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Schaltgerät, insbesondere Installationsselbstschalter
Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung werden bei den Installationsselbstschaltern bei gleichzeitigem Bestreben, die Schalterabmessungen zu verkleinern, immer höhere Anforderungen an die Schaltleistung gestellt. Um diesen Forderungen gerecht werden zu können, spielt die Ausbildung des Schalters, besonders die der Lichtbogenkammer, eine ausschlaggebende Rolle. Mit der Anordnung der Lichtbogenkammer im Schaltergehäuse steht auch die Kontaktanordnung im engen Zusammenhang, denn die Ausbreitungsmöglichkeit des Lichtbogens ist sehr wesentlich für die Schaltleistung des betreffenden Gerätes.
Bei den bekannten Schaltern sind nach dem derzeitigen Stand der Technik schon wesentliche Verbesserungen dadurch erzielt worden, dass derLichtbogenkammer die ganze Höhe oder Tiefe des Schalters zur Verfügung gestellt wurde. Bei dieser Ausführungwird entweder einEinfach-Unterbrechungskontakt an einem Ende der Kammer oder ein Zweifach-Unterbrechungskontakt, d. h. eine zentral gelagerte Kontaktbrücke verwendet, so dass in allen Fällen eine raumnutzende Ausbreitungsmöglichkeit des oder der entstehenden Öffnungslichtbogen gegeben ist. Darüber hinaus sind solche Lichtbogenkammern teilweise noch aufU-Form erweitert worden.
Es sind auch schon Schalter bekanntgeworden, bei denen die Lichtbogenkammer unterteilt ist. Von den bekannten Schaltern dieser Art seien einige wenige erwähnt, auf die die Erfindung aufbaut. So gibt es beispielsweise Schalter, bei denen beiderseits einer mittig angeordneten magnetischen Auslösespule die ortsfesten Kontakte vorgesehen sind und jedem Kontakt eine eigene Lichtbogenkammer zugeordnet ist, die die gesamte Höhe der Auslösespule besitzt. Der Raum oberhalb der Lichtbogenkammer und der Auslösespule wird von dem Schaltmechanismus eingenommen. Die Aufteilung der Lichtbogenkammer in zwei getrennte Räume ist zwar sehr günstig, jedoch ist die Schaltleistung eines solchen Schalters noch dadurch begrenzt, dass die in den einzelnen Kammern entstehenden Lichtbögen keine genügende Ausbreitungsmöglichkeit haben.
Bei ändern Schaltern ist die Auslösespule und der Mechanismusraum so in der Schaltermitte angeordnet, dass zwei Lichtbogenkammern, die sich beidseitig. von Mechanismusraum und Auslösespule befinden, über die ganze Schalterhöhe erstrecken. Auch bei diesen Schaltern sind die beiden Lichtbogenräume, von denen jeder ein Kontaktpaar enthält, voneinander getrennt. Die Anordnung ist insofern günstiger als die bei dem zuerst erwähnten Schalter, weil dem Lichtbogen ein grösserer Raum zur Verfügung steht, jedoch entsprechen auch solche Schalter noch nicht den heute gestellten Forderungen.
Es sind auch Schalter bekannt, bei denen dem Abschaltlichtbogen dadurch mehr Ausbreitungsraum zur Verfügung gestellt wird, dass die Lichtbogenkammer durch Zwischenwände in mehrere Teilräume unterteilt ist. Solche Unterteilung war aber bisher nur bei Schaltern mit einer Lichtbogenkammer möglich, so dass dadurch die Schaltleistung nicht wesentlich gegenüber der der andern bekannten Schalter erhöht werden kann.
Bei allen diesen bekannten Schaltern wird für einen an einer Kontaktstelle entstehenden Lichtbogen günstigstenfalls nur ein Raum ausgenutzt, der kaum grösser als die grösste Schalterabmessung ist.
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nismus und die Auslösespule flankierenden, sich über eine ganze oder über einen grossen Teil einer Schalterseite erstreckenden Lichtbogenkammer für jede Kontaktstelle. Die Erfindung bezweckt, die Schalt-
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leistung eines derartigen Schalters wesentlich zu steigern.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Lichtbogenkammern in Längsrichtung durch senkrecht oder parallel zum Mechanismusraum verlaufende Zwischenwände in an sich bekannter Weise in an einem Ende miteinander in Verbindung stehende Teilräume unterteilt sind, von denen die zentral gelegenen, jeweils am andern Ende die Einfachunterbrechungsschalterkontakte enthalten, während die andern am andern Ende Entlüftungslöcher aufweisen.
