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Die
Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum,
Vorkammerplatten und strombegrenzender Lichtbogenlöscheinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei Leitungsschutzschaltern
und Motorschutzschaltern verwendet werden.
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Leitungsschutzschalter
und Motorschutzschalter dienen dazu, im Störungsfall elektrische Leitungen,
die mit Überströmen hoher
Stromstärke
belastet sind, vom speisenden Netz zu trennen. Hierzu sind üblicherweise
ein festes und ein bewegliches Kontaktstück in einem Lichtbogen-Vorkammerraum vorgesehen,
die mit den jeweiligen Anschlussklemmen verbunden sind. Beim Öffnen des
Schaltkontaktes, d. h. beim Abheben des beweglichen Kontaktstückes vom
feststehenden Kontaktstück,
entsteht ein Schaltlichtbogen, welcher in einer hierzu vorgesehenen
Löscheinrichtung
gelöscht
wird. Der gezogene Lichtbogen kommutiert von den geöffneten
Kontaktstücken
auf Lichtbogenleitschienen, um sich anschließend in einem Lichtbogenlöschblechpaket (Deion-Löschkammer)
zu unterteilen. Dort wird eine hohe Lichtbogenspannung zur Strombegrenzung
erzeugt, so dass der Lichtbogen erlischt.
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Die
DE 693 08 772 T2 zeigt
eine Vorrichtung, bei der Wechselstrom-Leistungsschalter auf einer Trägerkonstruktion
nebeneinander angeordnet sind. Ein Zubehörteil, welches aus einem in
einem Gehäuse
angeordneten Dauermagneten besteht, kann an einen der Leistungsschalter
angereiht werden, wenn dieser als Gleichstrom-Leistungsschalter
betrieben werden soll.
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Aus
der
DE 102 42 310
A1 ist eine Lichtbogenlöschanordnung
für ein
elektrisches Schaltgerät bekannt,
die eine Löschkammer
(in der bei einer Schalthandlung zwischen einem feststehenden und einem
beweglichen Kontaktstück
ein Lichtbogen erzeugt wird) und ein mehrere Lichtbogenlöschbleche aufweisendes
Lichtbogenlöschblechpaket
umfasst, in das der Lichtbogen über
Leitschienen hineingeführt
wird.
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Aus
der
EP 0 251 160 B1 ist
eine Löscheinrichtung
für einen
elektrischen Schalter mit in einem Vorkammerraum befindlichen Kontaktsstücken und einem
Löschblechsstapel
bekannt, wobei der Vorkammerraum seitlich durch Vorkammerplatten
begrenzt wird. Zwischen den Außenseiten
der Vorkammerplatten und der inneren Gehäusewand ist ein Spalt, der
eine Zurückführung des Überdruckes
aus dem Löschblechstapel
gestattet, ohne die Entwicklung des Lichtbogens zu stören. Die
rückströmende Druckwelle
dient zum Ausgleich des Unterdruckes und zur Deionisierung im Kontaktbereich.
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Um
die Schaltleistung von Installationsschaltgeräten zu erhöhen, sind verschiedene ergänzende und
unterstützende
Maßnahmen
vorgeschlagen worden, um den Lauf des Schaltlichtbogens hin zu der
Lichtbogenlöscheinrichtung
zu beschleunigen. Geräte
mit solcherart erhöhter
Schaltleistung werden auch als Hochleistungs-Schaltgeräte bezeichnet,
in Abgrenzung zu Standard-Geräten
ohne solche unterstützende
Maßnahmen.
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Aus
der
DE 195 18 049
A1 ist ein gattungsgemäßes elektrisches
Installationsschaltgerät
mit einer Lichtbogenvorkammer und einer benachbart zu dieser angeordneten
Lichtbogenlöscheinheit
bekannt. Die Löschwirkung
wird unterstützt
durch eine AC-Blaseinrichtung,
die mit Hilfe einer Eisenplatte ein so genanntes magnetisches Glasfeld
erzeugt, welches durch magnetische Wechselwirkung mit dem Lichtbogen
dessen Bewegung in Richtung zu der Lichtbogenlöscheinheit beschleunigt. Die
Eisenplatte kann auf einer Seite des Kammerbereiches der Lichtbogenvorkammer
angeordnet sein.
