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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.
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In
Luft schaltende Niederspannungs-Leistungsschalter benötigen zum
Betrieb eine Lichtbogen-Löscheinrichtung,
um auftretende Schaltlichtbögen
ohne Beeinträchtigung
des Leistungsschalters selbst und angrenzender Anlagenteile oder
sonstiger Baugruppen zum Erlöschen
zu bringen, weil andernfalls die Gefahr besteht, dass die heißen und
somit ionisierten Lichtbogengase elektrische Überschläge verursachen, Bedienpersonen
verletzen oder andere Schäden
bewirken.
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Bei
den konventionellen Lichtbogen-Löscheinrichtungen
für Niederspannungs-Leistungsschalter
sind zwei grundsätzlich
verschiedene Bauformen bekannt. Bei großen Leistungsschaltern werden
bisher im wesentlichen herkömmlich
als Bauelement gesondert hergestellte komplette Löschkammern, also
ein stabiles lichtbogen-, druck- und temperaturfestes Gehäuse mit
darin befindlichen Löschblechen und
einer geeigneten Ausblasvorrichtung 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 verbinden.
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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 auftretenden Druck
auszuhalten. Deshalb werden diese Einsätze in einen im oder am Schaltergehäuse vorgesehenen
Schacht eingesetzt. Diese Bauform ist bisher vorwiegend bei kleinen
Kompaktleistungsschaltern gebräuchlich,
findet aber zunehmend auch bei größeren Leistungsschaltern Anwendung,
wo die Gehäuse
diese Räume,
also den Schaltraum und den Löschraum,
umkleiden.
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Bei
diesen modernen Niederspannungs-Leistungsschaltern sind die Lichtbogenlöschkammern
in das Gehäuse
des Schalters integriert. 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 zugänglich und können herausgenommen
werden, um beispielsweise die darunter befindlichen Kontakte zu
begutachten. Gegebenenfalls kann die gesamte Löschkammer auch ausgewechselt
werden.
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Bei
bestimmten Bauformen auch größerer Niederspannungs-Leistungsschalter,
die unter der amerikanischen Bezeichnung ICCB (insulated case circuit
breaker) bekannt sind, wurde bereits eine derartige Konstruktion
gewählt,
bei welcher vorgefertigte Löschblechpakete
in das Schaltergehäuse
eingesetzt werden. Dabei ergibt sich jedoch ein Sekundärproblem.
Mit dem Einsetzen des Löschblechpaketes ist
die Lichtbogenlöscheinrichtung
als Ganzes noch nicht komplett, denn letztlich müssen die Schaltgase den Schalter
verlassen und ins Freie austreten, ohne Schaden anrichten zu können.
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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 Sammelschienen führen kann. Auch führen die
heißen
Schaltgase möglicherweise
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 eigenständige
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, wobei die in der
DE-OS
44 10 108 vorgeschlagene Dämpfungsvorrichtung als isolierender
aufgesetzter Kammer-deckel ausgebildet 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 Aufsatz ist konstruktiv und fertigungsmäßig sehr
aufwendig und beeinflusst nur teilweise die Eigenschaften.
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Ein
vorgesehener Dämpfungseinsatz
erfordert auch ein gewisses Druckverhalten. Die Gase müssen aus
dem Löschblechraum
ungehindert austreten und anschließend in einem Zwischenspeicherraum
aufgefangen werden, aus dem sie letztlich abgekühlt ins Freie austreten können.
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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 Kühlvorrichtung
für die Löschgase
ausgerüsteten
Isolierstoffgehäuse
dargestellt, der durch Isolierstoff-Zwischenwände in mehrere interne Abteile
unterteilt ist, die jeweils einem der Pole zugeordnet sind. Dabei
ist jedem Schaltpol ein Löschblechpaket
zur Entionisierung des bei der Trennung der Kontakte gezogenen Lichtbogens
zugeordnet sowie eine mit einer ersten Gaskühlvorrichtung bestückte Austrittsöffnung für die Schaltgase.