Bei einem Schalter, bei dem die Lichtbogenkammern sich über die Schalterhöhe erstrecken, sind zweckmässigerweise in an sich bekannter Weise die Zwischenwände entweder parallel zu dem sich über die Schalterbreite erstreckenden Mechanismusraum oder senkrecht dazu angeordnet. Bei Parallelanordnung werden beiderseits des Mechanismusraumes zwei etwa gleich breite Teilräume gebildet, von denen die inneren die Kontakte enthalten. Die Kontaktöffnungsrichtung ist bei dieser Ausführung zweckmässig senk-
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auf jeder Seite des Mechanismusraumes drei Teilräume gebildet, von denen die mittleren im Kontaktbereich miteinander in Verbindung stehen. Die ortsfesten Kontakte arbeiten hiebei mit einer in Schalterlängsachse verschiebbaren Kontaktbrücke zusammen..
Die den Mechanismusraum von den Lichtbogenkammern trennenden Wände und die Zwischenwände in den Lichtbogenkammern werden in an sich bekannter Weise vom Schaltergehäuse und bzw. oder vom Schalterdeckel gebildet. In den einzelnen Teilen der Lichtbogenkammern können auch noch Löschbleche angeordnet sein. Bei Sockelschaltgeräten kann auch im Sockelraum durch Einlegen einer Querplatte unterhalb der Entlüftungslöcher noch zusätzlicher Lichtbogenraum geschaffen werden. Die Auslösespule kann bei dieser Raumaufteilung, je nach Bedarf, als Blasspule herangezogen werden oder aber auch so untergebracht werden, dass sie keine Blasung auf den Lichtbogen ausübt.
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Kammer 24, in der z. B. die Auslösespule untergebracht werden kann.
Beiderseits des Mechanismusraumes sind die Lichtbogenkammerteilräume 25 - 28 vorgesehen, von denen die Räume 25, 26 durch eine Zwi- schenwand 29 und die Räume 27, 28 durch eine Zwischenwand 30 getrennt sind. Die Schalterabdeckung 31 kann je nach den Erfordernissen entweder als flache Kappe oder als eine den ganzen oberen Schalterteil umfassende Haube ausgebildet sein, d. h. die Trennung zwischen Gehäuse und Kappe istfür die Wirkung der Lichtbogenräume bedeutungslos und richtet sich nur nach fertigungstechnischen Gesichtspunkten. Die
Zwischenwände 29, 30 reichen nicht bis an die Abdeckungen heran, so dass die Teilräume an ihren oberen
Enden miteinander in Verbindung stehen.
In den inneren Teilräumen 26 und 28 sind die Kontakte 32 - 35 untergebracht, die etwa denKontakten des vorher beschriebenenSockelschalters entsprechen. Die äusseren
Teilräume 25, 27 besitzen an ihrem unteren Ende Entlüftungslöcher 36. Die elektrische Schaltung ist die gleiche wie bei dem Sockelschalter. Die Lichtbogenlöschung erfolgt bei diesem Schalter-in derselben
Weise wie beim Sockelschalter.
Bei dem Schraubschalter nach den Fig. 3a-3c stellt wieder die Fig. 3a einen Schnitt gemäss A-B der
Fig. 3c und die Fig. 3b einen Schnitt gemäss C-D nach Fig. 3a dar, während Fig. 3c einen Schnitt entspre- chend E-F von Fig. 3a wiedergibt. Der Schaltersockel 37 enthält den Mechanismusraum 38, der sich über die ganze Schalterbreite erstreckt. Zusammen mit der Gehäuseabdeckung 39 werden beiderseits des Mechanismusraumes Lichtbogenkammern gebildet, die durch senkrecht zum Mechanismusraum verlaufende
Trennwände 40-43 dreigeteilt sind. Von den gebildeten Teilräumen stehen die grösseren, mittleren Teilräume 44, 45 über einen Durchbruch 46 miteinander in Verbindung. Diese mittleren Teilräume enthalten die ortsfesten Kontakte 47, 48 und eine in Schalterlängsrichtung verschiebbare Kontaktbrücke 49.
