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Die
Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschblechanordnung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
solche Lichtbogenlöschblechanordnung, auch Lichtbogenlöschblechpaket
genannt, ist in einem Leitungsschutzschalter oder einem Motorschutzschalter
untergebracht. Das Lichtbogenlöschblechpaket setzt sich
zusammen aus mehreren Lichtbogenlöschblechen, die bezüglich
der äußeren Form und Abmessungen identisch ausgebildet
sind. Die Bleche sind im wesentlichen rechteckig und bestehen aus
Metall. Sie besitzen eine V-förmige Einlaufkontur, die
zur Lichtbogen-Entstehungsstelle offen ist.
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DE 103 12 820 zeigt eine
gattungsgemäße Lichtbogenlöschblechanordnung
für einen elektrischen Schalter, mit parallel zueinander
angeordneten Löschblechen, die mittels einer Halteeinrichtung aus
Isoliermaterial auf Abstand zueinander gehalten sind.
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Wenn
nun ein Lichtbogen zwischen einem beweglichen Kontaktstück
und einem feststehenden Kontaktstück, beispielsweise bei
einem Kurzschlussstrom, gezogen wird, so wird er über Lichtbogenleitschienen,
die den Löschblech-Stapel beidseitig in Stapelrichtung
begrenzen, in das Lichtbogenlöschblechpaket geführt
und dort in Teillichtbögen unterteilt, wodurch die Lichtbogenspannung
erhöht und der Kurzschlussstrom dadurch begrenzt werden.
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Als
Grundmaterial für die Löschbleche werden ferromagnetische
Werkstoffe eingesetzt, da das Magnetfeld, welches den Lichtbogen
begleitet, in der Nähe eines ferromagnetischen Werkstoffes
bestrebt ist, durch die magnetisch besser leitenden Löschbleche
zu verlaufen. Dadurch entsteht eine Saugwirkung in Richtung der
Löschbleche. Diese Saugwirkung führt neben einem
vom Lichtbogen selbst erzeugten magnetischen Blasfeld dazu, dass
sich der Lichtbogen zu der Anordnung der Löschbleche bewegt
und zwischen diesen in mehrere Teillichtbögen aufgeteilt
wird, die auf den Löschblechen Fuß fassen.
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Um
die Lichtbogenlöschung zu beschleunigen und den Lauf der
einzelnen Teillichtbögen in dem Lichtbogenlöschblechpaket
zu beschleunigen ist verschiedentlich vorgeschlagen worden, die
einzelnen Lichtbogenlöschbleche mit speziellen Beschichtungen
zu versehen. Dabei werden an die Beschichtung auf den Lichtbogenlöschblechen
teils widersprechende Anforderungen gestellt, so dass eine alle
Anforderungen gleichermaßen erfüllende Beschichtung
bisher noch nicht bekannt ist.
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Die
DE 32 47 681 zeigt eine
Lichtbogenlöschkammer mit einer Lichtbogenlöschblechanordnung,
wobei jedes Lichtbogenlöschblech mit einem gas- oder dampfabgebenden
Material beschichtet ist, das unter Einfluß des Lichtbogens
verdampft, und dadurch die Lichtbogenlöschung befördert.
Jedoch wird das Material dabei verbraucht und die Zahl der durchführbaren
Schalthandlungen ist deshalb begrenzt.
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Damit
es an den Lichtbogenfußpunkten auf den Löschblechen
nicht zu einer lokalen Überhitzung der Lichtbogenlöschbleche
kommt, strebt man eine hohe Beweglichkeit der Lichtbogenfußpunkte
auf den Löschblechen an. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Löschbleche
galvanisch zu versilbern oder zu verkupfern. Jedoch besteht bei
solchen Schichten die Gefahr, dass es unter der Einwirkung des Lichtbogens
zu lokalen Aufschmelzungen und zu einem Verspritzen des aufgeschmolzenen
Materials und in der Folge zu Kurzschlüssen zwischen einzelnen
Lichtbogenlöschblechen kommt.
