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Die Erfindung bezieht sich allgemein
auf Schalter und insbesondere auf einen Schalter, der eine thermisch-magnetische
Auslöseeinheit
verwendet, die einen Überschnappmechanismus
hat zum Entriegeln des Schalter-Betätigungsmechanismus und ein
Auslöse-Flaggensystem,
das zwischen einer Kurzschlussauslösung und einer Überstromauslösung unterscheidet.
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Schalter sorgen üblicherweise für einen Schutz
gegen dauerhaften Überstrom
und gegen sehr hohe Ströme,
die durch Kurzschlüsse
erzeugt werden. Diese Schutzart ist in vielen Schaltern durch eine
thermisch-magnetische Auslöseeinheit
mit einem thermischen Auslöseabschnitt,
der den Schalter bei andauernden Überstromzuständen auslöst, und einen
magnetischen Auslöseabschnitt
ausgebildet, der den Schalter bei Kurzschlusszuständen auslöst.
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Um den Schalter auszulösen, muss
die thermisch-magnetische Auslöseeinheit
einen Betätigungsmechanismus
aktivieren. Wenn er aktiviert ist, trennt der Betätigungsmechanismus
zwei Hauptkontaktstücke,
um den Stromfluss in dem geschützten Kreis
zu unterbrechen. Übliche
Auslöseeinheiten
wirken direkt auf den Betätigungsmechanismus,
um den Betätigungsmechanismus
zu aktivieren. In gegenwärtigen
Konstruktionen von thermisch-magnetischen
Auslöseeinheiten
enthält
der thermische Auslöseabschnitt
ein Bimetallstreifen (Bimetall), der sich bei einer vorbestimmten
Temperatur biegt. Der magnetische Auslöseabschnitt enthält einen
Anschlag, der um ein stromführendes
Band herum angeordnet ist, und einen Hebel, der nahe dem Anschlag
angeordnet ist und in Richtung auf den Anschlag gezogen wird, wenn
hohe oder Kurzschlussströme
durch das stromführende
Band hindurchfließen.
Die Kraft, die durch den Bimetall oder den He bel hervorgerufen wird,
und die Strecke, über
der er sich bewegen muss, können
unzureichend sein, um den Betätigungsmechanismus
direkt auszulösen.
Ein üblicher Weg,
um dieses Problem zu lösen,
besteht darin, ein Verriegelungssystem als eine zusätzliche
Energiequelle zu verwenden. Der Nachteil eines derartigen Verriegelungssystems
ist jedoch die Verwendung von Verriegelungsflächen, die sich bei wiederholter Verwendung
verschlechtern.
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Weiterhin kann ein Schalter mit einer
thermisch-magnetischen
Auslöseeinheit
durch drei Ereignisse ausgelöst
werden, nämlich: Überstrom, Kurzschluss
und Erdfehler. Es ist wichtig den Grund zu wissen, aufgrund dessen
ein Schalter ausgelöst hat.
Eine Unterscheidung der Gründe
zum Auslösen gestattet
dem Benutzer zu ermitteln, ob der Schalter sofort rückgesetzt
werden kann, wie im Falle eines Überstroms,
oder nur nach sorgfältiger
Inspektion des Stromkreises, wie es bei einem Kurzschluss oder Erdfehler
der Fall ist.
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Bekannte Schalter-Auslösemechanismen haben
dieses Problem durch die Verwendung von Flaggen gelöst, die
durch Fenster hindurch sichtbar sind, die in dem Gehäuse des
Schalters angeordnet sind. In derartigen Auslösemechanismen erscheint eine
Flagge in dem einen Fenster beim Auftreten eines Überstromzustandes,
während
eine andere Flagge in einem anderen Fenster beim Auftreten eines
Kurzschlusszustandes erscheint. Diese Lösung arbeitet gut für Auslöseeinheiten,
die einen inaktiven Bimetall haben. Das heißt, für Auslöseeinheiten, bei denen der
Bimetall keinen elektrischen Strom führt, sondern an einem stromführenden
Band befestigt ist. Diese Lösung
kann jedoch für
unbestimmte Anzeigen sorgen, wenn sie mit einer Auslöseeinheit
verwendet wird, die einen aktiven Bimetall hat. Das heißt, wenn
sie mit einer Auslöseeinheit
verwendet wird, bei der der Bimetall elektrischen Strom führt. Wenn
ein derartiger aktiver Bimetall verwendet wird, ist es während eines
Kurzschlussereignisses möglich,
dass zusätzlich
zu dem magnetischen Auslöseabschnitt
der Bimetall sich ebenfalls bewegt, um die Überstromflagge freizugeben,
was dazu führt,
dass sowohl die Kurz schluss- als auch Überstromflaggen gezeigt werden
und somit für
den Benutzer eine unbestimmte Anzeige geliefert wird.
