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Die
Erfindung betrifft einen Leistungsschalter. Sie befasst sich insbesondere
mit der Ausgestaltung eines Schaltpols eines Leistungsschalters.
Diese Ausgestaltung betrifft in einem Aspekt insbesondere ein Schaltpolgehäuseteil.
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Ein
Leistungsschalter hat die Aufgabe, den Fluss eines Stromes, der über
Eingangs- und Ausgangsanschlüsse durch den Leistungsschalter
fließt, zu unterbrechen. Die Unterbrechung eines Stromflusses
erfolgt dadurch, dass ein bewegliches Kontaktelement von einem anderen,
typischerweise gegenüber dem Gehäuse des Leistungsschalters
ortsfesten Kontaktelement, wegbewegt wird, in der Regel wegverschwenkt
wird. In einem Leistungsschalter kann es ein oder mehrere von Anordnungen
aus beweglichem und ortsfestem Kontaktelement geben. Eine diesbezügliche
Einheit heißt Schaltpol. Ein anderer Name für
diese Einheit ist „Polkassette”. Letzterer Name
trägt der Tatsache Rechnung, dass ein Schaltpol typischerweise
ein geschlossenes Gehäuse umfasst. Das Gehäuse
kann aus zwei Schaltpolgehäuseteilen, also Schaltpolgehäusehälften,
die als Halbschalen ausgebildet sind, aufgebaut sein. Die anderen
Bauteile des Schaltpols sind in dem Gehäuse angeordnet.
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Beim
Wegbewegen eines beweglichen Kontaktelements von einem ortsfesten
Kontaktelement bildet sich in der Regel ein Lichtbogen aus. Daher umfassen
Schaltpole regelmäßig eine so genannte Lichtbogenlöschkammer,
die in der Regel als Folge von so genannten Löschblechen
ausgebildet ist. Es ist wünschenswert, wenn ein Lichtbogen
möglichst schnell zur Löschkammer gelangt. Das
vom Lichtbogen selbst erzeugte Magnetfeld kann hierbei eine treibende
Kraft bereitstellen. Dies kann durch Bereitstellen von metallischen,
insbesondere ferromagnetischen, Elementen gefördert werden.
So beschreibt die
DE
20 2006 005 418 U1 eine elektrische Schaltkammer mit ortsfesten
und beweglichen Kontaktelementen, einem Löschblechstapel
und einem U-förmigen ferromagnetischen Metallbügel.
In diesem Metallbügel erzeugt der Strom eines Lichtbogens
ein Magnetfeld, das den Lichtbogen zentriert und in den Löschblechstapel
treibt und außerdem thermische Energie aufnimmt.
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Die
Erfindung findet ihren Ausgangspunkt bei einem spezifisch konstruierten
Schaltpol, nämlich einem Schaltpol mit Zweifachunterbrecher:
Hierbei fließt der Strom von einem ortsfesten Kontaktelement über
ein Überbrückungselement zu einem zweiten ortsfesten
Kontaktelement. Das Überbrückungselement ist verschwenkbar.
Beim Verschwenken wird gleichzeitig der Kontakt vom ersten ortsfesten
Kontaktelement zum Überbrückungselement und der Kontakt
vom Überbrückungselement zum zweiten ortsfesten
Kontaktelement unterbrochen. Insbesondere bei derartigen Konstruktionen
hat es sich im Stand der Technik als aufwendig erwiesen, die beiden
den beiden Kontaktstellen zugeordneten Lichtbogenlöschkammern
unter Wahrung von Sicherheitsaspekten in dem Schaltpol zu befestigen.
Auch die Befestigung eines den Lichtbogen in die Lichtbogenkammer
treibenden ferromagnetischen Metallstücks hat sich als
aufwendig erwiesen, denn das Metallstück muss mit einem
isolierenden Material umgeben werden. Das so verpackte Metallstück
wird dann typischerweise an einer Gehäusewand des Schaltpols
befestigt, z. B. an einer solchen Wand festgeklebt oder in eine
Clipsverbindung eingeclipst. Der zu treibende Aufwand besteht insbesondere
in einen großen Platzbedarf für die Lichtbogenlöschkammern
und die Metallstücke. Es wäre wünschenswert,
könnte der Schaltpol kompakt gebaut werden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie
Schaltpole beliebiger Konstruktion kompakt gebaut werden können.
Insbesondere soll auch ein Schaltpol mit Doppelunterbrecher besonders
kompakt gebaut werden können.
