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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Lichtbogen-Löscheinrichtung
für einen elektrischen Schalter mit mehreren Lichtbogen-Löschblechen,
die einen sich in einer Strömungsrichtung erstreckenden,
einseitig offenen Ausschnitt aufweisen, wobei die Lichtbogen-Löschbleche
mit einem Gas abgebenden Material zumindest einseitig teilweise
beschichtet sind und wobei auf den teilweise beschichteten Seiten
der Lichtbogen-Löschbleche jeweils zumindest eine sich an
den Ausschnitt anschließende, sich in der Strömungsrichtung
erstreckende Teilfläche des jeweiligen Lichtbogen-Löschbleches
beschichtungsfrei ist.
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Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf Verfahren zum Herstellen einer
derartigen Lichtbogen-Löscheinrichtung und auf einen elektrischen Schalter
mit einer derartigen Lichtbogen-Löscheinrichtung.
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Der
Einsatz von Gas abgebenden Materialien insbesondere in Form gasender
Kunststoffe in Lichtbogen-Löscheinrichtungen ist an sich
bekannt. Diese gasenden Kunststoffe zeichnen sich dadurch aus, dass
bei einer Wechselwirkung mit einem Schaltlichtbogen aus der Oberfläche
der Kunststoffe gasförmige Zersetzungsprodukte freigesetzt
werden. Diese gasförmigen Zersetzungsprodukte, die auch unter
der Bezeichnung „Hartgas" bekannt sind, führen
zu einem Überdruck am Ort der Lichtbogenlöschung
und zwingen den Lichtbogen damit schneller zum Erlöschen.
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Die
Druckschrift
DE 3247681
A1 zeigt gattungsgemäße Lichtbogen-Löscheinrichtungen,
bei denen jedoch jedes der Lichtbogen-Löschbleche in dem
in Strömungsrichtung gesehen – hinteren Abschnitt
mit Gas abgebendem Material beschichtet ist, um ein Kurzschließen
einzelner Teillichtbögen hinter den Lichtbogen-Löschblechen
zu verhindern und den Lichtbogen in der Lichtbogen-Löscheinrichtung
zu stabilisieren.
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Weiterhin
offenbart die Druckschrift
DE
102 42 310 A1 im einleitenden Teil der Beschreibung eine gattungsgemäße
Lichtbogen-Löscheinrichtung. Diese Druckschrift zeigt weiterhin
einen Leitungsschutzschalter, bei dem die Lichtbogen-Löscheinrichtung zusätzliches
zu den Lichtbogen-Löschblechen oder an Stelle der Lichtbogen-Löschbleche
eine Platte vorzugsweise aus Ultramid
® A3SK
aufweist. Auch diese Platten dienen zur Stabilisierung des Lichtbogens.
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Ausgehend
von einer Lichtbogen-Löscheinrichtung mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (
DE 3247681 A1 ) liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Lichtbogen von kritischen Außenbereichen
fernzuhalten und gleichzeitig die Verstärkung des Gasstromes
so zu optimieren, dass schädliche Ionen, die eine erneute
Zündung des Lichtbogens hervorrufen können, aus
dem Bereich der Schaltkontakte sicher entfernt werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass sich die beschichtungsfreie Teilfläche in der Strömungsrichtung
bis zum Ende des jeweiligen Lichtbogen-Löschbleches erstreckt. – Da
ein – in Strömungsrichtung gesehener – hinterer
Abschnitt der Lichtbogen-Löschbleche im Bereich über dem
Ausschnitt beschichtungsfrei gehalten ist, werden in diesem Bereich
keine Gasströme erzeugt, die der Strömungsrichtung entgegen
und damit in Richtung der Schaltkontakte gerichtet sein könnten.
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Vorzugsweise
sind nur die beidseitig des Ausschnittes gebildeten Ecken der Lichtbogen-Löschbleche,
oder nur zwei streifenförmige, sich an die beiden in der
Strömungsrichtung verlaufenden Seitenkanten der Lichtbogen-Löschbleche
anschließende seitliche Endabschnitte der Lichtbogen-Löschbleche
oder aber auch nur zwei zueinander konvexe, sich an die beiden in
der Strömungsrichtung verlaufenden Seitenkanten der Lichtbogen-Löschbleche
anschließende seitliche Endabschnitte der Lichtbogen-Löschbleche
mit dem Gas abgebenden Material zumindest einseitig beschichtet.