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Erfindungsgemäß enthält ein Schalter-Auslösemechanismus
ein überzentrierendes
Federauslösegestänge. Die
Auslöseeinheit
besteht aus einem Auslösestab
mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel. Der Auslösestab ist
in dem Gehäuse
um eine erste Drehachse drehbar angebracht, wobei sich der erste
Schenkel neben einem Bimetall befindet, der innerhalb des Schalter-Auslösemechanismus
angebracht ist. Ein Verbindungsstück mit einem dritten Schenkel
und einem vierten Schenkel ist in dem Gehäuse um eine zweite Drehachse
drehbar angebracht. Der zweite Schenkel ist schwenkbar mit dem dritten
Schenkel des Verbindungsstückes
durch einen bewegbaren Stift in Eingriff, der in einen Schlitz in
dem Auslösestab
verschiebbar ist. Der vierte Schenkel des Verbindungsstückes ist
durch einen bewegbaren Stift mit einem Schieber schwenkbar in Eingriff.
Ein Schiebervorsprung, der von dem Schieber nach außen vorsteht,
ist zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Schiebers
angeordnet. Weiterhin ist das Verbindungsstück in einer ersten Richtung
um die zweite Drehachse vorgespannt, wenn die Auslöseeinheit
in einem Rücksetzzustand ist,
und in einer zweiten Richtung um die Drehachse vorgespannt, wenn
der Auslösestab
um die erste Drehachse gedreht wird, wodurch der Schieber in eine
Wechselwirkung mit dem Auslösehebel
des Schalter-Betätigungsmechanismus
gedrückt
wird.
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Weiterhin wird gemäß der Erfindung
ein verbessertes Auslöseanzeigesystem
bereitgestellt, das einen zweistückigen
Auslösestabmechanismus
aufweist. In diesem System wird eine sichtbare Bestätigung des
Grundes der Auslösung
geliefert. Dieses System enthält
einen zweiten Auslösestab
mit einem fünften
und einem sechsten Schenkel. Der zweite Auslösestab ist in dem Gehäuse um eine
dritte Drehachse drehbar angebracht. Ein zweites Verbindungsstück mit einem
siebenten Schenkel und einem achten Schenkel ist in dem Gehäuse um eine
vierte Drehachse drehbar angebracht. Der sechste Schenkel ist durch
einen bewegbaren Stift mit dem siebenten Schenkel des zweiten Verbindungsstückes schwenkbar
in Eingriff. Der achte Schenkel des zweiten Verbindungsstückes ist
durch einen bewegbaren Stift mit einem zweiten Schieber schwenkbar
in Eingriff. Ein Schiebervorsprung, der sich von dem zweiten Schieber
nach außen
erstreckt, ist zwischen dem dritten Ende und dem vierten Ende von
dem zweiten Schieber angeordnet. Weiterhin ist das zweite Verbindungsstück in einer
ersten Richtung um die vierte Drehachse vorgespannt, wenn die Auslöseeinheit
in einem Rücksetzzustand
ist, und in einer zweiten Richtung um die vierte Drehachse vorgespannt, wenn
der zweite Auslösestab
um die dritte Drehachse gedreht wird, wodurch der zweite Schieber
in eine Wechselwirkung mit dem Auslösehebel von dem Schalter-Betätigungsmechanismus
gedrückt
wird.
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Das Schaltergehäuse enthält ein Fenster, das in dem
Gehäuse
an einer geeigneten Stelle angeordnet ist, damit ein Benutzer einen
Positionsindikator betrachten kann und somit die schnelle Ermittlung
der Auslöseart
ermöglicht,
die aufgetreten ist. Um eine Auslösung zu identifizieren, die
durch einen Überstromzustand
bewirkt ist, wird ein Überstrom-Indikator
mit dem ersten Auslösestab
verwendet, wobei der Indikator die bimetallische Kraft abtastet,
die auf den wärmeempfindlichen
Bimetall ausgeübt
wird. Um eine Auslösung
zu identifizieren, die durch einen Kurzschlusszustand bewirkt ist,
wird ein Kurzschluss-Indikator
mit dem zweiten Auslösestab
verwendet, wobei der Indikator die Magnetkraft abtastet, die auf
den verbesserter Indikator des Auslösestabsystems ausgeübt wird.
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Die Erfindung wird nun mit weiteren
Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von
Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht von einem Schalter,
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2 ist
eine auseinandergezogene Ansicht von dem Schalter gemäß 1,
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3 ist
eine Darstellung des Schalters gemäß 1, der die Federauslöseeinheit verwendet,
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4 ist
eine Darstellung des zweistückigen Auslöseanzeige-Auslösestabsystems,
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht
von der zweiten Auslösestabverbindung
gemäß 4 und
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht
von dem Positionsindikator- und Flaggensystem gemäß 4.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
von einem bekannten Formgehäuseschalter 9 allgemein gezeigt.
Schalter dieser Art haben ein isoliertes Gehäuse 11 und eine Mittelabdeckung 12,
die die Komponenten des Schalters 9 unterbringen. Ein Handgriff 20,
der sich durch einen Deckel 14 erstreckt, gibt einer Person
die Möglichkeit,
den Schalter 9 auf "Ein" zu schalten, um
eine geschützte
Schaltungsanordnung zu speisen (gezeigt in 3), den Schalter auf "Aus" zu
schalten, um die geschützte
Schaltung zu trennen (nicht gezeigt), oder den Schalter nach einem
Fehler auf "Rücksetzen" zu schalten (nicht
gezeigt). Wenn der Schalter auf "Ein" ist, sind zwei elektrische
Kontaktstücke 142 und 162 geschlossen,
wodurch ein Stromfluss durch den Schalter 9 beibehalten
wird. Mehrere Bänder 156 und 35 erstrecken
sich ebenfalls durch das Gehäuse 11 zum
Verbinden des Schalters 9 mit den Leitungs- und Lastleitern
der geschützten
Schaltungsanordnung. Der Schalter 9 in 1 zeigt eine typische dreiphasige Konfiguration, aber
die Erfindung ist selbstverständlich
nicht auf diese Konfiguration begrenzt, sondern kann auch auf andere
Konfigurationen angewendet werden, wie beispielsweise ein-, zwei-
oder vierphasige Schalter.