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Bei
anderen gattungsgemäßen Installationsschaltgeräten ist
eine AC-Glaseinrichtung vorhanden, welche zwei in seitlicher Richtung
an den Vorkammerraum angrenzende Eisenplatten umfasst. Der Begriff „Eisenplatten" ist hier stellvertretend
zur Bezeichnung von Platten, welche ferromagnetische Eigenschaften
haben, gebraucht. Es können
dies neben Platten aus Eisen auch Platten aus einem anderen ferromagnetischen
Material sein, oder Platten aus einem Verbundmaterial mit ferromagnetischem Anteil,
oder auch kunststoffumspritzte Eisenplatten oder kunststoffumspritzte
Platten aus einem anderen Material mit ferromagnetischen Eigenschaften.
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Die
magnetische Wechselwirkung, aufgrund derer der Lauf des bei einer
Kontaktöffnung
entstehenden Lichtbogens in Richtung auf die Lichtbogenlöscheinrichtung
hin unterstützt
wird, tritt dabei nur bei AC-Betrieb, das heißt, bei Wechselstrom-Betrieb, auf.
Daher werden gattungsgemäße Installationsschaltgeräte auch
als AC-Schaltgeräte
oder AC-Hochleistungsschaltgeräte
bezeichnet.
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Auch
in DC-Netzen oder bei Gleichstrombetrieb tritt jedoch bei einer
Schalthandlung ein Lichtbogen auf, der in der Lichtbogenlöscheinrichtung
möglichst
rasch gelöscht
werden soll. Im DC-Betrieb kommt die Schwierigkeit hinzu, dass kein
Nulldurchgang erfolgt und daher der Lauf des Lichtbogens in die
Lichtbogenlöscheinrichtung
hinein durch ein fremderzeugtes magnetisches Glasfeld unterstützt werden
sollte. Entsprechende für
den Gleichstrombetrieb geeignete Geräte werden im Folgenden auch als
DC-Schaltgeräte
oder DC-Hochleistungsschaltgeräte
bezeichnet. Aus dem Stand der Technik sind DC-Schaltgeräte bekannt
mit Permanentmagneten, deren Magnetfeld entsprechend auf das vom
Lichtbogen ausgebildete Magnetfeld einwirkt, so dass der Lichtbogen
in die Lichtbogenlöscheinheit
geführt wird.
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In
der
DE 10 2005
007 282 A1 ist ein Installationsschaltgerät beschrieben,
bei dem erst zu einem späteren
Zeitpunkt bei der Endmontage entschieden werden muss, ob ein AC-
oder ein DC-Gerät
entstehen soll. Dazu werden dort in von außen zugänglichen Ausnehmungen in der
Gehäusewand entweder
Eisenplatten, zur Fertigung eines AC-Gerätes,
oder Permanentmagnet-Platten, zur Fertigung eines DC-Gerätes, eingelegt.
Es muss jedoch von Anfang an feststehen, ob ein Gerät ein AC-
oder ein DC-Gerät
sein soll, ein nachträglicher
Umbau eines AC- in ein DC-Gerät
ist nicht möglich.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches
Installationsgerät
mit Lichtbogen-Vorkammerraum, Vorkammerplatten und strombegrenzender
Lichtbogenlöscheinrichtung
zu schaffen, das als Standardgerät
gefertigt und auf einfache und kostengünstige Weise in ein AC-Gerät oder bei
Bedarf auch in ein DC-Gerät
gewandelt werden kann, ohne dass ein Austausch eines Bauteils oder
ein Öffnen
des Gehäuses
nötig ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein gattungsgemäßes Installationsgerät mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß also umfasst
die Gehäusewandung
im Bereich der Ausnehmungen eine Öffnung, durch die bei eingelegten
Eisenplatten zur Schaffung einer sowohl im AC- als auch im DC-Betrieb
die Lichtbogenführung
unterstützende AC/DC-Blaseinrichtung bei
zusammengesetztem Gehäuse
ein Permanentmagnet einsetzbar ist.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch die vorgeschlagene Maßnahme nicht bereits im Vorfeld
entschieden werden muss, ob ein Standard-Schaltgerät oder ein
Hochleistungs-AC-Schaltgerät
oder ein Hochleistungs-DC-Schaltgerät geschaffen
werden soll.