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Das
Beschichten der Lichtbogen-Löschbleche der neuen Lichtbogen-Löscheinrichtung
kann bevorzugt durch ein Tauch-Verfahren erfolgen. Das Gas abgebenden
Material kann jedoch auch aufgespritzt werden. Vorgesehen ist in
vorteilhafter Weise auch, ein Granulat aus Gas abgebenden Material aufzutragen
und anschließend zu verschmelzen. – All diese
Verfahren haben den Vorteil, dass sie automatisierbar sind.
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Ein
Ausführungsbeispiel der neuen Lichtbogen-Löscheinrichtung
ist in den 1 bis 7 dargestellt.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines elektrischen Schalters mit einer
Lichtbogen-Löscheinrichtung,
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2 ein
Schaltkontaktsystem des elektrischen Schalters, dem eine erfindungsgemäße
Lichtbogen-Löscheinrichtung zugeordnet ist,
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3 die
Lichtbogen-Löscheinrichtung gemäß der 2 in
Explosionsdarstellung
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4 und 5 die
Lichtbogen-Löscheinrichtung gemäß der 2 in
zwei perspektivischen Darstellungen und
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6 bis 8 drei
Ausführungsformen vom Lichtbogen-Löschblechen
der erfindungsgemäßen Lichtbogen-Löscheinrichtung
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Die 1 zeigt
einen elektrischen Schalter 1 in Form eines Niederspannungs-Leistungsschalters, der
ein Schaltkontaktsystem, eine dem Schaltkontaktsystem zugeordnete
Lichtbogen-Löscheinrichtung 2 und ein aus zwei
Gehäuseschalen 3 und 4 gebildetes Schaltpolgehäuse
aufweist. Das Schaltpolgehäuse bildet dabei eine integrierte
Schaltkammer 5 zur Aufnahme des Schaltkontaktsystems und
eine zu der Schaltkammer 5 offene integrierte Löschkammer 6 zur
Aufnahme der Lichtbogen-Löscheinrichtung 2. Das
Schaltkontaktsystem besteht aus einer feststehenden Schaltkontaktanordnung 7 und
einer beweglichen Schaltkontaktanordnung 8. Die bewegliche Schaltkontaktanordnung 8 weist
dabei einen schwenkbaren Kontaktträger 11 und
mehrere bewegliche Schaltkontakte 12 in Form von Kontakthebeln auf.
Die beweglichen Schaltkontakte 12 sind parallel zueinander
schwenkbar und mittels jeweils zwei Kontaktkraft-Federn 13 unter
Vorspannung federnd an dem Kontaktträger 11 abgestützt.
Die bewegliche Schaltkontaktanordnung 7 ist in bekannter
Weise über eine in der 1 nur schematisch
angedeutete Hebelanordnung 14 mit einer Schaltwelle 15 gekoppelt.
Die Schaltwelle 15 dient gleichzeitig zum Antrieb nicht
weiter dargestellter, parallel zu dem gezeigten Schaltkontaktsystem
angeordneter weiterer Schaltkontaktsysteme, denen jeweils eine weitere,
ebenfalls nicht dargestellte Lichtbogen-Löscheinrichtung zugeordnet
ist. Die Schaltwelle 15 ist mittels einer Antriebsvorrichtung 16 aus
einer Aus-Position, bei der die Schaltkontaktsysteme offen sind,
in eine Ein-Position, bei der die Schaltkontaktsysteme geschlossen
sind, zu überführen. Beim Überführen
der Schaltwelle 15 in ihre Ein-Position werden die Kontaktkraft-Federn 13 weiter
gespannt. Die Antriebsvorrichtung 16 weist einen mit einer
Speicherfeder 17 versehenen Antrieb 18, einen
den Antrieb 18 mit der Schaltwelle 15 koppelnden
Antriebsstrang 19 und ein Schaltschloss 20 auf.
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Gemäß der 2 bis 5 besteht
jede der Lichtbogen-Löscheinrichtungen 2 aus zwei
Isolierwänden 22 aus Fiber oder abbrandfestem
Kunststoff sowie aus Lichtbogen-Löschblechen 23 und
Lichtbogen-Leitblechen 24, 25 aus Stahlblech.