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Die
DE 10 2004 036 113
B4 offenbart ein beschichtetes Löschblech, wobei
die Beschichtung aus einem Verbundmaterial aus mindestens zwei Bestandteilen
besteht. Der erste Bestandteil ist elektrisch leitfähig
und hat einen Schmelz- bzw. Verdampfungspunkt, der nicht über
dem Schmelz- bzw. Verdampfungspunkt des ferromagnetischen Grundwerkstoffes
liegt. Der zweite Bestandteil hat einen Schmelz- bzw. Verdampfungspunkt,
der über dem Schmelz- bzw. Verdampfungspunkt des ferromagnetischen
Grundwerkstoffes liegt. Somit spritzt eine Schicht aus diesem Verbundmaterial
weniger als eine Schicht aus einem reinen Metall. Allerdings wird gegenüber
einer Schicht aus einem Metall die Lichtbogenbeweglichkeit negativ
beeinflusst.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hinsichtlich
der Lichtbogenbeweglichkeit und der thermischen Beständigkeit
optimierte Lichtbogenlöschblechanordnung zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch eine gattungsgemäße
Lichtbogenlöschblechanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß also
ist die Lichtbogenlöschblechanordnung aus einer Abfolge
von ersten, beidseitig ganz oder teilweise beschichteten, und zweiten,
unbeschichteten, oder aus einer Abfolge von dritten, einseitig ganz
oder teilweise beschichteten und auf der anderen Seite unbeschichteten Löschblechen
gebildet, so dass in Stapelrichtung eine Folge von beschichteten
und unbeschichteten Lichtbogenlöschblechbreitseiten entsteht,
wobei die Lichtbogenlöschbleche in Stapelrichtung hintereinander
so angeordnet sind, dass zwischen einer beschichteten und der in
Stapelrichtung übernächsten beschichteten Lichtbogenlöschblechbreitseite
sich wenigstens zwei unbeschichtete Lichtbogenlöschblechbreitseiten
befinden.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Lichtbogenlöschblechanordnung
eine wechselnde Abfolge von beidseitig ganz beschichteten und unbeschichteten
Lichtbogenlöschblechen, derart, dass jedes zweite Lichtbogenlöschblech
unbeschichtet ist. Der Aufbau der Lichtbogenlöschkammern
ist dann so, dass in Stapelrichtung abwechselnd ein beidseitig beschichtetes und
ein unbeschichtetes Lichtbogenlöschblech übereinander
liegen. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Lichtbogenlöschblechen
ist dabei in üblicher Größenordnung gewählt,
etwa zwischen 0,5 mm und 2 mm, bevorzugt etwa zwischen 0,6 mm und
1 mm.
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Die
geometrische Grundkontur der erfindungsgemäßen
Lichtbogenlöschbleche entspricht der oben beschriebenen,
sie sind demnach im wesentlichen rechteckig und besitzen eine V-förmige Einlaufkontur.
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Als
Beschichtungsmaterial kann gemäß einer sehr vorteilhaften
Ausführungsform ein Verbundmaterial verwendet werden, wie
es beispielsweise in der
DE 10 2004 036 113 B4 beschrieben ist. Das
Material der Beschichtung kann somit Verbundmaterial aus mindestens
zwei Bestandteilen sein, von denen der erste Bestandteil elektrisch
leitfähig ist, einen Schmelzpunkt hat, der nicht über
dem Schmelzpunkt des ferromagnetischen Werkstoffes liegt, und einen Verdampfungspunkt
hat, der nicht über dem Verdampfungspunkt des ferromagnetischen
Werkstoffes liegt, und von denen der zweite Bestandteil einen Schmelzpunkt
hat, welcher über dem Schmelzpunkt des ferromagnetischen
Werkstoffes liegt, und einen Verdampfungspunkt, der über
dem Verdampfungspunkt des ferromagnetischen Werkstoffes liegt.