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 Kühlvorrichtung
aufeinander, was zu Nachteilen führen
kann. Alle genannten Lösungen
weisen keine zu nur einer einzelnen Lichtbogen-Löschkammer selbst gehörenden Dämpfungs- und
Ausblaseinrichtungen auf und stellen somit sowohl bezüglich der
Material-, als auch bezüglich
des Montageumfanges einen verhältnismäßig hohen
Aufwand dar. Sie gestatten auch nicht den Einsatz unkomplizierter
materialsparender Löschkammer-konstruktionen,
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
können.
Bei bekannten Leistungsschaltern wird deshalb dann entweder der
Spannungsbereich eingegrenzt oder es werden, wie beschrieben, Zusatzteile
wie Kamine oder Aufsätze
mit entionisierenden Medien angewendet. Das kann sein, wenn ein
erhöhtes
Kurzschlussschaltvermögen
gefordert wird oder eine höhere
Bemessungsspannung, beziehungsweise ein höherer Kurzschlussstrom, weil
das in der Regel dazu führt,
dass die Löschkammer
ein größeres Volumen
erhalten muss, denn diese Parameter wirken sich auf die Ausbildung
der Löschkammer
aus, zum Beispiel auf die Anzahl er 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.
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Die
genannten Kamine oder Aufsätze
sind aber stets nur für
einen speziellen Fall konzipiert und weder universell verwendbar,
erweiterbar, variierbar oder austauschbar.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Lichtbogenlöscheinrichtung
mit einem nach dem heute üblichen
Bausatzgedanken universell verwendbaren, variierbaren Aufsatz zu
schaffen, mit dem Lichtbogenlöschkammern
an erhöhte
Anforderungen angepasst werden können,
ohne dass entsprechende Löschkammern
extra konstruiert werden müssen.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
durch eine Lichtbogenlöscheinrichtung
mit einem Aufsatz für
Niederspannungs-Schaltgeräte gelöst, bei
welcher der Aufsatz als kaminartige Lichtbogenlöschkammer-Verlängerung
zur Volumenvergrößerung der
Lichtbogenlöschkammer
ausgebildet ist und ein Formstück
darstellt, das eine untere Kontur aufweist, die genau gleich der
Kontur des normalerweise auf der Lichtbogenlöschkammer befindlichen Lichtbogenlöschkammerdeckels
ist und dessen obere Kontur identisch mit der oberen Kontur des
Gehäuses
zur Aufnahme des Lichtbogenlöschkammerdeckels
ausgebildet ist. Die Lichtbogenlöschammer wird
also ohne den standardmäßigen Deckel
verwendet und statt des Deckels wird zuerst ein Formstück als Verlängerung
der Lichtbogenlöschkammer
aufgebracht, auf welches nunmehr der Lichtbogenlöschkammerdeckel 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
Kammervolumens um ein bestimmtes Zusatzvolumen.
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Durch
die Gestaltung der unteren Kontur des Formstücks identisch mit der Kontur
des Lichtbogenlöschkammerdeckels
und der Ausbildung der oberen Kontur des Formstücks identisch mit der oberen
Kontur des Gehäuses
zur Aufnahme des Lichtbogenlöschkammerdeckels
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 einfache Weise eine Erhöhung des Schaltvermögens bewirkt
werden.
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Der
Werkstoff des Formstücks
ist zweckmäßig identisch
mit dem Werkstoff des Lichtbogenlöschkammerdeckels.
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Durch
die besonderen Konturen von Gehäuse,
Aufsatz und Lichtbogenlöschkammerdeckel
werden schaltgasdichte Labyrinthe er zeugt, die auch im Kurzschlussfalle
eine sichere Phasentrennung bewirken.
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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.
Zweckmäßig können die Aufsätze satzweise
unterschiedliche Höhen
aufweisen, womit die Vergrößerung der
Lichtbogenlöschkammer
schrittweise an die Erfordernisse angepasst werden kann.