Die Trennwände 42, 43 reichen nicht bis an dieSchalterabdeckung, so dass die äusseren Teilräume 50 - 53 mit den mittleren in Verbindung stehen. Die äusseren Teilräume besitzen an ihren unteren Enden Entlüftungslöcher 54. Der im Schaltersockel vorhandene Raum 55 dient zur Aufnahme der Auslösespule des Schalters.
Aus der elektrischen Schaltung nach Fig. 3d ist zu entnehmen, dass der Stromverlauf im Schalter vom Anschluss 56, also von dem Schraubgewinde zu dem ortsfester, Kontakt 47 über die Kontaktbrücke 49 zu dem andern ortsfesten Kontakt 48 und von dort über ein thermisches Auslöseelement 57 und eine magnetische Auslösespule 58 zu dem andernAnschluss 59 also zu dem Stift des Schalters erfolgt. Die sich bei Schalterauslösung entwickelndenLichtbogen verlaufen zunächst beiderseits des Mechanismusraumes in den inneren Teilräumen 44 bzw. 45 und verzweigen sich dann in die äusserenTeilräume 50, 52 bzw. 51, 53.
Die an sich günstige Zweifachunterbrechung, die also für jedenLichtbogen nur die halbe Spannung zur Verfügung stellt, wird bei der Erfindung noch dadurch verbessert, dass die Ausbreitung der einzelnen Lichtbögenin voneinander entfernt liegenden Räumen erfolgt und dass ausserdem jedem Teillichtbogen zwei weitere Räume zur Verfugung stehen. In Fig. 3a und 3b ist durch die dick gestrichelte Linie der sich etwa ergebende Lichtbogenverlauf dargestellt. Fig. 3b zeigt dabei die Ausbreitung in den mittleren Teilräumen, während Fig. 3a erkennen lafst, wie sich der Lichtbogen auf die seitlichen Teilräume verteilt. Der Bogen wird beim Eintreten in die beiden seitlichen Teilräume so gelängt, dass er schnell abreisst. Fig. 3a zeigt schon den abgerissenen Zustand.
Der erfindungsgemässe Schalter ist besonders vorteilhaft, weil bei ihm unabhängig von der Anzahl der Unterbrechungsstellen, für jeden an einer Kontaktstelle entstehenden Lichtbogen nicht nur die grösste Länge einer Schalterabmessung, sondern praktisch diese Länge doppelt ausgenutzt wird. Üblicherweise wird die als längste Schalterabmessung anzusehende Höhe des Schalters verwendet. Bei Schaltern, bei denen die Breiten-oder Tiefenabmessungen grösser als die Höhe sind, wird natürlich für die Lichtbogenkammern die grösste Abmessung ausgenutzt.
Der Schalter nach Fig.4a-4c, der in seinem konstruktiven Aufbau dem nach Fig. 2a-2c entspricht, besteht aus einem Gehäuse, das durch mehrere parallel verlaufende Trennwände in der bei Fig. 2a - 2c beschriebenen Weise in fünf Räume unterteilt ist. Der mittlere Raum 22. der durch Trennwände 62, 63 gebildet ist, nimmt den nicht dargestellten Schaltmechanismus auf. Beidseitig vom Mechanismus sind die Lichtbogenkammern25, 26, 27 und 28, die durch Zwischenwände 29, 30 jeweils in zwei Teilräume unterteilt sind, vorgesehen. Die magnetische Auslösespule 24 ist unterhalb des Mechanismusraumes in dem Gewindekorb untergebracht.
Die dem Mechanismusraum benachbarten Teilräume enthalten die Schalterkontakte 32 - 35, von denen die beweglichen Kontakte 32, 33 leitend miteinander in Verbindung stehen und somit eine Kontaktbrücke bilden. In den oberen Hälften der inneren Lichtbogenkammerteilräume sind Löschbleche 60 bzw. 61 angeordnet, die lediglich in Nuten des Gehäuses gehalten werden. Die Nuten sind in Schalterlängsrichtung in den Trennwänden 61,62 und den Zwischenwänden 29, 30 eingelassen, so dass die Löschbleche mit ihrer Ebene parallel zur Schalterlängsrichtung über den Kontakten angeordnet sind.
