CN103733294B - 具有用于有效散热的通风通道的断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有壳体的断路器，在该壳体中布置第一开关装置区（1），在该第一开关装置区中布置灭弧室装置（5）和具有定位于固定开关件（10）对面的活动开关件（9）的接触滑块装置（7），以及在该壳体中布置第二开关装置区（3），在该第二开关装置区中布置由短路脱扣器（17）和过载脱扣器（26）构成的电流脱扣器组。本发明的特征在于，在彼此相对的壳壁内部沿固定开关件（10）形成贯通的通风通道（33）作为为了散热而流经断路器的第一对流气流。

Description

具有用于有效散热的通风通道的断路器
技术领域
本发明涉及一种具有壳体的断路器，在壳体中布置第一开关装置区，在该第一开关装置区中布置灭弧室装置和具有定位于固定开关件对面的活动开关件的接触滑块装置，以及在壳体中布置第二开关装置区，在该第二开关装置区中布置由短路脱扣器和过载脱扣器构成的电流脱扣器组。
背景技术
断路器、特别是低压断路器在短路的情况下是电磁自动开关。其工作方式在原理上与功率保护开工的工作方式相符。其大多设有热的和磁的脱扣器并因此具有与功率保护开关相同的结构部件。然而其是设计用于较大的测量电流的，此外，不同于功率保护开关的是，断路器的脱扣器能够部分地单独设定。在低压区域内，该开关也被用作电动机保护开关。
断路器的目的在于，通过过负荷或短路保护布置在下游的设备以及特别是交流电动机不受损害。在此，断路器应切断与电网保护中的装置相连接的电流。如果有气体处于两极之间，则在两极间的电压差为相应大时通过火花放电使气体电离，并且形成自动保持的气体放电，该自动放电也被称为电弧。该等离子区不仅继续传导电流，而且也会缩短部件的使用寿命，当电流较强时甚至可能毁坏开关。不同于分离器的是，断路器这样设计，即快速和不对开关造成损害地消除在打开开关触点时产生的电弧并且由此使电流中断。
已研制出了不同结构尺寸的断路器。在此一种结构尺寸由具有合理地互为基础的额定电流系列的装置变体构成，其中，损失功率大致与额定电流的平方值成正比。在给出的结构尺寸中具有最大额定电流的装置变体这样确定，即恰好对于该电流而言，在相应的壳体容量下，损失功率额尚不致在开关装置的整个使用寿命期间内对其要求产生消极影响。若想达到更高的额定电流，则研制更大的结构尺寸。然而从客户的角度来看，所期望的是进一步提高某种结构尺寸内部的最大额定电流。为了实现这个目标，采取了措施，以便将从壳体容积中的散热在技术上设计地更加高效。
原则上存在两种可能性来处理基于不可避免的电损失功率而在保护壳体内部产生的高温。在此，其中一种可能性设计为，将所有材料优化至这样的程度，即即使在高温水平下也能实现对它们的功能要求。然而，这是一种非常昂贵的解决方案。
另一种可能性在于，通过技术措施强制将产生的热量从壳体中排出。对于电子产品而言，现有的技术水平是应用借助于壳体通风装置、热管（Heat-Pipe）装置或者设置冷却剂循环回路实施的主动冷却措施。为了也能藉此排出在局部产生的较大的热量，借助于冷却体使该热量散布于较大的面上。
在电机开关装置中不宜应用这种冷却体。在这里，除了连接导线外主要通过能任意接触的装置上表面、主要为上面、输入侧和装置输出侧输出热量。这在实践中基于较长的热路径通常导致装置达到较高的装置温度水平和形成产生不良影响的、相对集中的热点区
发明内容
因此，本发明的目的在于，提出一种能够在不应用附加的冷却体的情况下实现有效的散热的断路器。
该目的通过具有权利要求1所述的特征的断路器实现。能够单独地或彼此组合式地实施的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的内容。
根据本发明，该目的通过这样一种断路器实现，即其具有第一开关装置区，在该第一开关装置区中布置灭弧室装置和具有定位于固定开关件对面的活动开关件的接触滑块装置，以及其具有第二开关装置区，在该第二开关装置区中布置由短路脱扣器和过载脱扣器构成的电流脱扣器组。其中，本发明的特征在于，在彼此相对的壳壁内部沿固定开关件形成贯通的通风通道作为为了散热而流经断路器的第一对流气流。