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Das
Gehäuse
ist gleichartig für
alle drei Schaltgeräte-Arten
ausgebildet. Bei einem Standard-Schaltgerät wird nichts weiter hinzugefügt.
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Bei
einem Hochleistungs-AC-Schaltgerät werden
lediglich noch zusätzliche
Eisenplatten von außen
auf das Gehäuse
aufgerastet.
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Bei
einem Hochleistungs-DC-Schaltgerät bleibt
die Eisenplatte eingesetzt, zusätzlich
wird noch ein Permanentmagnet in die Öffnung eingesetzt.
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Insbesondere
sind keinerlei zusätzliche
konstruktive Maßnahmen
erforderlich, um die Eisenplatten elektrisch zu isolieren, um derart
zu verhindern, dass ein Lichtbogen Fußpunkte auf diesen Platten bildet.
Vorteilhaft ist es in äußerst einfacher
Art und Weise möglich,
ein Standard-Schaltgerät
nachträglich
zu einem Hochleistungs-AC-Schaltgerät umzurüsten, und zusätzlich auch
ein Hochleistungs-AC- zu einem Hochleistungs-DC-schaltgerät umzurüsten. Insbesondere ist hierzu
ein Öffnen
des Schaltgerätes nicht
erforderlich.
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Dadurch
wird eine rationelle und kostensparende Fertigung sowohl für Standard-
als auch für Hochleistungs-AC-
und DC-Schaltgeräte
ermöglicht. Bei
einer modularen Aufrüstung
vom Standard- über das
Hochleistungs-AC- zum Hochleistungs-DC-Gerät werden nur Bauteile hinzugefügt, aber
nicht getauscht oder entfernt. Daher ist die Fertigung in einer Fertigungslinie
ohne Verzweigung realisierbar.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind randseitig
der Ausnehmungen Rastmittel zur Arretierung der einlegbaren Eisenplatten
vorgesehen. Damit können
die Eisenplatten, wenn sie zur Herstellung eines Hochleistungs-AC-Schaltgerätes eingesetzt
werden sollen, einfach eingeschnappt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung sind die einlegbaren Eisenplatten mit der Gehäusewandung
verklebt. Sie sind dann noch besser gegen ein unbeabsichtigten herausfallen
geschützt.
Eine weitere Umrüstung
vom AC- zum DC-Hochleistungsschaltgerät bleibt möglich.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung schließt
an die Öffnung
ein ins Gehäuseinnere
gerichteter, isolierende Wände aufweisender
Führungskanal
für den
Permanentmagneten an. Dadurch ist die Lage des Permanentmagneten
bezüglich
der Eisenplatten festlegbar und er ist fixierbar.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist der Führungskanal
an der der Öffnung
gegenüberliegenden
Seite verschlossen. Der Permanentmagnet kann dann nach dem Einsetzen
nicht hindurchrutschen, was die automatisierte Bestückung mit
Permanentmagneten während
der Fertigung erleichtert.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist die Öffnung
bei eingesetztem Permanentmagnet durch eine Abdeckung verschließbar. Somit
kann der Permanentmagnet sicher fixiert werden. Die Abdeckung kann
lösbar
angebracht, beispielsweise aufgeklipst oder aufgeschraubt werden,
so dass auch ein nachträgliches Entnehmen
des Permanentmagneten möglich
bleibt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist bei eingesetzten Eisenplatten und nach Einsetzen
des Permanentmagneten in die Öffnung
ein Magnetkreis gebildet, so dass zwischen den Eisenplatten sich
ein durch den Permanentmagneten induziertes magnetisches Glasfeld ausbildet.