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Die
Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis anhand eines bevorzugten,
den Schutzumfang nicht einschränkenden
Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
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Die 1 zeigt
einen Niederspannungs-Leistungsschalter, bei dem das Bedienpult und
die Antriebsteile weggelassen sind, in perspektivischer Ansicht,
von der Vorderseite des Schalters gesehen.
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Die 2 zeigt
einen erfindungsgemäßen Aufsatz
in perspektivischer Darstellung, von der Seite der Befestigungsschraube
gesehen.
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Die 3 zeigt
den gleichen Aufsatz in perspektivischer Ansicht von der entgegengesetzten Seite
gesehen.
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Die 1 zeigt
einen Niederspannungs-Leistungsschalter 1 mit Fußblechen 2,
bei dem zur besseren Übersicht
das Bedienpult und die Antriebsteile als für die Beschreibung der Erfindung 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 normalen Zustand dargestellt, das heißt es sind nur die mit der
Oberseite 5 des Niederspannungs-Leistungsschalters 1 bündig abschließenden Löschkammerdeckel 6; 7 zu
sehen.
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Auf
der dritten Lichtbogenlöschkammer
ist ein erfindungsgemäßer Aufsatz 8 mit
einem Löschkammerdeckel 9 angeordnet.
Der Aufsatz ist als Lichtbogenlöschkammer-Verlängerung
zur Volumenvergrößerung 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 Lichtbogenlöschkammer befindlichen Lichtbogenlöschkammerdeckels
passt. Die obere Kontur des Formstücks 10 ist identisch
mit der oberen Kontur des Gehäuses
zur Aufnahme des Lichtbogenlöschkammerdeckels 6; 7; 9 ausgebildet. Auf
die Lichtbogenlöschkammer
wird also statt des Lichtbogenlöschkammerdeckels 6; 7; 9 zuerst
ein Formstück 10 als
Verlängerung
der Lichtbogenlöschkammer
aufgesetzt und auf dieses nunmehr der Lichtbogenlöschkammerdeckel 6; 7; 9.
Es kann auch zuvor noch ein weiteres Formstück 10 oder mehrere weitere
Formstücke
vorgesehen werden, die dann mit dem Lichtbogenlöschkammerdeckel 9 abgedeckt werden.
Der Aufsatz 10, beziehungsweise die Aufsätze 10,
werden mit einer entsprechend langen Schraube am identischen Befestigungspunkt 11 wie der
Lichtbogenlöschkammerdeckel
befestigt.
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Die 2 und 3 zeigen
einen erfindungsgemäßen Aufsatz 8 in
perspektivischer Darstellung, von verschiedenen Seiten gesehen.
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 Kontur 16 auf, 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 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.
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Der
Aufsatz 8 verfügt,
wie oben beschrieben, über
den deckeltypischen Einschiebe-Verrastmechanismus zur mechanischen
Koppelung zwischen dem Schaltergehäuse und dem Lichtbogenlöschkammerdeckel 6; 7; 9,
hier durch eine Nut 19 an der Oberseite 20 und
einem beim Aufsetzen in diese Nut eingreifenden Vorsprung 21 an
der Unterseite 22 des Aufsatzes 8 dargestellt.
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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 Konturen von Gehäuse, Aufsatz
und Lichtbogenlöschkammerdeckel
werden schaltgasdichte Labyrinthe erzeugt, die auch in Kurzschlussfalle
eine sichere Phasentrennung bewirken. Es können auf diese Weise die modulartig
ausgebildete Aufsätze 8 in
beliebiger Anzahl übereinandergestapelt
werden.
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Durch
die Erfindung wird eine Lichtbogenlöscheinrichtung mit einem nach
dem heute üblichen Bausatzgedanken
universell verwendbaren, variierbaren Aufsatz zu schaffen, mit dem
Lichtbogenlöschkammern
an erhöhte
Anforderungen angepasst werden können,
ohne dass entsprechende Löschkammern
extra konstruiert werden müssen.