根据本发明，除了装置上表面外还通过从输入侧穿过装置延伸至输出侧的、具有较大横截面的通风通道排出热量。在优选的安装位置上，即安装是在垂直的壁上进行的、入口在上部、出口在下部，从下部流入预设的开口中的空气能够直接从主要的损失功率产生装置中的其中某些装置中、即从接触过渡位置和电流轨道中吸收损失热量，并向输入侧的方向传输并且在那里将其向外排至空气中。
根据本发明，设有沿固定开关件第一对流气流。通过对固定开关件的、接触滑块装置的和固定开关件上的覆盖件进行的结构改造确保沿固定开关件的对流气流。其中的原理是，保持重要的流通横截面。拆除以及改造所有对外密封的部件。同时通过相应的结构改造使流通横截面和灭弧室之间的开放横截面保持在尽可能小的水平上。
固定开关件在结构上设计为U形，其具有两个臂和连接这两个臂的过渡区。在此，该过渡区这样设计，即两个有角的轮廓平行相对并且由凹槽间隔开。在此，固定开关件的有角的轮廓与开关内壳的配合轮廓啮合并且由此在发生短路的情况下有助于断路器整体的稳定。在固定开关件的过渡区的凹槽中，臂隆起设计为凸起部的形式，该凸起部扩大用于布置在臂底面上的接触部的接触部接触面。特别是固定开关件的这一臂突起部导致在通风通道和灭弧室之间的开放的横截面保持在尽可能小的水平上。
此外，接触滑块装置也具有通孔或裂口形式的或直接朝上呈U形开口的凹槽，该凹槽布置在固定开关件的凹槽的高度上并因此形成跨越固定开关件和接触滑块装置的完整的通风通道，通过固定开关件上的覆盖件和最后通过壳体中的开口使该通风通道完整。由此总地得出沿固定开关件流经接触滑块装置上的、固定开关件上的和布置在固定开关件上的覆盖件上的凹槽的第一对流气流，该凹槽总体地形成通风通道，该通风通道能够实现通过壳体中的开口的散热。
根据本发明，优选地在L侧的连接区中设有第二对流气流，该第二对流气流从沿固定开关件的第一对流气流中分流进入第二开关装置区中并且能够通过端子连接装置和在壳体中的开口实现散热。其中，在这一流经过程中也通过端子吸收热量。
此外还优选地在T侧的连接区中设有第三对流气流，该第三对流气流通过在端子连接装置上的通道形成并且能够实现通过这壳体中的开口的散热。T侧的连接区中的这一对流气流流入开关中并且经过通道流经高温的端子。在此，其吸收热量并且随后穿过在壳体中的开口离开开关。
在一种特别有利的实施方式中提出，在通风通道中布置容纳尘垢的部件，该容纳尘垢的部件设计，以使得其保护断路器不受尘垢的污染，但却不会阻碍气体流通。该容纳尘垢的部件优选地设计为细网或者设计为顺次连续布置的面，这些细网或面在投影示意图中看起来是闭合的，并且由此防止落入尘垢，然而同时却能够实现气体流通。
本发明的特征在于，在彼此相对的壳壁内部沿固定开关件形成通风通道作为为了散热而流经断路器的第一对流气流。优选地还在L侧的连接区中以及在T侧的连接区中设有两个其它的对流气流。通过这些根据本发明的对流气流能够将较大的损失功率传输出去，从而能够在结构容量相同的情况下实现断路器的更高的额定电流密度。通过根据本发明的方案，在断路器并列布置的构造方式中避免了散热面或者是开口被覆盖的情况。在装置结构尺寸相同的情况下，通过在这里介绍的散热方案能够显著降低温度水平。
附图说明
后面通过实施例以及通过附图说明本发明的其它优点和实施方式。
图中示出：
图1在透视截面图中示出根据本发明的、具有用于散热的三个对流的单股气流的断路器；
图2在透视图中示出根据本发明的由接触滑块装置、固定开关件和覆盖件构成的装置；
图3在透视图中示出L侧的、具有端子的连接区的局部区域；
图4在透视图中示出T侧的、具有端子的连接区的局部区域；
图5在截面图中示出具有接触滑块装置和固定开关件的断路器的灭弧室装置；
图6在俯视图中示出由固定开关件和接触滑块装置构成的装置。
具体实施方式
图1示出根据本发明的、具有优选地由两部分构成的壳体的断路器的结构，在该壳体中，第一开关装置区1布置在壳体下部部分2中并且第二开关装置区3布置在壳体上部部分4中。在第一开关装置区1中布置具有相互重叠布置的灭弧叠片6的灭弧室装置5，以及在两个灭弧叠片组间中部的位置上布置具有定位于弹簧8上的活动开关件9的接触滑块装置7。该活动开关件9与固定开关件10相对地布置。固定开关件10优选地设计为U形且具有通过过渡区13彼此连接的两个臂11，12。固定开关件10的过渡区13优选地设计为有角的轮廓14的形状，这些有角的轮廓优选地设计为连接片的形状并且通过凹槽15彼此间隔开。有角的轮廓14与断路器的壳体内壁的配合轮廓16啮合，使得在发生短路的情况下壳体保持稳定。