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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 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt ist, 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 einen
Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltgerät,
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2 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgerät.
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In
1 ist
ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltgerät dargestellt.
Zum Aufbau eines derartigen auf einer Hutprofiltragschiene montierbaren
elektrischen Installationsgerätes
wird ausdrücklich
auf die eingangs erwähnte
DE 102 42 310 A1 hingewiesen.
Ein solches Schaltgerät
weist in einem schmalen, quaderförmigen
Gehäuse
an mindestens einer Stirnseite Anschlussmittel zur Verbindung mit Stromschienen
und/oder Anschlussleitungen (Eingangs- und Ausgangsanschlüsse), einen
elektromagnetischen Auslöser
zur Abschaltung von Kurzschlussströmen, einen thermischen Auslöser zur
Abschaltung von Überströmen, ein
Schaltschloss, einen Schaltknebel an der Oberseite des Gehäuses, mindestens
einen Schaltkontakt mit mindestens einem feststehenden und mindestens
einem beweglichen Schaltkontaktstück, Lichtbogenleitschienen
zur Führung
eines Lichtbogens von einem Lichtbogen-Vorkammerraum in eine strombegrenzende
Lichtbogenlöscheinrichtung
sowie an der Bodenseite des Gehäuses
Montagemittel zur Befestigung auf einer Hutprofiltragschiene auf.
Falls mehr als ein Schaltkontakt vorgesehen ist, sind selbstverständlich auch Lichtbogenlöscheinrichtung
inklusive Lichtbogenleitschienen entsprechend mehrfach vorhanden.
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Das
Schaltgerät 1 – ein Leitungsschutzschalter
oder ein Motorschutzschalter – weist
ein üblicherweise
aus zwei Hälften
zusammengesetztes Gehäuse
aus einem isolierenden Kunststoffmaterial auf. Innerhalb des von
der Gehäusewandung 2 – zu erkennen
sind zwei schmale Stirnseiten und zwei Breitseiten – umschlossenen
Innenraumes befinden sich ein Anschlussraum 3, ein Anschlussraum/Raum
für (elektromagnetische
und thermische) Auslöser 4 sowie
ein Lichtbogen-Vorkammerraum 5 mit sich anschließender strombegrenzender
Lichtbogenlöscheinrichtung 7 (Deion-Kammer).
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An
beiden Breitseiten des Lichtbogen-Vorkammerraums 5 sind
Vorkammerplatten 9 bzw. 12 aus einem Isoliermaterial
(wie Keramik oder Kunststoff) derart angeordnet, dass sich jeweils
zwischen Gehäusewandung 2 und
Vorkammerplatte 9 bzw. 12 ein Rückströmungskanal 10 bzw. 13 ausbildet.
Umlenkungen 11 bzw. 14 leiten die durch die Rückströmungskanäle 10 bzw. 13 strömenden Gase
zurück zum
Lichtbogen-Vorkammerraum 5.
Die Vorkammerplatten 9, 12 sind geometrisch derart
angeordnet, dass nur im Aufweitungsbereich des Lichtbogens eine
Rückströmung hinter
diesen Vorkammerplatten ermöglicht
wird, wodurch der Lichtbogen in Richtung Lichtbogenlöscheinrichtung 7 beschleunigt
wird.
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Ein
innerhalb des Lichtbogen-Vorkammerraums 5 auftretender
Lichtbogen 6 wandert zur in üblicher Weise mit Innenausnehmungen 8 versehenen Lichtbogenlöscheinrichtung 7.