Sie sind lediglich in den Nuten eingehängt und benötigendaher keine besonderenBefestigungsmittel.
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Die den beweglichen Kontakten 32,33 benachbarten Endbleche der so gebildeten Löschblechfächer sind durch einen Potentialdraht 64 leitend miteinander verbunden. In den äusseren Lichtbogenkammerteilräumen 25, 27 sind Blasspulen 65,66 angeordnet, die mit den ortsfesten Kontakten in leitender Verbindung stehen (Fig. 4). Die ortsfesten Kontakte sind dabei so unterteilt, dass die vorgesehenen Ablaufhörner (in Fig. 4c ist Ablaufhorn 32 sichtbar) von den eigentlichen Kontakten elektrisch getrennt sind.
Die Blasspulen bilden Strombrücken zwischen den Ablaufhörnern und den eigentlichen Kontakten und werden somit nur eingeschaltet, wenn der Lichtbogen zwischen der Kontaktbrücke bzw. den Endblechen und den Ablaufhörnern steht.
Die Ausbreitung der bei der Überstrom- oder Kurzschlussstromabschaltung auftretenden Lichtbögen ist an Hand der Fig. 4c für den Bogen auf der einen Seite erläutert. Der andere Bogen verhält sich analog.
Der Bogen nimmt zunächst die in Fig. 4c gestrichelt dargestellte Lage zwischen dem beweglichen Kon- takt 34 und dem ortsfesten Kontakt 32 ein ; er wandert dann allmählich nach oben und schaltet, wenn er in die strichpunktierte Stellung gelangt, die Blasspule 65 in den Stromkreis ein, die für einebeschleunig-
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lich in die äussere Lichtbogenteilkammer 27. Entsprechend gelangt der andere Bogen in die Kammer 25. Die Lichtbogengase werden bis-zu ihrem Austritt aus den Entlüftungslöchern 36 (Fig. 4a) in den äusseren Teilkammern noch weiter abgekühlt, so dass es möglich ist, mit relativ kurzer Löschblechlänge auszu- kommen. Der Raumbedarf der Lichtbogenkammern in Schalterlängsrichtung wird durch die Wirkung der
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Die kühlenden Fächer schirmen die Umgebung gegen die ionisierendewirkung der Lichtbögen ab. Da die Licht- bögen innerhalb des Fächers auch ohne wesentliche Spannungsspitzen brennen, die bekanntlich das Auftreten vonRückzündungen stark begünstigen, können die Kontakte sehr nahe an die Löschblechfächer herangelegt werden, d. h. es werden mit der erfindungsgemässen Anordnungräumlich stabil brennende Lichtbögen kleiner Bogenhöhe, d. h. kleiner Ausdehnung in Schalterlängsrichtung, die sich jedoch durch grosse Spannungsgradienten auszeichnen, erreicht.
Besonders günstig ist auch, dass nach Einlaufen der Lichtbögen in die Löschblechfächer der sonst über die Kontaktbrücke fliessende Strom von dem Potentialdraht übernommen wird. so dass Abbrandansatz an den Hörnern der Kontaktbrücke, der die mechanische Beweglichkeit gefährdet, weitgehend vermieden wird. Ausserdem wird die Gefahr der Rückzündung zwischen den ortsfesten und den beweglichen Kontakten weiter durch die Blasspulenherabgesetzt, durch die das Fussfassen der Bögen auf den Löschblechen beschleunigt wird.
Vorteilhaft macht sich auch die Tatsache, dass die Blasspulen erst durch den Lichtbogenin den Stromkreis geschaltet werden, bemerkbar, denn dadurch brauchen die Spulen lediglich auf Kurzschlussfestigkeit, nicht jedoch auf Dauerbelastbarkeit durch den Betriebsstrom ausgelegt zu sein und benötigen daher einen verhältnismässig geringen Raum. Günstig ist auch die Herstellung des Schalters, der für die Löschbleche keine besonderen Befestigungsmittel benötigt. Die Nuten werden beim Pressen des Gehäuses mit eingepresst, so dass die Bleche später nur eingelegt zu werden brauchen. Ebenso werden die Trennwände mit eingepresst.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass durch alle Massnahmen ein Schalter mit beträchtlichen Schaltleistungen geschaffen wird, der eine äusserst niedrige Bauhöhe benötigt.