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Gemäß 2 ist der Handgriff 20 an einem Schalter-Betätigungsmechanismus 10 befestigt.
Der Schalter-Betätigungsmechanismus 10 ist
mit einer mittleren Kassette 16B und durch einen Antriebsstift 18 mit äußeren Kassetten 16A und 16C verbunden. Die
Kassetten 16A, 16B und 16C sind zusammen
mit dem Schalter-Betätigungsmechanismus 10 in
ein Unterteil 2 eingebaut und sind darin durch die Mittelabdeckung 12 gehalten.
Die Mittelabdeckung 12 ist mit dem Unterteil durch irgendwelche
geeigneten Mittel verbunden, beispielsweise Schrauben 26,
eine Schnapppassung (nicht gezeigt) oder eine Klebeverbindung (nicht
gezeigt). An der Mittelabdeckung 12 ist ein Deckel 14 durch
Schrauben 28 befestigt.
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Eine thermisch-mechanische Auslöseeinheit 22 ist
in dem Gehäuse 11 eingeschlossen
und weist Bänder 23A, 23B und 23C auf,
die vorzugsweise an den Kassettenbändern 19A, 19B und 19C mit Schrauben 24A, 24B und 24C befestigt
sind. Obwohl hier Schrauben gezeigt sind zum Verbinden der Auslöseeinheitsbänder 23 mit
den Kassettenbändern 19, sind
auch andere Verfahren möglich,
die üblicherweise
bei der Fertigung von Schaltern verwendet werden, wie beispielsweise
Löten bzw.
Schweißen.
Die Auslöseeinheit 22 ist
zusammen mit den Kassetten 16 in das Unterteil 2 eingebaut.
Die Bänder 23A, 23B und 23C leiten
Strom von der Energiequelle zu der geschützten Schaltungsanordnung.
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Der interne Betätigungsmechanismus 160 der
Auslöseeinheit 22 ist
in 3 gezeigt. Die Auslöseeinheit 22 besteht
aus einem Auslösestab
(erster Auslösestab) 30 mit
einem ersten Schenkel 33 und einem zweiten Schenkel 64.
Der Auslösestab 30 ist
in dem Gehäuse 11 durch
eine erste Drehachse 32 drehbar angebracht. Ein Verbindungsstück (erste Verbindung) 34 ist
in dem Gehäuse 11 durch
eine zweite Drehachse 36 drehbar angebracht. Das Verbindungsstück 34 enthält einen
dritten Schenkel 88 und einen vierten Schenkel 90,
die beide von der zweiten Drehachse 86 ausgehen. Der zweite
Schenkel 64 des Auslösestabes 30 ist
mit dem dritten Schenkel 88 des Verbindungsstückes 34 schwenkbar
in Eingriff, beispielsweise durch einen bewegbaren Stift 36,
der in einem Schlitz 36 in dem Auslösestab 30 verschiebbar
ist. Ein Schieber 38 hat ein erstes Ende 70 und
ein zweites Ende 67. Der vierte Schenkel 90 des
Verbindungsstückes 34 ist
mit dem ersten Ende 70 des Schiebers (erster Schieber) 38 schwenkbar
in Eingriff, beispielsweise durch einen bewegbaren Stift 40.
Ein Schiebervorsprung 39, der sich von dem Schieber 38 nach
außen
erstreckt, ist zwischen dem ersten Ende 70 und dem zweiten Ende 67 des
Schiebers 38 angeordnet.
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Weiterhin ist das Verbindungsstück 34 in
einer ersten Richtung um die Drehachse 86 vorgespannt,
wenn die Auslöseeinheit
in einem Rücksetzzustand
ist, und in einer zweiten Richtung um die zweite Drehachse 86 vorgespannt,
wenn der Auslösestab 30 um
die erste Drehachse 32 gedreht wird, wodurch der Schieber 38 in
eine Wechselwirkung mit dem Auslösehebel 92 des
Schalter-Betätigungsmechanismus 10 gedrückt wird.
Eine erste Feder 42 hat bewegbare und feststehende Enden
und ist vorzugsweise zwischen einem bewegbaren Stift 36 und
einem feststehenden Stift 76 verbunden, der an dem Gehäuse 11 befestigt
ist. Das bewegbare Ende von der ersten Feder 42 ist an
dem dritten Schenkel 88 befestigt. Die erste Feder 42,
wie sie in 3 gezeigt ist,
ist so angeordnet, dass sie den Schieber 38 von dem Auslösehebel 92 weg
vorspannt. Die Enden der ersten Feder 42 sind in Bezug
auf die erste Drehachse 32 so schwenkbar, dass sie zunächst eine
Bewegung auf den Auslösestab 30 in
Gegenuhrzeigerrichtung ausübt,
um eine unerwünschte
Auslösung
zu verhindern.