在接触滑块装置7的上部的第二开关装置区3中布置短路脱扣器17。该短路脱扣器17具有优选地由塑料制成的支承部件18，具有冲杆20的衔铁19位于该支承部件中，该冲杆布置在极21内部并突起进入接触滑块装置7中。线圈22缠绕在支承部件18上。该线圈22则被磁轭23和磁叠片24围绕着。在短路脱扣器17的上部布置开关锁25。过载脱扣器26位于短路脱扣器17的旁边，该过载脱扣器具有双金属件27，热导体28缠绕在该双金属件上。端子连接装置29，30位于壳体上部部分4的灭弧叠片组上部的各侧面上。
此时，根据本发明的断路器的特征在于，流经断路器的、用于散热的对流气流优选地由三个单股气流共同构成。根据本发明设有沿固定开关件10流动的第一对流气流。该沿固定开关件10流动的对流气流经过对固定开关件10、接触滑块装置7和定位于固定开关件10上的覆盖件31进行的结构改造而实现。在此原则是，保持重要的流通横截面。拆除以及改造所有对外密封的部件。同时通过相应的结构改造使流通横截面和开关室之间的开放横截面保持在尽可能小的水平上。
固定开关件10在结构上设计为U形，其具有两个臂11，12和连接这两个臂11，12的过渡区13。在此，该过渡区13具有有角的轮廓14，这些有角的轮廓平行相对于凹槽15布置。
接触滑块装置7也具有通孔形式的凹槽32，该凹槽布置在固定开关件10的凹槽15的高度上并因此形成跨越固定开关件10和接触滑块装置7的完整的通风通道33，通过固定开关件10上的覆盖件31和最后通过壳体中的开口34使通风通道得以完整。由此总地得出沿固定开关件10流经接触滑块装置上的、固定开关件上的和布置在固定开关件10上的覆盖件31上的凹槽15，32的第一对流气流，这些凹槽总地构成通风通道33，该通风通道能够实现通过壳体中的开口34的散热。
根据本发明，在L侧的连接区中设有第二对流气流35，该第二对流气流从沿固定开关件10流动的第一对流气流处分流进入第二开关装置区3中并且能够通过端子连接装置29和在壳体中的开口36实现散热。在此，在这一流经过程中也通过端子吸收热量。
此外还在T侧的连接区中设有第三对流气流37，该第三对流气流通过在端子连接装置30上的通道形成并且能够实现通过在壳体中的开口39的散热。T侧的连接区中的这一对流气流流入开关中并且穿过通道流经高温的端子。在此，其吸收热量并且随后穿过在壳体中的开口39离开开关。
在图2中示出根据本发明的、由接触滑块装置7、固定开关件10和固定开关件10上的覆盖件31构成的装置，该装置能够实现第一对流气流。在此，固定开关件10设计为U形并具有通过过渡区13相互连接的两个臂11，12。在此，固定开关件10的过渡区13设计具有有角的轮廓14，这些有角的轮廓优选地设计为连接片的形状并且通过凹槽15彼此间隔开。在安装完毕的状态下，有角的轮廓14在断路器内与断路器的壳体内壁的配合轮廓16啮合，从而在发生短路的情况下壳体保持稳定。在固定开关件10上的覆盖件31也设有凹槽40，从而能够实现完全的通风。此外，在图2中还可以看到在固定开关件10上的凹槽15的高度上的接触滑块装置7上的凹槽32。
图3示出断路器的L侧的、具有端子的连接区的局部区域。L侧的连接区中的对流气流35从沿固定开关件10流动的气流中分支。该气流从端子旁流过在开关中的开放横截面。随后其通过在壳体上部部分4和壳体下部部件中的开口36离开开关，并且其中，其流经端子。在该流经过程中再次通过端子吸收热量。
图4示出T侧的、具有端子的连接区的局部区域。在T侧的连接区中的对流气流37流入开关中，并且随后经过通道38流经高温的端子。在此，其吸收热量并且随后穿过在壳壁中的开口39离开开关。
在图5中示出具有接触滑块装置7和固定开关件10的灭弧室装置5。特别是固定开关件10的设计方案能够实现在通风通道33和开关室之间的密封性。对此在图6中示出了，臂11形成凸起部41形式的臂突起部，该凸起部与接触滑块装置7相接触。通过该凸起部41一方面扩大了用于臂下部的接触部的接触面积，另一方面也由此缩小了朝向灭弧室的开放的横截面42，从而能够实现在通风通道33和灭弧室之间的密封。