Die Lichtbogen-Löschbleche 23 und die Lichtbogen-Leitbleche 24, 25 sind
mit Zapfen 26 versehen, die in Löcher 27 der
Isolierwände 22 eingeführt und verstemmt
(vernietet) werden. Dadurch entsteht ein Löschblechpaket,
das in die Löschkammer 6 eingesetzt wird. Die Lichtbogen-Löscheinrichtung 2 weist
weiterhin einen abschließenden Deckel 28 auf,
der mit Ausblasschlitzen 29, seitlichen Anformungen 30 und
einer Durchführungsöffnung 31 versehen
ist. Die seitlichen Anformungen 30 greifen in Schlitze 33 der
Isolierwände 22, um den Deckel 28 an
dem Löschblechpaket zu befestigen. Zur Befestigung der
Lichtbogen-Löscheinrichtung 2 in der Löschkammer 6 dient
eine Befestigungsschraube 21, die die Durchführungsöffnung 31 durchgreifend
in eine ihr zugeordnete Gewindebohrung einer der beiden Gehäuseschalen 3 des Schaltpolgehäuses
eingreift.
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Gemäß der 2 ist
der feststehenden Schaltkontaktanordnung 7 das flache Lichtbogen-Leitblech 24 zugeordnet,
das eine senkrecht zu den Isolierplatten verlaufende Außenseite
des Löschblechpaketes bildet. Der beweglichen Schaltkontaktanordnung 8 ist
das Lichtbogen-Leitblech 25 zugeordnet, das ebenfalls eine
senkrecht zu den Isolierplatten verlaufende Außenseite
des Löschblechpaketes bildet. Es weist einen parallel zu
den Lichtbogen-Löschblechen 23 verlaufenden ersten
Teil 34 und einen entgegen der Öffnungsrichtung 32 der
beweglichen Schaltkontakte 12 geneigte Abwinklung 35 auf.
Das freie Ende dieser Abwinklungen 41 weist einen geringen
Abstand zu den Bewegungsbahnen der als Lichtbogenhörner 36 ausgebildeten
freien Enden der beweglichen Schaltkontakte 12 auf. Dies
gewährleistet eine optimale Übergabe des Lichtbogenfußpunktes
von den Lichtbogenhörnern 36 zu dem Lichtbogen-Leitblech 25.
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Gemäß den 5 bis 8 weisen
alle Ausführungsformen der mehreren, parallel zueinander
angeordneten Lichtbogen-Löschbleche 23; 123; 223 einen
sich in der Strömungsrichtung 37 der Schaltgase
verlaufenden, in Richtung des Schaltkontaktsystems einseitig offenen
Ausschnitt 38 auf. Dabei sind die Lichtbogen-Löschbleche 23; 123; 223 beidseitig
mit einem Gas abgebenden Material in Form eines Kunststoffes jeweils
nur teilweise so beschichtet, dass eine sich an die schmalste Stelle
des Ausschnittes 38 anschließende und sich in
der Strömungsrichtung erstreckende Teilfläche 39; 139; 239, die
sich bis zum – in Strömungsrichtung 37 gesehen – hinteren
Ende 40 des Lichtbogen-Löschbleches 23; 123; 223 erstreckt,
beschichtungsfrei bleibt.
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Die
schon in der 5 gezeigte erste Ausführungsform
der Lichtbogen-Löschbleche 23 ist in der 6 noch
einmal dargestellt. Bei dieser ersten Ausführungsform sind
nur die beidseitig des Ausschnittes 38 gebildeten Ecken 41, 42 des
Lichtbogen-Löschbleches 23 beidseitig jeweils
mit dem Gas abgebenden Material beschichtet, so dass also die Teilfläche 39,
die sich bis zum hinteren Ende 40 des Lichtbogen-Löschbleches 23 erstreckt,
beschichtungsfrei bleibt.