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Ein wärmeempfindlicher Streifen,
beispielsweise ein Bimetall, 84 mit einem ersten Ende 60 und einem
zweiten Ende 62 ist an dem ersten Ende 60 mit
dem Band 23B durch eine Schraube 44 befestigt. Diese
Befestigung ist zwar als eine Schraube gezeigt, es kann aber jeder
Prozess, der üblicherweise in
der Schalterfertigung verwendet wird, benutzt werden, wie beispielsweise
Löten oder
Schweißen.
Das zweite Ende 62 des Bimetalls 84 befindet sich
neben dem ersten Schenkel 33 des Auslösestabes 30. Während hier
der Klarheit halber nur ein Bimetall gezeigt ist, würde ein
entsprechendes Bimetall an den anderen verbindenden Bändern 23A und 23C befestigt
sein.
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Ein Hebel 48, der ein erstes
Ende 68 und ein zweites Ende 72 hat, ist in dem
Gehäuse 11 angebracht
und schwenkt um einen Stift 49. Der Hebel 48 ist
aus einem Eisenmaterial hergestellt. Vorzugsweise ist eine Eisenplatte 55 auf
dem ersten Ende 68 des Hebels 48 angebracht. Ein
vorzugsweise U-förmiger
Anschlag 46 ist um das Band 23B herum neben dem
ersten Ende 68 des Hebels 48 angeordnet. Der Anschlag 46 erzeugt
ein Magnetfeld im Verhältnis
zu dem Stromwert. Das zweite Ende 72 von dem Hebel 48 befindet
sich neben dem Schiebervorsprung 39. Eine zweite Feder 80 ist
zwischen einem Stift 74, der mit dem Gehäuse 11 verbunden
ist, und einem Stift 82 verbunden, der auf dem Hebel 48 angeordnet
ist. Die zweite Feder 80 ist so angeordnet, dass sie den
Hebel 48 von dem Schiebervorsprung 39 weg vorspannt,
wie es in 3 gezeigt
ist.
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Wenn ein Überstromzustand auftritt, erzeugt das
Band 23B Wärme,
die die Temperatur des Bimetalls 84 erhöht. Wenn sich die Temperatur
des Bimetalls 84 aufgrund des gezogenen Stroms, der einem vorbestimmten
Stromwert überschreitet,
ausreichend erhöht,
wird das zweite Ende 62 des Bimetalls 84 aus einer
Anfangsstellung ausgelenkt, wodurch es mit dem Auslösestab 30 in
Eingriff kommt. Der Auslösestab 30 dreht
sich in der Uhrzeigerrichtung als Antwort auf die Bimetallkraft
und kommt drehend mit dem Verbindungsstück 34 in Eingriff.
Das Verbindungsstück 34 dreht
sich in Gegenuhrzeigerrichtung um den zweiten Punkt 86 und
schiebt den Schieber 38 von der in 3 gezeigten Rücksetzposition in die freigegebene
Position in Richtung auf den Auslösehebel 92 (die freigegebene
Position ist in gestrichelten Linien gezeigt). Wenn sich der Auslösestab 30 in eine
im voraus eingestellte Position dreht, ändert sich die erste Feder 42 in
Bezug auf die erste Drehachse 32 und bildet ein Moment,
das den Auslösestab 30 in der
Uhrzeigerrichtung dreht. Nachdem sie also eine im voraus eingestellte
Position erreicht hat, übernimmt
die Feder 42 von dem Bimetall 84 und liefert die
erforderliche Kraft und Bewegung, so dass der Schieber 38 an
dem Auslösehebel 92 angreifen
kann und dadurch den Auslösemechanismus 10 auslöst. In dem
Verbindungsstück 34 sorgt
das Verhältnis
zwischen den Längen
der dritten und vierten Schenkel 88 und 90 für die Verstärkung der
linearen Bewegung des Schiebers 34 relativ zur Bewegung
des Auslösestabes 30 aufgrund
der von dem Bimetall 84 ausgeübten Kraft. Somit wird die
Linearbewegung des Schiebers 38 im allgemeinen größer sein
als die Bewegung des Auslösestabes 30.
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Wenn ein Kurzschlusszustand auftritt,
wird ein Magnetfeld in dem Anschlag 46 proportional zu dem
Strom erzeugt, der durch das Band 23B fließt. Wenn
die Magnetkraft, die die Eisenplatte 50 des Hebels 48 anzieht,
größer ist
als ein vorbestimmter wert, wird das erste Ende 68 des
Hebels 48 zum Anschlag 46 angezogen, wodurch das
zweite Ende 72 an den Schiebervorsprung 39 angreift
und dadurch den Schieber 38 in die freigegebene Po sition
in Richtung auf den Auslösehebel 92 bewegt
(die freigegebene Position ist in gestrichelten Linien gezeigt).
Wenn sich der Auslösehebel 30 in
eine im voraus eingestellte Position dreht, ändert sich die erste Feder 42 in
Bezug auf die erste Drehachse 32 und liefert ein Moment,
das den Auslösehebel 30 in
Uhrzeigerrichtung dreht.