本发明的特征在于，在彼此相对的壳壁内部沿固定开关件形成贯通的通风通道作为为了散热而流经断路器的第一对流气流。优选地还在L侧的连接区中以及在T侧的连接区中设有其它两个对流气流。通过这些根据本发明的对流气流能够传导出更大的损失功率，从而能够在结构容量相同的情况下实现断路器的更高的额定电流密度。通过根据本发明的方案，在将断路器并列布置的构造方式中避免了散热面或者是开口被覆盖的情况。在装置结构尺寸相同的情况下，通过在这里介绍的散热方案能够显著降低温度水平。

Claims (11)

1.一种具有壳体的断路器，在所述壳体中布置第一开关装置区(1)，在所述第一开关装置区中布置灭弧室装置(5)和具有定位于固定开关件(10)对面的活动开关件(9)的接触滑块装置(7)，以及在所述壳体中布置第二开关装置区(3)，在所述第二开关装置区中布置由短路脱扣器(17)和过载脱扣器(26)构成的电流脱扣器组，其特征在于，在彼此相对的壳壁内部沿所述固定开关件(10)形成贯通的通风通道(33)作为为了散热而流经所述断路器的第一对流气流，其中，在L侧的连接区中设有第二对流气流(35)，所述第二对流气流从沿所述固定开关件(10)的所述第一对流气流中分流进入所述第二开关装置区(3)中并且能够通过端子连接装置(29)和在所述壳体中的开口(36)实现散热。
2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述固定开关件(10)具有啮合在所述开关壳体的配合轮廓(16)中的有角的轮廓(14)。
3.根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于，在所述固定开关件(10)上设有凸起部(41)。
4.根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于，沿所述固定开关件(10)，经过所述接触滑块装置(7)上的、所述固定开关件(10)上的和布置在所述固定开关件(10)上的覆盖件(31)上的凹槽(15，32，40)形成所述第一对流气流，所述凹槽总体地形成所述通风通道(33)，所述通风通道能够实现通过在壳体中的开口(34)的散热。
5.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于，沿所述固定开关件(10)，经过所述接触滑块装置(7)上的、所述固定开关件(10)上的和布置在所述固定开关件(10)上的覆盖件(31)上的凹槽(15，32，40)形成所述第一对流气流，所述凹槽总体地形成所述通风通道(33)，所述通风通道能够实现通过在壳体中的开口(34)的散热。
6.根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于，在T侧的连接区中设有第三对流气流(37)，所述第三对流气流通过在端子连接装置(30)上的通道(38)形成并且能够通过在所述壳体中的开口(39)实现散热。
7.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，在T侧的连接区中设有第三对流气流(37)，所述第三对流气流通过在端子连接装置(30)上的通道(38)形成并且能够通过在所述壳体中的开口(39)实现散热。
8.根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于，在所述通风通道(33)中布置容纳尘垢的部件，所述容纳尘垢的部件设计使得其保护所述通风通道(33)不受污染，但却不会阻碍气体流通。
9.根据权利要求7所述的断路器，其特征在于，在所述通风通道(33)中布置容纳尘垢的部件，所述容纳尘垢的部件设计使得其保护所述通风通道(33)不受污染，但却不会阻碍气体流通。
10.根据权利要求8所述的断路器，其特征在于，所述容纳尘垢的部件设计为细网或者设计为顺次连续布置的、在投影示意图中闭合的轮廓。
11.根据权利要求9所述的断路器，其特征在于，所述容纳尘垢的部件设计为细网或者设计为顺次连续布置的、在投影示意图中闭合的轮廓。
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