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Die 6 zeigt
eine zweite Ausführungsform von Lichtbogenlöschblechen 123,
bei der nur zwei streifenförmige, sich an die beiden in
der Strömungsrichtung 37 verlaufenden Seitenkanten 43, 44 der Lichtbogen-Löschbleche 123 anschließende
seitliche Endabschnitte 45, 46 der Lichtbogen-Löschbleche 123 beidseitig
mit dem Gas abgebenden Materialbeschichtet sind. Auch hier bleibt
also die Teilfläche 139, die sich bis zum – in
Strömungsrichtung 37 gesehen – hinteren
Ende 40 des Lichtbogen-Löschbleches 123 erstreckt,
beschichtungsfrei.
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Weiterhin
zeigt die 8 eine dritte Ausführungsform
von Lichtbogen-Löschblechen 223, bei der nur zwei
zueinander konvexe, sich an die beiden in der Strömungsrichtung 37 verlaufenden
Seitenkanten 43, 44 der Lichtbogen-Löschbleche 223 anschließende
seitliche Endabschnitte 47, 48 der Lichtbogen-Löschbleche 223 beidseitig
mit dem Gas abgebenden Material beschichtet sind.
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Dabei
bilden die beschichteten Ecken 41, 42 bzw. seitlichen
Endabschnitte 45, 46; 47, 48 weniger als
ein Drittel der gesamten Lichtbogen-Löschbleche 23; 123 bzw. 223.
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Alle
drei gezeigten Ausführungsformen der Lichtbogenlöschbleche 23; 123; 223 zeichnen
sich durch eine zielgerichtete Anordnung der Gas abgebenden beschichteten
Teilflächen (Bereiche) und damit auch durch eine zielgerichtete
Anordnung der beschichtungsfreien Teilflächen (Bereiche)
auf den Lichtbogen-Löschblechen aus, die neben einer forcierten
Kühlung einerseits den Lichtbogen in den mittleren, beschichtungsfreien
Bereich der Lichtbogen-Löschbleche treibt und ihn damit
von kritischen seitlichen Außenbereichen fernhält
und die andererseits aber auch durch Verstärkung der Gasströmung im
gesamten Bereich oberhalb des Ausschnittes schnell Ionen aus dem
Kontaktbereich des Schaltkontaktsystems entfernt, um eine erneute
Zündung des Lichtbogens im Kontaktbereich des Schaltkontaktsystems
sicher auszuschließen.
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Selbstverständlich
können weitere Ausführungsformen von Lichtbogen-Löschblechen
zum Einsatz kommen. Insbesondere kann nur eine einseitige Beschichtung
jedes der Löschbleche vorgesehen sein. Bevorzugt ist hierbei
jeweils die gleiche Seite zu beschichten, so dass sich trotzdem
zwischen benachbarten Löschblechen jeweils eine Schicht
aus Gas abgebenden Material befindet.
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Das
partielle Beschichten der Lichtbogen-Löschbleche mit einem
Kunststoff, der unter Einfluss des Lichtbogens Gas bildet, kann
durch ein Tauch-Verfahren erfolgen. Das Gas abgebenden Material
kann jedoch auch aufgespritzt oder als Granulat aus Gas abgebenden
Material aufgetragen und anschließend verschmolzen werden.
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Die
neue Lichtbogen-Löscheinrichtung zeichnet sich durch ein
erheblich verbessertes Löschverhalten, und damit durch
ein verbessertes Verhältnis zwischen dem Schaltkammer-Volumen und
der Schaltleistung aus. Somit kann also entweder bei gleicher Schaltleistung
das Schaltkammervolumen reduziert oder bei gleichem Schaltkammervolumen
die Schaltleistung erhöht werden.
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Andere
montagetechnisch aufwendigere Lösungen zur Stabilisierung
des Lichtbogens innerhalb des Löschblechpaketes – beispielsweise
in Form von Lichtbogen-Leitelementen aus Kupfer, wie sie aus der
DE 102 50 950 B4 bekannt
sind – können entfallen. Eine Personengefährdung
(beispielsweise aufgrund von Löschversagern im Kurzschlussfall)
ist dabei sicher ausge schlossen, so dass keine weiteren Schutzmaßnahmen,
insbesondere keine zusätzlichen Schutzabdeckungen der Isolierwände
erforderlich sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3247681
A1 [0004, 0006]
- - DE 10242310 A1 [0005]
- - DE 10250950 B4 [0029]