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Es sei darauf hingewiesen, dass,
wenn ein aktives Bimetall verwendet wird, es sehr leicht möglich ist
während
eines Kurzschlusszustandes, dass zusätzlich zu dem Eingriff des
Hebels 48 mit dem Schiebervorsprung 39 als Antwort
auf die durch den Anschlag 46 erzeugte Magnetkraft, das
Bimetall 84 auch an dem Auslösestab 30 angreift.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird ein verbessertes Auslöseanzeigesystem verwendet,
das einen zweistückigen
Auslösestabmechanismus
aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird für
eine visuelle Bestätigung
des Grundes für
die Auslösung
gesorgt. Dieses System ist in den 4, 5 und 6 gezeigt. Der erste Auslösestabmechanismus
enthält
den Auslösestab 30,
das Verbindungsstück 34 und
den Schieber 38, wie es oben beschrieben ist. Der zweite
Auslösestabmechanismus
enthält
einen zweiten Auslösestab 94, ein
zweites Verbindungsstück 100 und
einen zweiten Schieben 104. Der erste Auslösestabmechanismus tastet
die bimetallische Kraft und der zweite Auslösestab tastet die magnetische
Kraft ab.
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Der interne Betätigungsmechanismus 160 des
verbesserten Auslöseanzeigesystems,
das in der Auslöseeinheit 22 verwendet
ist, ist in 4 gezeigt.
Die Auslöseeinheit 22 besteht
aus einem Auslösestab 30,
der einen ersten Schenkel 33 und einen zweiten Schenkel 64 aufweist.
Der Auslösestab 30 ist in
dem Gehäuse 11 um
eine erste Drehachse 32 drehbar angebracht. Das Verbindungsstück 34 ist
in dem Gehäuse 11 um
eine zweite Drehachse 86 drehbar angebracht. Das Verbindungsstück 34 enthält einen
dritten Schenkel 88 und einen vierten Schenkel 90,
die beide von der zweiten Drehachse 86 ausgehen. Der zweite
Schenkel 64 des Auslösestabes 30 ist
mit dem dritten Schenkel 88 des Verbindungsstückes 34 drehbar
in Eingriff, beispielsweise durch einen bewegbaren Stift 36,
der in einem Schlitz 31 in dem Auslösestab 30 verschiebbar
ist. Ein Schieber 38 hat ein erstes Ende 70 und
ein zweites Ende 67. Der vierte Schenkel 90 des
Verbindungsstückes 34 ist
mit dem ersten Ende 70 des Schiebers 38 schwenkbar
in Eingriff, beispielsweise durch einen bewegbaren Stift 40.
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Weiterhin ist das Verbindungsstück 34 in
einer ersten Richtung um die Drehachse 86 vorgespannt,
wenn die Auslöseeinheit
in einer Rücksetzposition
ist, und in einer zweiten Richtung um den Drehachse 86 vorgespannt,
wenn der Auslösestab 30 um
den ersten Drehachse 32 gedreht wird, wodurch der Schieber 38 in
eine Wechselwirkung mit dem Auslösehebel 92 des
Schalter-Betätigungsmechanismus 10 gedrückt wird.
Die erste Feder 42 hat bewegbare und feststehende Enden
und ist vorzugsweise zwischen einem bewegbaren Stift 36 und
einem feststehenden Stift 76 verbunden, der an dem Gehäuse 11 befestigt
ist. Das bewegbare Ende von der ersten Feder 42 ist an
dem dritten Schenkel 88 befestigt. Die erste Feder 42,
wie sie in 3 gezeigt ist,
ist so angeordnet, dass sie den Schieber 38 von dem Auslösehebel 92 weg
vorspannt. Die Enden der ersten Feder 42 sind in Bezug
auf den ersten Drehachse 32 so drehbar, dass sie zunächst ein
Moment auf den Auslösestab 30 in
Gegenuhrzeigerrichtung liefert, um eine ungewollte Auslösung zu
verhindern.
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In dem zweiten Auslösestabmechanismus besteht
die Auslöseeinheit 22 ebenfalls
aus einem zweiten Auslösestab 94,
der einen fünften
Schenkel 96 und einen sechsten Schenkel 98 hat.
Der zweite Auslösestab 94 ist
in dem Gehäuse 11 um
eine dritte Drehachse 144 drehbar angebracht. Ein zweites
Verbindungsstück 100 ist
in dem Gehäuse 11 um
eine vierte Drehachse 148 drehbar angebracht. Es ist aber
auch möglich,
dass sowohl der Auslösestab 30 als
auch der zweite Auslösestab 94 so
abgeändert werden,
dass sie unabhängig
voneinander um die erste Drehachse 32 drehen. Das zweite
Verbindungsstück 100 enthält einen
siebenten Schenkel 128 und einen achten Schenkel 130,
die beide von der vierten Drehachse 148 ausgehen. Es ist
aber auch möglich,
sowohl das Verbindungsstück 34 als auch
das zweite Verbindungs stück 100 so
abzuändern,
dass sie unabhängig
voneinander um die zweite Drehachse 86 drehen. Der sechste
Schenkel 98 des Auslösestabs 94 ist
mit dem siebenten Schenkel 128 des zweiten Verbindungsstückes 100 schwenkbar
in Eingriff, beispielsweise durch einen bewegbaren Stift 136,
der in einem Schlitz 152 des zweiten Auslösestabes 94 verschiebbar
ist. Der zweite Schieber 104 hat ein drittes Endes 102 und
ein viertes Ende 106. Der achte Schenkel 130 des
zweiten Verbindungsstückes 100 ist
mit dem dritten Ende 102 des zweiten Schiebers 104 schwenkbar
in Eingriff, beispielsweise durch einen bewegbaren Stift 150. Ein
Schiebervorsprung 140, der sich von dem zweiten Schieber 104 nach
außen
erstreckt, ist zwischen dem dritten Enden 102 und dem vierten
Ende 106 des zweiten Schiebers 104 angeordnet.
