DE10036370A1 - Lichtbogenlöscheinrichtung mit einem Aufsatz für Niederspannungs-Schaltgeräte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für ein in Luft schaltendes Niederspannungs-Schaltgerät mit einem universell verwendbaren, variierbaren Aufsatz zur Anpassung der Lichtbogenlöschkammer an erhöhte Anforderungen, bei welcher der Aufsatz (8) als kaminartige Lichtbogenlöschkammer-Verlängerung zur Volumenvergrößerung der Lichtbogenlöschkammer ausgebildet ist und ein Formstück (10) darstellt, das eine untere Kontur (16) aufweist, die genau gleich der Kontur des normalerweise auf der Lichtbogenlöschkammer befindlichen Lichtbogenlöschkammerdeckels (6; 7; 9) ist und dessen obere Kontur (17) identisch mit der oberen Kontur des Schaltergehäuses zur Aufnahme des Lichtbogenlöschkammerdeckels (6; 7; 9) ausgebildet ist, wodurch eine beliebige Anzahl von Aufsätzen (8) gestapelt verwendbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für ein in Luft schaltendes Niederspannungs-Schaltgerät mit einem universell verwendbaren, variierbaren Aufsatz zur Anpassung der Lichtbogenlöschkammer an erhöhte Anforderungen.

In Luft schaltende Niederspannungs-Leistungsschalter benöti­ gen zum Betrieb eine Lichtbogen-Löscheinrichtung, um auftre­ tende Schaltlichtbögen ohne Beeinträchtigung des Leistungs­ schalters selbst und angrenzender Anlagenteile oder sonstiger Baugruppen zum Erlöschen zu bringen, weil andernfalls die Ge­ fahr besteht, dass die heißen und somit ionisierten Lichtbo­ gengase elektrische Überschläge verursachen, Bedienpersonen verletzen oder andere Schäden bewirken.

Bei den konventionellen Lichtbogen-Löscheinrichtungen für Niederspannungs-Leistungsschalter sind zwei grundsätzlich verschiedene Bauformen bekannt. Bei großen Leistungsschaltern werden bisher im wesentlichen herkömmlich als Bauelement ge­ sondert hergestellte komplette Löschkammern, also ein stabi­ les lichtbogen-, druck- und temperaturfestes Gehäuse mit dar­ in befindlichen Löschblechen und einer geeigneten Ausblasvor­ richtung auf den Leistungsschalter aufgesetzt. In der Regel wird eine Löschkammer je Pol vorgesehen. Diese Kammer hat ein komplettes Gehäuse, das eine Festigkeit aufweist, die sowohl den mechanischen als auch den elektrischen Kräften des darin auftretenden zu löschenden Lichtbogens, insbesondere in bezug auf den Druck und die Temperatur der Schaltgase, angemessen ist. In dieser Kammer befinden sich die Löschbleche. Die Kam­ mer kann dabei als topfartiger Schacht ausgebildet sein, in den die Bleche eingesteckt sind, oder als eine Konstruktion aus Halbschalen bei der eine Vorrichtung benötigt wird, um die Bleche erst in die eine Halbschale einzusetzen, dann die zweite Halbschale aufzusetzen und letztlich beide zu verbin­ den.

Als zweite Bauform finden Löschkammereinsätze Verwendung, bei denen nur die Funktion der eigentlichen Lichtbogenlöschung in einer Einheit erreichbar ist. Diese Gebilde sind aber nicht in der Lage, den im Zusammenhang mit dem Lichtbogen auftre­ tenden Druck auszuhalten. Deshalb werden diese Einsätze in einen im oder am Schaltergehäuse vorgesehenen Schacht einge­ setzt. Diese Bauform ist bisher vorwiegend bei kleinen Kom­ paktleistungsschaltern gebräuchlich, findet aber zunehmend auch bei größeren Leistungsschaltern Anwendung, wo die Gehäu­ se diese Räume, also den Schaltraum und den Löschraum, um­ kleiden.

Bei diesen modernen Niederspannungs-Leistungsschaltern sind die Lichtbogenlöschkammern in das Gehäuse des Schalters inte­ griert. Die Löschkammern bilden also kein über die Kontur des Schalters hervorstehendes Objekt. Sie sind zwar bei großen Leistungsschaltern nach wie vor eigenständige Objekte, sind aber derart in die Gesamtkonstruktion einbezogen, dass sie bündig mit den Gehäusekonturen abschließen und nur noch die Auslassöffnungen sichtbar sind. Die Teile sind aber zugäng­ lich und können herausgenommen werden, um beispielsweise die darunter befindlichen Kontakte zu begutachten. Gegebenenfalls kann die gesamte Löschkammer auch ausgewechselt werden.

