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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 Glasfeld
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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In
der
DE 2133926 ist eine
Lichtbogenlöschblechanordnung
mit einer Abfolge von teilweise mit elektrisch isolierendem Beschichtungsmaterial
beschichteten und teilweise unbeschichteten Lichtbogenlöschblechen
gezeigt, bei der durch die teilweise Beschichtung ein Überschlag über die
oberen Kanten der Lichtbogenlöschbleche
verhindert wird.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtbogenlöschblechanordnung
zu schaffen mit einer hohen Wanderungsgeschwindigkeit des Lichtbogens
bei gleichzeitiger hoher thermischer Beständigkeit der Beschichtung.
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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 mit
einem elektrisch leitfähigen
Material 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 Verdampfungs-punkt 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 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 Lichtbogenlöschblechanordnung
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.