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Durch
die abwechselnde Anordnung von beschichteten und unbeschichteten
Lichtbogenlöschblechbreitseiten werden die nachteiligen
Auswirkungen bekannter Lichtbogenlöschblech-Behandlungsmöglichkeiten
minimiert, unter Beibehaltung der vorteilhaften Auswirkungen. So
ist bei einer erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschblechanordnung
die thermische Festigkeit der Lichtbogenlöschbleche erhöht, ohne
dass die Beweglichkeit der Lichtbogenfußpunkte auf den
Lichtbogenlöschblechen nachteilig beeinflusst wird.
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In
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform umfasst
die Lichtbogenlöschblechanordnung eine wechselnde Abfolge
von beidseitig teilweise beschichteten und vollständig
unbeschichteten Lichtbogenlöschblechen, derart, dass jedes
zweite Lichtbogenlöschblech unbeschichtet ist. Im Unterschied
zu der oben genannten, ersten Ausführungsform sind die
Lichtbogenlöschbleche auf den Lichtbogenlöschblechbreitseiten
nur noch teilweise beschichtet. Dies spart Beschichtungsmaterial.
Die teilweise Beschichtung kann dabei so realisiert sein, dass auf
der Lichtbogenlöschblechbreitseite ein parallel zu den
Längs- oder Querkanten des Lichtbogenlöschblechs
orientierter Streifen beschichtet ist, und der verbleibende Teil
der Lichtbogenlöschblechbreitseite unbeschichtet bleibt
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Gemäß einer
anderen sehr vorteilhaften Ausführungsform umfasst die
Lichtbogenlöschblechanordnung eine wechselnde Abfolge von
einseitig ganz oder teilweise beschichteten und auf der anderen
Seite unbeschichteten Lichtbogenlöschblechen, derart, dass
in Stapelrichtung einer ganz oder teilweise beschichteten Lichtbogenlöschblechbreitseite
die ganz oder teilweise beschichtete Lichtbogenlöschblechbreitseite
eines benachbarten Lichtbogenlöschbleches, und der unbeschichteten
Lichtbogenlöschblechbreitseite eines Lichtbogenlöschbleches
die unbeschichtete Lichtbogenlöschblechbreitseite eines
benachbarten Lichtbogenlöschbleches jeweils gegenüber
liegen.
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Eine
erfindungsgemäße Lichtbogenloschblechanordnung
kann gemäß einer weiteren Ausführungsform
auch so gestaltet sein, dass sich jeweils eine ganz oder teilweise
beschichtete Lichtbogenlöschblechbreitseite eines Lichtbogenlöschbleches und
eine unbeschichtete Lichtbogenlöschblechbreitseite eines
benachbarten Lichtbogenlöschbleches in Stapelrichtung gegenüber
liegen.
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In
einer erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschblechanordnung
können die Lichtbogenlöschbleche vorteilhafterweise
mittels wenigstens einer Halteeinrichtung aus Isoliermaterial im
gewünschten Abstand zueinander gehalten sein.
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In
einer Lichtbogenlöschkammer mit einer der Kontaktstelle
eines Schalters zugeordneten erfindungsgemäßen
Lichtbogenlöschblechanordnung, wird ein an der Kontaktstelle
entstehender Schaltlichtbogen durch zwei Lichtbogenleitschienen
zu der Lichtbogenlöschblechanordnung hin geführt,
so dass er nach dem Einlaufen darin gekühlt und gelöscht wird.
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Dabei
können in einer vorteilhaften Ausführungsform
die den beiden Lichtbogenleitschienen benachbarten Lichtbogenlöschblechbreitseiten
unbeschichtet sein. Das kann so realisiert sein, dass die beiden äußersten
Lichtbogenlöschbleche der Lichtbogenlöschblechanordnung
unbeschichtet sind.