Bei bestimmten Bauformen auch größerer Niederspannungs- Leistungsschalter, die unter der amerikanischen Bezeichnung ICCB (insulated case circuit breaker) bekannt sind, wurde be­ reits eine derartige Konstruktion gewählt, bei welcher vorge­ fertigte Löschblechpakete in das Schaltergehäuse eingesetzt werden. Dabei ergibt sich jedoch ein Sekundärproblem. Mit dem Einsetzen des Löschblechpaketes ist die Lichtbogenlöschein­ richtung als Ganzes noch nicht komplett, denn letztlich müs­ sen die Schaltgase den Schalter verlassen und ins Freie aus­ treten, ohne Schaden anrichten zu können.

Bei den klassischen Leistungsschaltern sind dazu im Gehäuse Austrittsöffnungen vorgesehen, die Bestandteil des Gehäuses sind, zum Beispiel eine gelochte Wand im Gehäuse oder ein in eine Aufnahmeöffnung des Gehäuses eingesetztes Drahtgitter. Das ist nötig, weil die Schaltgase nach dem Durchlaufen des Löschblechpaketes noch nicht genug abgekühlt sind, um sie ins Freie austreten zu lassen. Das Gas ist heiß und ionisiert, was zu Überschlägen zu geerdeten Teilen oder zwischen Sammel­ schienen führen kann. Auch führen die heißen Schaltgase mög­ licherweise Funken mit und können Bediener gefährden oder verletzen. Folglich ist eine weitere Abkühlung unerlässlich. Deshalb sind weitere Kammeraufsätze geschaffen worden. So zeigen die DE-OS 35 41 514 und 44 10 108, allerdings an konventionellen Lichtbogenlöschkammern, die vollkommen eigen­ ständige Gebilde mit Gehäusekörpern und darin angeordneten Löschblechen darstellen, auf die Löschkammern aufgesetzte Dämpfungsvorrichtungen zur weiteren Abkühlung der durch die Löschbleche hindurchgetretenen noch zu heißen Schaltgase, wo­ bei die in der DE-OS 44 10 108 vorgeschlagene Dämpfungsvor­ richtung als isolierender aufgesetzter Kammerdeckel ausge­ bildet ist und die DE-OS 35 41 514 eine Lösung zeigt, bei welcher der Aufsatz eine Anzahl von perforierten Einlagen enthält, die mittels eines Abdeckorgans gehalten werden, wel­ ches von Befestigungselementen durchsetzt wird. Dieser Auf­ satz ist konstruktiv und fertigungsmäßig sehr aufwendig und beeinflusst nur teilweise die Eigenschaften.

Ein vorgesehener Dämpfungseinsatz erfordert auch ein gewisses Druckverhalten. Die Gase müssen aus dem Löschblechraum unge­ hindert austreten und anschließend in einem Zwischenspeicher­ raum aufgefangen werden, aus dem sie letztlich abgekühlt ins Freie austreten können.