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Weiterhin ist das zweite Verbindungsstück 100 in
einer ersten Richtung um die vierte Drehachse 148 vorgespannt,
wenn die Auslöseeinheit
in einem Rücksetzzustand
ist, und in einer zweiten Richtung um die vierte Drehachse 148 vorgespannt,
wenn der Auslösestab 94 um
die dritte Drehachse 144 gedreht wird, wodurch der zweite
Schieber 104 in eine Wechselwirkung mit dem Auslösehebel 92 des
Schalter-Betätigungsmechanismus 10 gedrückt wird.
Eine dritte Feder 138 hat bewegbare und feststehende Enden
und ist vorzugsweise zwischen dem bewegbaren Stift 136 und
einem feststehenden Stift 158 verbunden, der an dem Gehäuse 11 befestigt
ist. Das bewegbare Ende von der dritten Feder 138 ist an
dem siebenten Schenkel 128 befestigt. Die dritte Feder 138,
wie sie in 4 gezeigt
ist, ist so angeordnet, dass sie den zweiten Schieber 104 von
dem Auslösehebel 92 weg
vorspannt. Die Enden der Feder werden in Bezug auf die dritte Drehachse 144 so
geschwenkt, dass sie zunächst
ein Moment in Gegenuhrzeigerrichtung auf den zweiten Auslösestab 92 ausübt, um eine
ungewollte Auslösung
zu verhindern.
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Ein wärmeempfindlicher Streifen,
beispielsweise ein Bimetall, 84 mit einem ersten Ende 60 und einem
zweiten Ende 62 ist an dem ersten Ende 60 mit
dem Band 23B durch eine Schraube 44 befestigt. Während diese
Befestigung als eine Schraube gezeigt ist, kann jedes Verfahren,
das üblicherweise
in der Schalterfertigung verwendet wird, verwendet werden, wie bei spielsweise
Löten oder
Schweißen. Das
zweite Ende 62 des Bimetalls 84 befindet sich neben
dem ersten Schenkel 33 des Auslösestabs 30. Während nur
ein Bimetall der Klarheit halber gezeigt ist, würde ein entsprechendes Bimetall
an den angrenzenden Rändern 23A und 23C befestigt
werden.
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Ein Hebel 48 mit einem ersten
Ende 68 und einem zweiten Ende 72 ist in dem Gehäuse 11 angebracht
und schwenkt um einen Stift 49. Der Hebel 48 ist
aus einem Eisenmaterial hergestellt. Vorzugsweise ist eine Eisenplatte 50 auf
dem ersten Ende 68 des Hebels 48 angebracht. Ein
Anschlag 46, der vorzugsweise U-förmig
ist, ist neben dem ersten Ende 68 des Hebels 48 um
das Band 23B herum angeordnet. Der Anschlag 46 erzeugt
ein Magnetfeld im Verhältnis
zu dem Stromwert. Das zweite Ende 72 des Hebels 48 befindet
sich neben dem Schiebervorsprung 140. Eine zweite Feder 80 ist
zwischen einem Stift 74, der mit dem Gehäuse 11 verbunden
ist, und einem Stift 82 verbunden, der auf dem Hebel 48 angeordnet
ist. Die zweite Feder 80 ist so angeordnet, dass sie den
Hebel 48 von dem Schiebervorsprung 140 weg vorspannt.
Obwohl der magnetische Abschnitt von der Auslöseeinheit, wie sie vorstehend beschrieben
ist, an einem Schiebervorsprung 140 auf dem zweiten Schieber 104 angreift,
ist für
den Fachmann klar, dass der magnetische Abschnitt abgeändert werden
kann, um an dem dritten Schenkel 96 von dem zweiten Auslösestab 94 anzugreifen.
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Wenn ein Überstromzustand auftritt, erzeugt das
Band 23B Wärme,
die die Temperatur des Bimetalls 84 erhöht. Wenn die Temperatur des
Bimetalls 84 ausreichend ansteigt aufgrund eines gezogenen Stroms,
der einen vorbestimmten Stromwert übersteigt, wird das zweite
Ende 62 von dem Bimetall 84 aus seiner Anfangsposition
ausgelenkt, wodurch es an dem Auslösestab 30 angreift.