Es ergeben sich zwei punktiert skizzierte Gasströmungen nach dem Umluftprinzip:
- • Eine
erste Gasströmung
vom Lichtbogen-Vorkammerraum 5 mit Lichtbogen 6 über die
Lichtbogenlöscheinrichtung 7 und
durch den Rückströmungskanal 10 zurück in den
Lichtbogen-Vorkammerraum 5.
- • Eine
zweite Gasströmung
vom Lichtbogen-Vorkammerraum 5 mit Lichtbogen 6 über die
Lichtbogenlöscheinrichtung 7 und
durch den Rückströmungskanal 13,
zurück
in den Lichtbogen-Vorkammerraum 5.
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Es
wirkt ferner eine Kraft auf den Lichtbogen 6 in Richtung
eines schwächeren
Magnetfeldes, hier infolge entsprechender Ausgestaltung der Lichtbogenlöschbleche
der Lichtbogenlöscheinrichtung 7 in Richtung
zur Lichtbogenlöscheinrichtung 7 hin.
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Diese
Kraftwirkung kann dadurch verstärkt werden,
dass zur Schaffung eines AC-Hochleistungs-Schaltgerätes Eisenplatten 16 bzw. 18 jeweils außerhalb
der Vorkam merplatten 9 bzw. 12 angeordnet werden.
Zur Befestigung dieser Platten 16 bzw. 18 ist
die Gehäusewandung 2 im
Bereich der Vorkammerplatten 9 bzw. 12 jeweils
mit einer von außen zugänglichen
Ausnehmung 15 bzw. 17 versehen. Vorteilhaft ergibt
sich durch die Gehäusewandung 2 ohne
zusätzliche
Maßnahmen
eine ausreichende elektrische Isolierung zwischen Lichtbogen-Vorkammerraum 5 und
Eisenplatten 16, 18.
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Zur
Schaffung eines Hochleistungs-AC-Schaltgerätes mit gegenüber einem
Standard-Schaltgerät erhöhtem Schaltvermögen wird
je eine Eisenplatte in die Ausnehmung 15 bzw. 17 eingelegt
und dort verrastet oder verklebt. Soll ein kostengünstigeres
Standard-Schaltgerät geschaffen werden,
entfallen diese Eisenplatten.
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In
der Nähe
der Vorkammerplatten 9, 12 ist ins Gehäuse eine Öffnung 19 mit
einem daran anschließenden
Führungskanal 26 für einen
zylindrischen Permanentmagneten 27 eingebracht. Der Führungskanal 26 erstreckt
sich senkrecht zu der Breitseite der Gehäusewandung 2 ins Innere
des Schaltgerätes,
bis er an der gegenüberliegenden Breitseite
mündet.
An der gegenüberliegenden
Breitseite befindet sich keine Öffnung,
der Führungskanal 26 ist
an dieser Seite durch die Breitseite der Gehäusewandung 2 verschlossen.
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Zur
Schaffung eines Hochleistungs-DC-Schaltgerätes aus einem Hochleistungs-AC-Schaltgerät wird in
den Führungskanal 26 ein
zylinderförmiger
Permanentmagnet 27 eingesetzt. Bei eingesetzten Eisenplatten 16, 18 und
nach Einsetzen des Permanentmagneten 27 in die Öffnung 19 und
den Führungskanal 26 ist
somit ein Magnetkreis gebildet, so dass zwischen den Eisenplatten 16, 18 sich
ein durch den Permanentmagneten 27 induziertes magnetisches
Blasfeld ausbildet.
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In 2 ist
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes dargestellt.
An den beiden Stirnseiten des Gehäuses des Schaltgerätes 1 sind
Anschlussmittel 20, 21 zur Verbindung mit Stromschienen
und/oder Anschlussleitungen vorgesehen. In die Ausnehmung 15 ist
eine Eisenplatte 16 eingelegt, wobei eine Verrastung der
Platte über Rastmittel
(Rastnasen) 25 erfolgt. An der Oberseite des Gehäuses befindet
sich ein für
manuelle Schalthandlungen zu verwendender Schaltknebel 22.