Es gibt Fälle, in denen auch diese Lösung nicht ausreicht. In der EP-PS 0437151 B1 ist ein mehrpoliger Niederspannungs- Leistungsschalter in einem mit einer doppelten Kühlvorrich­ tung für die Löschgase ausgerüsteten Isolierstoffgehäuse dar­ gestellt, der durch Isolierstoff-Zwischenwände in mehrere in­ terne Abteile unterteilt ist, die jeweils einem der Pole zu­ geordnet sind. Dabei ist jedem Schaltpol ein Löschblechpaket zur Entionisierung des bei der Trennung der Kontakte gezoge­ nen Lichtbogens zugeordnet sowie eine mit einer ersten Gas­ kühlvorrichtung bestückte Austrittsöffnung für die Schaltga­ se. Diese Austrittsöffnungen münden dann in eine für alle Schalterpole gemeinsame weitere Kammer, die eine zweite Kühlvorrichtung aufweist, nach deren Durchströmen die Schaltgase durch Gasabzugsöffnungen in das Umgebungsmedium abgeführt werden. Die noch sehr heißen und noch stark ionisierten Gase treffen vor der zweiten Kühlvor­ richtung aufeinander, was zu Nachteilen führen kann. Alle ge­ nannten Lösungen weisen keine zu nur einer einzelnen Lichtbo­ gen-Löschkammer selbst gehörenden Dämpfungs- und Ausblasein­ richtungen auf und stellen somit sowohl bezüglich der Materi­ al- als auch bezüglich des Montageumfanges einen verhältnis­ mäßig hohen Aufwand dar. Sie gestatten auch nicht den Einsatz unkomplizierter materialsparender Löschkammerkonstruktionen, weil diese die austretenden Schaltgase nicht genügend dämpfen und abkühlen. Darüber hinaus verhindern sie nicht wirksam, dass noch heiße, ionisierte Schaltgase in Bereiche der Schaltanlage gelangen, in denen sie Schäden verursachen kön­ nen. Bei bekannten Leistungsschaltern wird deshalb dann ent­ weder der Spannungsbereich eingegrenzt oder es werden, wie beschrieben, Zusatzteile wie Kamine oder Aufsätze mit entio­ nisierenden Medien angewendet. Das kann sein, wenn ein erhöh­ tes Kurzschlussschaltvermögen gefordert wird oder eine höhere Bemessungsspannung, beziehungsweise ein höherer Kurzschluss­ strom, weil das in der Regel dazu führt, dass die Löschkammer ein größeres Volumen erhalten muss, denn diese Parameter wir­ ken sich auf die Ausbildung der Löschkammer aus, zum Beispiel auf die Anzahl der Löschbleche, auf die Länge der Strecke, die der Lichtbogen auf den Löschblechen verlaufen kann, auf die Art der Dämmung, Dämpfung oder Entionisierung am Ausgang der Löschkammer und weitere Merkmale.

Die genannten Kamine oder Aufsätze sind aber stets nur für einen speziellen Fall konzipiert und weder universell ver­ wendbar, erweiterbar, variierbar oder austauschbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Licht­ bogenlöscheinrichtung mit einem nach dem heute üblichen Bausatzgedanken universell verwendbaren, variierbaren Aufsatz zu schaffen, mit dem Lichtbogenlöschkammern an erhöhte Anfor­ derungen angepasst werden können, ohne dass entsprechende Löschkammern extra konstruiert werden müssen.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ei­ ne Lichtbogenlöscheinrichtung mit einem Aufsatz für Nieder­ spannungs-Schaltgeräte gelöst, bei welcher der Aufsatz als kaminartige Lichtbogenlöschkammer-Verlängerung zur Volumen­ vergrößerung der Lichtbogenlöschkammer ausgebildet ist und ein Formstück darstellt, das eine untere Kontur aufweist, die genau gleich der Kontur des normalerweise auf der Lichtbogen­ löschkammer befindlichen Lichtbogenlöschkammerdeckels ist und dessen obere Kontur identisch mit der oberen Kontur des Ge­ häuses zur Aufnahme des Lichtbogenlöschkammerdeckels ausge­ bildet ist. Die Lichtbogenlöschkammer wird also ohne den stan­ dardmäßigen Deckel verwendet und statt des Deckels wird zu­ erst ein Formstück als Verlängerung der Lichtbogenlöschkammer aufgebracht, auf welches nunmehr der Lichtbogenlöschkammer­ deckel aufgesetzt wird. Es können zuvor auch noch ein oder mehrere weitere Formstücke vorgesehen werden, bevor der Lichtbogenlöschkammerdeckel als Abschluss aufgesetzt wird. Ein Formstück bewirkt dabei eine Vergrößerung des Kammervolu­ mens um ein bestimmtes Zusatzvolumen.

Durch die Gestaltung der unteren Kontur des Formstücks iden­ tisch mit der Kontur des Lichtbogenlöschkammerdeckels und der Ausbildung der oberen Kontur des Formstücks identisch mit der oberen Kontur des Gehäuses zur Aufnahme des Lichtbogenlösch­ kammerdeckels ist eine Stapelung beliebig vieler Formstücke möglich und es kann damit eine den technischen Anforderungen entsprechende Volumenvergrößerung der Lichtbogenlöschkammer um ein mehrfaches des Zusatzvolumens erreicht werden und zwar durch einfache Stapelung von Formstücken. Somit kann auf ein­ fache Weise eine Erhöhung des Schaltvermögens bewirkt werden. Der Werkstoff des Formstücks ist zweckmäßig identisch mit dem Werkstoff des Lichtbogenlöschkammerdeckels.