Die Auslenkung ist proportional zu dem Stromwert. Der Auslösestab 30 dreht
sich in Uhrzeigerrichtung als Antwort auf die Bimetallkraft und
greift drehend an dem Verbindungsstück 34 an. Das Verbindungsstück 34 dreht
sich in Gegenuhrzeigerrichtung um den Drehachse 86 herum
und schiebt den Schieber 38 in die freigegebene Position
in Richtung auf den Auslösehebel 92 (die freigegebene
Position ist in gestrichelten Linien gezeigt).
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Wenn sich der Auslösestab 30 in
eine im voraus festgesetzte Position dreht, ändert sich die erste Feder 42 in
Bezug auf die erste Drehachse 32 und liefert ein Moment,
das den Auslösestab 30 in
Uhrzeigerrichtung dreht. Nach Erreichen einer im voraus festgesetzten
Position übernimmt
somit die erste Feder 42 und liefert die erforderliche
Kraft und Bewegung, so dass der Schieber 38 an dem Auslösehebel 92 angreifen
kann und dadurch den Mechanismus 10 auslöst. In dem
Verbindungsstück 34 sorgt
das Verhältnis
zwischen den Längen
der dritten und vierten Schenkel 88 und 90 für die Verstärkung der
linearen Bewegung des Schiebers 38 relativ zu der Bewegung des
Auslösehebels 30 aufgrund
der durch das Bimetall 84 ausgeübten Kraft. Somit wird die
lineare Bewegung des Schiebers 38 im allgemeinen größer sein als
die Bewegung des Auslösestabes 30.
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Wenn ein Kurzschlusszustand auftritt,
wird ein Magnetfeld in dem Anschlag 46 im Verhältnis zu dem
durch das Band 23B hindurchfließenden Strom erzeugt. Wenn
die Magnetkraft, die die Eisenplatte 50 des Hebels 48 anzieht,
größer ist
als ein vorbestimmter Wert, wird das erste Ende 68 des
Hebels 48 zum Anschlag 46 angezogen, wodurch das
zweite Ende 72 an dem Schiebervorsprung 140 angreift,
wodurch der zweite Schieber 104 in die freigegebene Position
in Richtung auf den Auslösehebel 92 bewegt wird
(die freigegebene Position ist in gestrichelten Linien gezeigt).
Wenn sich der Auslösestab 94 in
eine im voraus festgesetzte Stellung dreht, wechselt eine dritte
Feder 138 in Bezug auf die dritte Drehachse 144 und
liefert ein Moment, das den Drehstab 94 in Uhrzeigerrichtung
dreht. Nach Erreichen einer im voraus festgesetzten Position übernimmt
somit die dritte Feder 138 von dem Hebel 48 und
bewegt den zweiten Schieber 104 und greift an dem Auslösehebel 92 an
und löst
dadurch den Mechanismus 10 aus. In dem zweiten Verbindungsstück 100 sorgt
das Verhältnis
zwischen den Längen
der siebenten und achten Schenkel 128 und 130 für die Verstärkung der
linearen Bewegung des Schiebers 38 relativ zu der Bewegung
des Auslösestabes 94 aufgrund
der durch den Hebel 48 ausgeübten Kraft. Somit wird die
lineare Bewegung des Schiebers 38 im allgemeinen größer sein
als die Bewegung des Auslösestabes 94.
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Das Gehäuse 11 enthält in diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein Fenster 124, das darin an einer geeigneten
Stelle angeordnet ist, damit ein Benutzter eine Identifikationsflagge
auf dem Ende von einem Positionsindikator betrachten kann und somit
die schnelle Ermittlung des Typs der Auslösung ermöglicht, die aufgetreten ist.
Um eine Auslösung
zu identifizieren, die durch einen Überstromzustand hervorgerufen
ist, wird ein Positionsindikator (Überstrom-Indikator) 120 verwendet.
Der Überstrom-Indikator 120 trägt die erste
Flagge (Überstrom-Flagge) 132 und
tastet die bimetallische Kraft ab, die auf das Bimetall ausgeübt wird,
das wärmeempfindlich
ist. Um eine Auslösung
zu identifizieren, die durch deinen Kurzschlusszustand hervorgerufen ist,
wird ein Positionsindikator (Kurzschluss-Indikator) 122 verwendet.
Der Kurzschluss-Indikator 122 trägt die zweite Flagge (Kurzschluss-Flagge) 134 und
tastet die magnetische Kraft ab, die auf den verbesserten Indikator
des Auslösestabsystems
ausgeübt
wird. Der Überstrom-Indikator 120 und
die Flagge 132 sind durch das Fenster 124 sichtbar,
um eine ausgelöste
Position anzuzeigen, die auftritt, wenn der Strompfad als Antwort
auf ein Auslöseereignis unterbrochen
ist, das durch Überhitzung
hervorgerufen ist. Der Überstrom-Indikator 120 ist
in einem gewissen Abstand zwischen dem ersten Ende 70 und dem
zweiten Ende 67 des ersten Schiebers 38 angeordnet.
Der Kurzschluss-Indikator 122 und die zweite Flagge 134 sind
durch das Fenster 124 sichtbar zum Anzeigen einer ausgelösten Position,
die auftritt, wenn der Strompfad als Antwort auf einen Kurzschluss
unterbrochen ist. Der Kurzschluss-Indikator 122 ist in
einem gewissen Abstand zwischen dem dritten Ende 102 und
dem vierten Ende 106 des zweiten Schiebers 104 angeordnet.