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In
einer weiteren Ausführungsform können die den
beiden Lichtbogenleitschienen benachbarten Lichtbogenlöschbleche
auch beschichtet sein, was es so realisiert sein kann, dass die
beiden äußersten Lichtbogenlöschbleche
der Lichtbogenlöschblechanordnung beschichtet sind.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und
weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Anhand
der Zeichnungen, in denen 5 Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert
und beschrieben werden.
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Es
zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Lichtbogenlöschblechanordnung,
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2:
schematisch eine erste Stapelfolge vollständig beschichteter
und unbeschichteter Lichtbogenlöschbleche,
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3:
schematisch eine zweite Stapelfolge vollständig beschichteter
und unbeschichteter Lichtbogenlöschbleche,
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4:
schematisch eine erste Stapelfolge einseitig beschichteter Lichtbogenlöschbleche,
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5:
schematisch eine zweite Stapelfolge einseitig beschichteter Lichtbogenlöschbleche,
sowie
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6 und 7:
Varianten für eine teilweise Beschichtung eines Lichtbogenlöschbleches.
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Es
sei zunächst Bezug genommenen auf die 1.
Der dort dargestellte Lichtbogenlöschblechstapel 10 weist
erste Lichtbogenlöschbleche 11 und zweite Lichtbogenlöschbleche 12 auf.
Die ersten und zweiten Lichtbogenlöschbleche 11, 12 sind
lang gestreckt rechteckig und besitzen in üblicher Weise
in ihrem vorderen Bereich einen V-förmigen Ausschnitt 6,
der als Einlaufaussparung bezeichnet sein kann. Die einzelnen Lichtbogenlöschbleche 11, 12 besitzen eine
Länge L1 und nehmen einen Abstand D1 voneinander ein. Die
Lichtbogenlöschbleche 11, 12 sind mittels
beidseitig angeordneter Streifen 14, 15 aus isolierendem
Material, vorzugsweise aus Isolierpapier oder aus Kunststoff, auf
Abstand zueinander gehalten. Dabei weist jedes Löschblech 11, 12 an
seiner Längskante Aussparungen auf, in denen sich quer
zur Längserstreckung der Längskante vorspringende
Zapfen 18, 19, 20 befinden, wobei an
einer Längskante zwei Zapfen 18 und 19 und
bei der gegenüberliegenden Längskante ein Zapfen 20 angeformt
sind. Bei der Montage des Lichtbogenlöschblechstapels 10 wird
jedes zweite Blech um 180° gedreht. Somit wechseln sich
bezogen auf eine Längskante Löschbleche mit zwei
Zapfen mit Löschblechen mit einem Zapfen ab.
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Die
ersten Lichtbogenlöschbleche 11 sind beidseitig
vollständig beschichtet. Die Beschichtung besteht aus einem
Verbundmaterial aus mindestens zwei Bestandteilen, von denen der
erste Bestandteil elektrisch leitfähig ist, einen Schmelzpunkt
hat, der nicht über dem Schmelzpunkt des ferromagnetischen
Werkstoffes liegt, und einen Verdampfungspunkt hat, der nicht über
dem Verdampfungspunkt des ferromagnetischen Werkstoffes liegt, und
von denen der zweite Bestandteil einen Schmelzpunkt hat, welcher über
dem Schmelzpunkt des ferromagnetischen Werkstoffes liegt, und einem
Verdampfungspunkt, der über dem Verdampfungspunkt des ferromagnetischen
Werkstoffes liegt.
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Die
zweiten Lichtbogenlöschbleche 12 sind unbeschichtet.
In dem Lichtbogenlöschblechstapel 10 wechseln
sich also in Stapelrichtung beidseitig vollständig beschichtete
und unbeschichtete Lichtbogenlöschbleche 11, 12 ab.