An der Bodenseite des Gehäuses
sind Montagemittel 23 (feste Nase + bewegliche Nase) zur
Befestigung des Schaltgerätes 1 auf
einer Hutprofiltragschiene 24 angeordnet. Zwischen der
Ausnehmung 15 und der Bodenseite des Gehäuses ist
eine Öffnung 19 in
der Gehäusewandung
eingebracht, an die sich ins Gehäuseinnere
hinein ein Führungskanal
zur Aufnahme eines Permanentmagneten anschließt. Die Öffnung 19 ist an einer
solchen Stelle angebracht, an der im Gehäuseinneren ein entsprechender
freier Raum zur Aufnahme des Permanentmagneten vorhanden ist.
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Abdeck-
oder Versiegelungsmittel zur Sicherung und Befestigung des Permanentmagneten
in dem Führungskanal 26 sind
in den Figuren nicht dargestellt, aber bei einem erfindungsgemäßen Schaltgerät üblicherweise
vorhanden. Es kann sich dabei um alle möglichen bekannten und denkbaren
Befestigungsmittel handeln, beispielsweise um eine aufgeklipste
oder aufgeschraubte Abdeckkappe, um eine Befestigung durch Kleben
oder durch Einpressen in Presspassung.
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Bei
dem in den Figuren gezeigten erfindungsgemäßen Schaltgerät sind drei
Varianten herstellbar: a) ein Standardschaltgerät, bei dem weder Eisenplatten
noch ein Permanentmagnet eingesetzt sind; b) ein AC-Hochleistungsgerät, bei dem
außen Eisenplatten
eingesetzt sind; c) ein DC-Hochleistungsgerät, bei dem zusätzlich zu
den Eisenplatten noch ein Permanentmagnet in die Öffnung eingesetzt wird.
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Der
Vorteil des erfindungsgemäßen Schaltgerätes liegt
darin, dass eine modulare Auf rüstung vom
Einfach- über
das AC- zum DC-Hochleistungsschaltgerät möglich ist. Dabei werden dem
Gerät nur Bauteile
hinzugefügt,
aber nicht getauscht oder entfernt. Daher sind alle drei Arten von
Schaltgeräten
in einer Fertigungslinie ohne Verzweigung herstellbar. Die Fertigung
des Standard-Schaltgerätes
endet mit dem Verschließen
des Gehäuses.
Zur Fertigung des AC-Hochleistungsschaltgerätes werden nur noch die Eisenplatten
eingesetzt. Zur Fertigung des DC-Hochleistungsschaltgerätes wird
nur noch zusätzlich
der Permanentmagnet eingesetzt.
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- 1
- Schaltgerät
- 2
- Gehäusewandung
eines Gehäuses
aus einem isolierenden Kunststoff
- 3
- Anschlussraum
- 4
- Anschlussraum/Raum
für Auslöser
- 5
- Lichtbogen-Vorkammerraum
- 6
- Lichtbogen
- 7
- strombegrenzende
Lichtbogenlöscheinrichtung,
Deion-Kammer
- 8
- Innenausnehmung
- 9
- Vorkammerplatte
- 10
- Rückströmungskanal
- 11
- Umlenkung
in Gehäusewand
- 12
- Vorkammerplatte
- 13
- Rückströmungskanal
- 14
- Umlenkung
in Gehäusewand
- 15
- Ausnehmung
in Gehäusewandung
- 16
- Eisenplatte
oder Permanentmagnetplatte
- 17
- Ausnehmung
in Gehäusewandung
- 18
- Eisenplatte
oder Permanentmagnetplatte
- 19
- Öffnung im
Gehäuse
- 20
- Anschlussmittel
- 21
- Anschlussmittel
- 22
- Schaltknebel
- 23
- Montagemittel
- 24
- Hutprofiltragschiene
- 25
- Rastmittel
- 26
- Führungskanal
- 27
- Permanentmagnet