Durch die besonderen Konturen von Gehäuse, Aufsatz und Licht­ bogenlöschkammerdeckel werden schaltgasdichte Labyrinthe er­ zeugt, die auch im Kurzschlussfalle eine sichere Phasentren­ nung bewirken.

Der Aufsatz beziehungsweise die Aufsätze werden mit einer entsprechend langen Schraube am identischen Befestigungspunkt wie der Lichtbogenlöschkammerdeckel befestigt und verfügen, wie oben beschrieben über, den deckeltypischen Einschiebe- Verrastmechanismus zur mechanischen Koppelung zwischen dem Schaltergehäuse und dem Lichtbogenlöschkammerdeckel. Zweckmä­ ßig können die Aufsätze satzweise unterschiedliche Höhen auf­ weisen, womit die Vergrößerung der Lichtbogenlöschkammer schrittweise an die Erfordernisse angepasst werden kann.

Die Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis an­ hand eines bevorzugten, den Schutzumfang nicht einschränken­ den Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Niederspannungs-Leistungsschalter, bei dem das Bedienpult und die Antriebsteile weg­ gelassen sind, in perspektivischer Ansicht, von der Vorderseite des Schalters gesehen,

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Aufsatz in perspek­ tivischer Darstellung, von der Seite der Befesti­ gungsschraube gesehen,

Fig. 3 zeigt den gleichen Aufsatz in perspektivischer Ansicht von der entgegengesetzten Seite gesehen.

Die Fig. 1 zeigt einen Niederspannungs-Leistungsschalter 1 mit Fußblechen 2, bei dem zur besseren Übersicht das Bedien­ pult und die Antriebsteile als für die Beschreibung der Er­ findung unwesentlich weggelassen sind. Es sind nur die Gewin­ debuchsen 3 für die zur Befestigung derselben erforderlichen Befestigungsschrauben zu sehen und die Durchlassöffnungen 4 für die Schaltgestänge der drei Schaltpole. Um das Wesen der Erfindung deutlich zu machen, sind zwei Löschkammern im nor­ malen Zustand dargestellt, das heißt es sind nur die mit der Oberseite 5 des Niederspannungs-Leistungsschalters 1 bündig abschließenden Löschkammerdeckel 6; 7 zu sehen.

Auf der dritten Lichtbogenlöschkammer ist ein erfindungsgemä­ ßer Aufsatz 8 mit einem Löschkammerdeckel 9 angeordnet. Der Aufsatz ist als Lichtbogenlöschkammer-Verlängerung zur Volu­ menvergrößerung der Löschkammer ausgebildet und stellt ein Formstück 10 dar, das mit seiner unteren Kontur 16 genau in die Kontur der Aufnahme des normalerweise auf der Lichtbogen­ löschkammer befindlichen Lichtbogenlöschkammerdeckels passt. Die obere Kontur des Formstücks 10 ist identisch mit der obe­ ren Kontur des Gehäuses zur Aufnahme des Lichtbogenlöschkam­ merdeckels 6; 7; 9 ausgebildet. Auf die Lichtbogenlöschkammer wird also statt des Lichtbogenlöschkammerdeckels 6; 7; 9 zu­ erst ein Formstück 10 als Verlängerung der Lichtbogenlösch­ kammer aufgesetzt und auf dieses nunmehr der Lichtbogenlösch­ kammerdeckel 6; 7; 9. Es kann auch zuvor noch ein weiteres Formstück 10 oder mehrere weitere Formstücke vorgesehen wer­ den, die dann mit dem Lichtbogenlöschkammerdeckel 9 abgedeckt werden. Der Aufsatz 10, beziehungsweise die Aufsätze 10, wer­ den mit einer entsprechend langen Schraube am identischen Be­ festigungspunkt 11 wie der Lichtbogenlöschkammerdeckel befe­ stigt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Aufsatz 8 in perspektivischer Darstellung, von verschiedenen Seiten gese­ hen. Der Aufsatz 8 ist als Formstück 10 mit einer Vorderwand 12, einer Rückwand 13, einer ersten Seitenwand 14 und einer zweiten Seitenwand 15 ausgebildet. Er weist eine untere Kon­ tur 16 auf, die genau gleich der Kontur des normalerweise auf der Lichtbogenlöschkammer befindlichen Lichtbogenlöschkammer­ deckels 6; 7; 9 ist und dessen obere Kontur 17 identisch mit der oberen Kontur des Schaltergehäuses zur normalen Aufnahme des Lichtbogenlöschkammerdeckels 6; 7; 9 ausgebildet ist. in der Rückwand 13 ist eine Einbuchtung 18 vorgesehen, durch welche die Befestigungsschraube geführt wird, deren Länge entsprechend der Anzahl der verwendeten Aufsätze 8 gewählt wird.