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Die 2 zeigt
schematisch einen Querschnitt durch ein Lichtbogenlöschblechpaket
gemäß der 1. Gleiche
oder gleichwirkende Elemente sind in der 2 mit denselben
Bezugsziffern wie in der 1, ergänzt um die vorangestellte
Ziffer der Figurennummer, bezeichnet. Dasselbe gilt bezüglich der
Bezugsziffern auch für die weiteren 3 bis 7.
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In
der 2 ist also ein Lichtbogenlöschblechpaket 210 mit
5 parallel zu ihrer Breitseite übereinander gestapelten
Lichtbogenlöschblechen gezeigt, von denen erste, beidseitig
ganz beschichtete Lichtbogenlöschbleche 211 sich
mit unbeschichteten Lichtbogenlöschblechen 212 abwechseln.
Die Beschichtung 23 der ersten Lichtbogenlöschbleche 211 ist
durch eine verstärkte Konturlinie angedeutet. Sie erstreckt
sich auf beiden Breitseiten des Lichtbogenlöschbleches,
und auch noch auf den Schmalseiten. Die Breitseiten 24 der
zweiten Lichtbogenlöschbleche 212 sind dagegen
unbeschichtet.
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Die 2 zeigt
auch schematisch das Zusammenwirken des Lichtbogenlöschblechstapels 210 mit
zwei Lichtbogenleitschienen 21, 22, die den an
einer Kontaktstelle des Installationsschaltgerätes entstehenden
Lichtbogen zu dem Lichtbogenlöschblechstapel 210 hin
führen. In der in der 2 gezeigten
Ausführungsform sind die den Lichtbogenleitschienen 21, 22 benachbarten
Lichtbogenlöschbleche beschichtet.
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Eine
Variante einer erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschblechanordnung
zeigt in die 3. diese unterscheidet sich
von der Ausführungsform gemäß 2 dadurch,
dass die den Lichtbogenleitschienen 31, 32 benachbarten
Lichtbogenlöschbleche 312 unbeschichtet sind.
Doch auch in der Ausführungsform gemäß der 3 umfasst
der Lichtbogenlöschblechstapel 310 eine wechselnde
Abfolge von beschichteten und unbeschichteten Lichtbogenlöschblechen 311, 312.
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Die 4 und 5 zeigen
weitere Varianten für erfindungsgemäße
Lichtbogenlöschblechanordnungen, bei denen einseitig beschichtete
Lichtbogenlöschbleche 411, 412 eingesetzt
werden. Jedes Lichtbogenlöschblech in dem Lichtbogenlöschblechstapel 410 ist
an einer Breitseite durch eine Beschichtung 43 beschichtet,
die gegenüberliegende Breitseite 44 ist unbeschichtet.
Die Lichtbogenlöschbleche sind in den Stapel so angeordnet,
dass jeweils einer unbeschichteten Breitseite eines Lichtbogenlöschbleches
eine beschichtete Breitseite eines benachbarten Lichtbogenlöschbleches
im Abstand D gegenüberliegt. Dadurch ergibt es sich, dass
die der ersten Lichtbogenleitschiene 41 benachbarte Breitseite
des der ersten Lichtbogenleitschienen 41 benachbarten Lichtbogenlöschbleches
beschichtet, und die der zweiten Lichtbogenleitschiene 42 benachbarte
Breitseite des der zweiten Lichtbogenleitschiene 42 benachbarten
Lichtbogenlöschbleches unbeschichtet ist.
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Die
Ausführungsform gemäß der 5 unterscheidet
sich von der in der 4 gezeigten dadurch, dass sich
jeweils beschichtete und unbeschichtete Breitseiten benachbarter
Lichtbogenlöschbleche gegenüberliegen. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass der Blechstreifen, aus dem die Löschbleche
gestanzt werden, nur einseitig beschichtet ist. Die wechselseitige
Anordnung aus beschichteten und unbeschichteten Breitseiten ergibt sich
aus der 180°-Drehung, die für die Montage der Seitenstreifen 14, 15 notwendig
ist.