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Wenn ein Überstromereignis auftritt,
dann bewegt sich der erste Schieber 38, um die erste Flagge 132 durch
das Fenster 124 des Gehäuses 11 freizugeben.
Wenn ein Kurzschlussereignis auftritt, bewegt sich nur der zweite
Schieber 104, um die zweite Flagge 134 durch das
Fenster 124 des Gehäuses 11 freizugeben.
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Wenn ein aktives Bimetall verwendet
wird, ist es während
eines Kurzschlussereignisses sehr leicht möglich, dass zu sätzlich zu
dem Hebel 104, der an dem Schiebervorsprung 128 als
Antwort auf die durch den Anschlag erzeugte Magnetkraft angreift, das
Bimetall 84 auch an dem Auslösestab 30 angreift.
In diesem Fall würde
die erste Flagge 132 freiliegen, was zu einer falschen
Angabe über
den Grund der Auslösung
führt.
Für eine
Lösung
dieser Situation ist in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung
die zweite Flagge 134 an einer Ebene angeordnet, die höher als
diejenige der ersten Flagge 132 ist. Wie in 5 gezeigt ist, hat der Überstrom-Indikator 120 deshalb
eine kürzere
Länge als
der Kurzschluss-Indikator 122. Weiterhin hat die zweite
Flagge 134 eine verlängerte
Deckfläche,
die die erste Flagge 132 vollständig überlappt. Während eines Kurzschlussereignisses
ist deshalb nur die Flagge 134 aus dem Fenster 124 zu
sehen, wodurch eine falsche Anzeige darüber verhindert wird, was das Auslöseereignis
bewirkt hat.
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Es ist auch möglich, dass ein Positionsindikator 120 und 122 auch
auf dem Schieber 38 verwendet werden, um eine Auslösung anzuzeigen,
die durch Überhitzung
oder einen Kurzschluss bewirkt ist.
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Der Vorteil des überzentrierenden Federauslösermechanismus
ist der, dass er das Erfordernis für Verriegelungsflächen eliminiert,
die sich bei wiederholter Benutzung abnutzen. Zusätzlich sorgt
der Mechanismus für
die zusätzliche
Kraft und Bewegung, die zum Auslösen
eines Schalters erforderlich sind.
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Weiterhin unterscheidet das einen
zweistückigen
Auslösestab
und eine Positionsindikatorflagge aufweisende System zwischen einer
Auslösung, die
durch Überhitzung
bewirkt ist, und einer Auslösung,
die durch einen Kurzschluss bewirkt ist. Weiterhin führt das
Positionsindikator- und Flaggensystem den Benutzer nicht in die
Irre, wenn ein Kurzschlussereignis aufgetreten ist. Wenn ein Kurzschlussereignis
aufgetreten ist, ist nur die zweite Flagge 134, und nicht
die erste Flagge 132 aus dem Fenster 124 des Gehäuses 11 sichtbar.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Thermisch-magnetische Auslöseeinheit
für einen
Schalter Es wird eine thermisch-magnetische Auslöseeinheit zur Verwendung in
einem Schalter angegeben zum Eliminieren des Erfordernisses für Verriegelungsflächen, während trotzdem
für die
zusätzliche
Kraft und Bewegung gesorgt wird, die zum Auslösen des Schalters während eines
Kurzschluss- oder eines Überstrom-Auslöseereignisses
erforderlich sind. Die Auslöseeinheit
enthält
ein Verbindungsstück,
das auf der Basis der Position von einem Auslösestab vorgespannt wird. Eine
Feder spannt das Verbindungsstück
in einer ersten Richtung vor, wenn die Auslöseeinheit in einem Rücksetzzustand
ist, und sie spannt das Verbindungsstück in einer zweiten Richtung
vor, wenn der Auslösestab
um einen Drehachse gedreht wird.
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Die Auslöseeinheit enthält ferner
ein verbessertes Auslöseanzeigesystem,
das ein zweistückiges Auslösestabmechanismus-
und Flaggensystem aufweist, das zwischen Überstrom- und Kurzschlussfehlern
unterscheidet. Dabei wird für
eine sichtbare Bestätigung
des Grundes für
die Auslösung
gesorgt. Das Schaltergehäuse
weist ein Fenster auf, das darin an einem geeigneten Ort angeordnet
ist, damit ein Benutzer eine Identifikationsflagge sehen kann und somit
die schnelle Ermittlung des Typs der aufgetretenen Auslösung ermöglicht.
Um eine Auslösung
zu identifizieren, die durch einen Überstromzustand bewirkt ist,
wird eine erste Flagge verwendet, und um eine Auslösung zu
identifizieren, die durch einen Kurzschlusszustand hervorgerufen
ist, wird eine zweite Flagge verwendet. Wenn ein Überstromereignis
auftritt, dann bewegt sich der erste Schieber des zweistückigen Auslösestabmechanismus,
um die erste Flagge freizulegen. Wenn ein Kurzschlussereignis auftritt,
bewegt sich nur der zweite Schieber des zweistückigen Auslösestabsystems, um die zweite
Flagge freizulegen.