Der Aufsatz 8 verfügt, wie oben beschrieben, über den deckel­ typischen Einschiebe-Verrastmechanismus zur mechanischen Kop­ pelung zwischen dem Schaltergehäuse und dem Lichtbogenlösch­ kammerdeckel 6; 7; 9, hier durch eine Nut 19 an der Oberseite 20 und einem beim Aufsetzen in diese Nut eingreifenden Vor­ sprung 21 an der Unterseite 22 des Aufsatzes 8 dargestellt.

Nach dem Aufbringen eines Aufsatzes 8 auf das Schaltergehäuse oder einen bereits vorhandenen weiteren Aufsatz 8 wird die Anordnung mittels einer durch die Einbuchtung 18 geführten Befestigungsschraube fixiert und durch die besonderen Kontu­ ren von Gehäuse, Aufsatz und Lichtbogenlöschkammerdeckel wer­ den schaltgasdichte Labyrinthe erzeugt, die auch in Kurz­ schlussfalle eine sichere Phasentrennung bewirken. Es können auf diese Weise die modulartig ausgebildete Aufsätze 8 in be­ liebiger Anzahl übereinandergestapelt werden.

Durch die Erfindung wird eine Lichtbogenlöscheinrichtung mit einem nach dem heute üblichen Bausatzgedanken universell ver­ wendbaren, variierbaren Aufsatz zu schaffen, mit dem Lichtbo­ genlöschkammern an erhöhte Anforderungen angepasst werden können, ohne dass entsprechende Löschkammern extra konstru­ iert werden müssen.

Claims (7)

1. Lichtbogenlöscheinrichtung für ein in Luft schaltendes Niederspannungs-Schaltgerät mit einem universell verwendba­ ren, variierbaren Aufsatz zur Anpassung der Lichtbogenlösch­ kammer an erhöhte Anforderungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (8) als kaminartige Lichtbogenlöschkammer- Verlängerung zur Volumenvergrößerung der Lichtbogen­ löschkammer ausgebildet ist und ein Formstück (10) darstellt, das eine untere Kontur (16) aufweist, die genau gleich der Kontur des normalerweise auf der Lichtbogenlöschkammer be­ findlichen Lichtbogenlöschkammerdeckels (6; 7; 9) ist und dessen obere Kontur (17) identisch mit der oberen Kontur des Schaltergehäuses zur Aufnahme des Lichtbogenlöschkammer­ deckels (6; 7; 9) ausgebildet ist.

2. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke (10) durch die Gestaltung ihrer unteren und ihrer oberen Kontur (16; 17) in beliebiger Anzahl stapel­ bar sind.

3. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Formstücks (10) mit dem Werkstoff des Lichtbogenlöschkammerdeckels (6; 7; 9) identisch ist.

4. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die angepassten Konturen von Schaltergehäuse, Auf­ satz (8) und Lichtbogenlöschkammerdeckel (6; 7; 9) schaltgas­ dichte Labyrinthe gebildet werden, die auch im Kurzschluss­ falle eine sichere Phasentrennung bewirken.

5. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Konturen (16; 17) des Aufsatzes (8) mit dem deckeltypischen Einschiebe-Verrastmechanismus zur mechanischen Koppelung zwischen dem Schaltergehäuse und dem Lichtbogenlöschkammerdeckel identisch sind.

6. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (8) beziehungsweise die Aufsätze (8) mit ei­ ner entsprechend langen Schraube am identischen Befestigungs­ punkt (11) wie der Lichtbogenlöschkammerdeckel (6; 7; 9) be­ festigt sind.

7. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsätze (8) zur Anpassung an die Erfordernisse der Vergrößerung der Lichtbogenlöschkammer unterschiedliche Höhen aufweisen.