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Selbstverständlich
sind die Ausführungsformen für erfindungsgemäße
Lichtbogenlöschblechanordnungen nicht auf solche mit 5
Lichtbogenlöschblechen begrenzt, sondern für jede
gewünschte und erforderliche Anzahl von Lichtbogenlöschblechen
möglich. Die typischerweise eingesetzte Anzahl von Lichtbogenlöschblechen
richtet sich nach der Schaltleistung und der geometrischen und elektrischen
Dimensionierung des Schaltgerätes; beispielhaft seien Lichtbogenlöschbleche
Anordnungen mit 11 und 24 Lichtbogenlöschblechen
genannt.
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Allen
Ausführungsformen für erfindungsgemäße
Lichtbogenlöschblechanordnungen ist gemeinsam, dass zwischen
einer beschichteten Breitseite eines Lichtbogenlöschbleches
und der übernächsten beschichteten Breitseite
eines anderen Lichtbogenlöschble ches in dem Lichtbogenlöschblechstapel
zwei unbeschichteten Breitseiten eines anderen Lichtbogenlöschbleches
liegen. In den Ausführungsformen gemäß der 2 und 3 sind
die beiden unbeschichteten Breitseiten diejenigen des zwischen zwei
beschichteten Lichtbogenlöschblechen 211, 311 angeordneten
unbeschichteten Lichtbogenlöschbleches 212, 312.
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In
der Ausführungsform gemäß der 4 und 5 gehört
die bezogen auf eine beschichtete Breitseite übernächste
beschichtete Breitseite zu dem übernächsten Lichtbogenlöschblech
im Lichtbogenlöschblechstapel. Dementsprechend sind die
beiden dazwischenliegenden unbeschichteten Breitseiten einmal die
unbeschichtete Breitseite des jeweiligen Lichtbogenlöschbleches
selbst und die unbeschichtete Breitseite des direkt benachbarten
Lichtbogenlöschbleches.
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Als
Folge der erfindungsgemäßen Abfolge von beschichteten
und unbeschichteten Breitseiten der Lichtbogenlöschbleche
befindet sich von jedem Teillichtbogen, der zwischen zwei benachbarten Lichtbogenlöschblechen
entsteht, ein erster Fußpunkt auf einer beschichteten Breitseite
eines Lichtbogenlöschbleches, und ein zweiter Fußpunkt
auf einer unbeschichteten Breitseite eines Lichtbogenlöschbleches.
Dadurch wird erreicht, dass sowohl eine hohe Lichtbogenbeweglichkeit
erhalten bleibt, wodurch die thermische Belastung der Lichtbogenlöschbleche
reduziert wird, als auch ein Verspritzen von Material auf der Oberfläche
der Lichtbogenlöschbleche mit der daraus entstehenden Gefahr
der Kurzschlussbildung zwischen benachbarten Lichtbogenlöschblechen
minimiert wird.
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Alternativ
zu der vollständigen Beschichtung einer Breitseite eines
Lichtbogenlöschbleches kann eine beschichtete Breitseite
auch nur teilweise beschichtet sein. Die 6 und 7 zeigen
schematisch in Aufsicht auf teilweise beschichtete Lichtbogenlöschbleche 611, 711 zwei
mögliche Ausführungsformen. In der 6 ist
ein Streifen 63 parallel zur Längserstreckungsrichtung
des Lichtbogenlöschbleches 611 beschichtet, der
verbleibende Teil 64 bleibt unbeschichtet. In der Ausführungsform
nach 7 ist ein Streifen 73 parallel zur Breitseite
des Lichtbogenlöschbleches 711 beschichtet, der
verbleibende Teil 74 bleibt unbeschichtet. Die teilweise
Beschichtung des Lichtbogenlöschbleches 611, 711 erfolgt
dabei bevorzugt beidseitig, also auf beiden Breitseiten eines Lichtbogenlöschbleches.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10312820 [0003]
- - DE 3247681 [0007]
- - DE 102004036113 B4 [0009, 0015]