Die Raumaufteilung nach Fig. Sa und 5b entspricht der der Schalter nach Fig. 3a - 3c und 4a - 4c. Der Schalter unterscheidet sich nur in der Anordnung und Ausbildung seiner Löschbleche. Ausserdem fallen hiebei besondere Blasspulen fort.
Die oberen Enden der Zwischenwände 29, 30 besitzen Einschnitte, in die Löschbleche 67 bzw. 68 eingehängt sind. Die Löschbleche besitzen ungle : chschenkeligeU-Formund sind so in die Lichtbogenkammern eingesetzt, dass ihre langen Schenkel in die Aussenräume 27 und 25 hineinragen, während die kurzen Schenkel in die die Unterbrechungskontakte enthaltenden inneren Teilräume 26 und 28 eingreifen. Durch die ungleichschenkelige Ausbildung der Becher ist eine sehr gedrungene Bauform des Schalters möglich, denn der Abstand zwischen den Kontakten und den Löschblechen ist auch bei grosser Reduzierung der Bauhöhe noch so gross, dass eine genügende Ausweitung des Lichtbogens vor seinem Eintritt in das Blechpaket möglich ist.
Zur Vermeidung von Rückzündungen sind an den Einmündungsstellen der Bleche in die äusseren Teilräume Abwinkelungen an den Blechen vorgesehen, durch die der gegenseitige Blechabstand an diesen Stellen verringert ist. Durch die Abwinkelungen wird erreicht, dass der bei Kontaktöffnung entstehende Lichtbogen in die an der Stirnfront des Blechpaketes weitgehaltenen Blechabstände schnell eindringt und in der Zone geringerer Blechabstände im Inneren des Blechpaketes festgehalten wird. Da die
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kurzen Teillichtbögen an den Engstellen auf die den Kontakten gegenüberliegende Stirnfront des Blechpaketes keine ionisierende Wirkung auszuüben vermögen, wird ein Rückzünden des Bogens an der Stirnfront des Paketes in wirksamer Weise vermieden.
Ausserdem wird durch das Stehenbleiben des Lichtbogens eine gute Kühlung der Abgase erreicht.
Die Ausbildung der Löschbleche ist im einzelnen aus Fig. 5b ersichtlich, in der die eine Hälfte des Schalters dargestellt ist. Die Löschbleche sind zur besseren Raumausnutzung unterschiedlich ausgebildet undsind daher auch mitverschiedenenBezugszeichenversehen. Von dem Paket sind die Bleche 67a gleichartig ausgeführt. Sie besitzen Abwinkelungen 69a, die nach derselben Seite hin gerichtet sind. Der Steg des einen Endbleches 67d ist infolge des kreisförmigen Querschnitts des Schalters kürzer als die Stege der Bleche 67a gehalten, er besitzt jedoch eine Abwinkelung 69d, die in derselben Ebene wie die Abwinkelung 69a liegt. Das andere Endblech 67c ist spiegelbildlich zu dem Endblech 67d, d. h. seine Abwinkelung 69c weist in entgegengesetzte Richtung als die Abwinkelungen der bisher genannten Bleche.
Zwischen dem Blech 67c und dem erstenBlech 67a ist ein Blech 67b ohne Abwinkelung vorgesehen, dessen Steg der Länge der Stege der Bleche 67a entspricht. Die einzelnen Bleche sind in gleichem Abstand a voneinander angeordnet, der an der Stelle der Abwinkelungen, die in ihrer Länge etwa der Blechbreite entsprechen, auf das Mass b verkürzt ist.
Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich. So können beispielsweise an Stelle der ungleichschenkeligenU-Bleche auch L-förmige Bleche benutzt werden. Dadurch kann eine noch weitergehende Verkleinerung der Schalterbauhöhe erreicht werden. Die Bleche müssen allerdings so bemessen sein, dass sie die Länge der Verbindungsöffnung voll ausfüllen und sich an den Schalterwänden abstützen, damit an den Lagerstellen auf den Zwischenwänden keine Verschiebungen stattfinden können. Zweckmässigerweise sind die Bleche sowohl in U- als auch in L-Form auch an ihren Enden in den äusseren Teilräumen zur Lagesicherung in Gehäusenuten eingesetzt.
PATENTANSPRÜCHE :
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