöser ergibt.

Wie Fig. 7 zeigt, kann das Kippstück 20 zwischen die Enden 6 und 16 der Federn 5 und 13 nachträglich von der einen oder anderen Seite eingeschoben werden. Es ist klar zu ersehen, daß dadurch eine außerordentlich einfache Montage gewährleistet ist, vor allem dann, wenn das Kippstück 20 von der Öffnungsseite des Gehäuses 1 eingeschoben wird. In diesem Falle ist abweichend von Fig. 1 bis 4 der Bremskörper 30 entsprechend Fig. 7 spiegelbildlich am anderen Ende des Kippstückes 20 angeordnet, so daß der Bremskörper 30 an der Deckplatte 2 des Gehäuses anliegen würde. An der Deckplatte 2 ist dann auch die Gegenbremsfläche 33 fest oder verstellbar vorgesehen.

Das Kippstück 20 besitzt abweichend von vielen bekannten Auslösern mit Sprungkontakt keinen Festpunkt, wodurch sich sehr große Rückschaltzeiten erzielen lassen. Ferner ist beim Gegenstand der Erfindung die Möglichkeit gegeben, eine Verzögerung dadurch herbeizuführen, daß die Bimetallfeder eine größere Kraft ansammeln muß, bis sie in die Lage schwenken kann, in der der Kippunkt erreicht ist und ein Umkippen des Kippstückes auftritt, was ein Ausschwenken des Endes 6 der Kontaktfeder 5 und damit ein Trennen der Kontakte 7 und 8 oder ein Zusammenführen derselben zur Folge hat.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Thermischer Überstromauslöser mit einer am freien Ende mit einem Kontakt versehenen Kontaktfeder und einer Bimetallfeder, die mit Hilfe eines Kippstückes, das zwei gegenüberliegende V-förmige Aussparungen aufweist, die Kontakt-

feder in die Ein- und in die Ausschaltstellung schwenkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippstück (20) mit seinen V-förmigen Aussparungen (21,22) frei schwingend auf den Enden (6,16) der Kontaktfeder (5) und der Bimetallfeder (13) gelagert ist und daß die Kontaktfeder (5) unter Vorspannung in die entsprechende V-förmige Aussparung (21) eingreift.

2. Uberstromauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippstück (20) aus Isolierwerkstoff besteht und mindestens die V-förmige Aussparung (22), in welche die Bimetallfeder (13) eingreift, eine Blecharmierung (23) aufweist.

3. Uberstromauslöser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippstück (20) mit einem Bremskörper (30) verbunden ist, der bei der Pendelbewegung mindestens in einer Richtung auf eine Gegenbremsfläche (33) aufläuft.

4. Uberstromauslöser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskörper (30) einen Bremsbügel (31) trägt, der entgegen der Kraft einer Feder (32) nur in der einen Pendelrichtung verschwenkbar ist.

5. Uberstromauslöser nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenbremsfläche (33) zum Bremskörper (30) im Auslösergehäuse (1) an diesem angeordnet ist.

6. Uberstromauslöser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gegenbremsfläche (33) aufweisende Teil (34) des Auslösergehäuses (1) in seiner Lage in bezug auf den Bremskörper (30) des Kippstückes (20) verstellbar ist.

7. Uberstromauslöser nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Auslösetaste (28) lösbare Sperre (24) bei geöffnetem Kontakt (7) an der Kontaktfeder (5) angreift.

8. Uberstromauslöser nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch drei hintereinander in einem Gehäuse angeordnete Stromauslöser mit einem gemeinsamen Kippstück.

9. Uberstromauslöser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Sperre (24) vorgesehen ist, die an einer der drei Kontaktfedern (5) angreift und durch eine Auslösetaste (28) lösbar ist.

10. Uberstromauslöser nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösergehäuse (1) auf einer Seite durch eine mit Durchbrüchen (3) versehene Platte (2) abgedeckt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften;
Britische Patentschrift Nr. 749305;
USA.-Patentschrift Nr. 2 505 689.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©I 009 530/428 6.60