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Die
Aufgabe wird durch Bereitstellung des Schaltpolgehäuseteils
gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Unter
Verwendung eines solchen Schaltpolgehäuseteils lässt
sich ein Schaltpol mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
10 erhalten. Zur Lösung der Aufgabe gehört die
Bereitstellung eines Leistungsschalters mit einem derartigen Schaltpol.
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Das
erfindungsgemäße Schaltpolgehäuseteil
weist somit eine Aufnahme zum Halten eines Bauteils eines Schaltpols
auf. Das jeweilige Bauteil des Schaltpols muss daher nicht durch
gesonderte Haltemittel gehalten werden, sondern wird einfach mit
zumindest einem Teilabschnitt, wenn nicht vollständig,
in der Aufnahme platziert. Das Bauteil wird somit direkt in die
Gehäusewand integriert. Eine gesonderte Befestigung ist
nicht notwendig. Das Gehäuse erfüllt neben der
Funktion des Abschließens des Schaltpols auch noch selbst
die Aufgabe des Haltens eines Bauteils.
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Ein
Schaltpolgehäuse ist üblicherweise aus zwei Gehäusehälften
gebildet, wobei das Schaltpolgehäuse in zwei von drei Dimensionen
ausgedehnt ist und in der dritten Dimension wenig ausgedehnt ist. Die
Gehäusehälften erstrecken sich über die
zwei Dimensionen und ergänzen sich hälftig in
der dritten Dimension. Die Gehäusehälften bestehen
im Wesentlichen aus der eigentlichen Seitenwand. Die Aufnahme soll
derart gestaltet sein, dass sie zur dritten Dimension hin offen
ist. Dies lässt sich so definieren, dass wenn das Schaltpolgehäuseteil
mit einem zweiten Schaltpolgehäuse unter Gegeneinanderdrücken von
jeweiligen Kontaktflächen zu einem Schaltpolgehäuse
zusammenfügbar ist, die Aufnahme in Richtung senkrecht
zu einer Kontaktfläche des Schaltpolgehäuseteils
(und daher in Richtung des Zusammendrückens oder in Gegenrichtung
hierzu) hin halb offen ist.
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Bei
dieser Ausgestaltungsform ist die Seitenwand nicht notwendigerweise
eben, sondern die Aufnahme ist gerade durch Abweichung von der ebenen Ausgestaltung
der Seitenwand bereitgestellt. Derartige Formen lassen sich z. B.
durch Spritzguss aus Kunststoffmaterial leicht ausbilden. Sie ermöglichen einen
guten Halt des jeweiligen Bauteils und erleichtern die Montage,
z. B. indem der gute Halt während des Zusammenfügens
bereits zumindest teilweise gegeben ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform dient die Aufnahme zum
Halten eines Metallstücks, das den Lichtbogen in eine Lichtbogenlöschkammer treibt.
Die Aufnahme muss an einer entsprechenden Stelle angeordnet sein.
Dies lässt sich so definieren, dass durch die Form des
Schaltpolgehäuseteils der Ort, an dem zumindest ein Teil
der Bauteile des Schaltpols angeordnet ist, in einem unter Verwendung
des Schaltpolgehäuseteils bildbaren Gehäuse vorgegeben
ist. Ist nun die Anordnung von solchen Bauteilen vorgegeben, lässt
sich die Stelle der Aufnahme definieren: Ein in ihr befindliches
ferromagnetisches Metallstück soll das elektromagnetische
Verhalten eines sich in einem solchen Schaltpol mit Gehäuse
und darin angeordneten Bauteilen ausbildenden Lichtbogens beeinflussen.
Kurz gesagt legt also das Schaltpolgehäuseteil das Aussehen
des fertigen Schaltpols fest, und zwar inklusive des ferromagnetischen
Metallstücks, das einen Lichtbogen treibt, wobei Letzteres
durch geeignete Platzierung der Aufnahme ermöglicht ist.
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Damit
ein solches ferromagnetisches Metallstück nicht isoliert
werden muss, ist die Aufnahme bevorzugt zur Außenseite
eines unter Verwendung des Schaltpolgehäuseteils bildbaren
Gehäuses hin offen, zum Innenraum des Gehäuses
hin hingegen geschlossen. Dann wirkt das Schaltpolgehäuseteil bei
den üblicherweise verwendeten Kunststoffmaterialien selbst
als Isolation. Ein geeignetes Metallstück lässt
sich noch nach dem Schließen des Gehäuses in die
Aufnahme einbringen und allgemein leicht montieren. Es ist ein Montagevorteil
im Vergleich zum Stand der Technik gegeben, bei dem derartige Metallstücke
mit einer Isolierung versehen und im Innern des Gehäuses
angeordnet sind.
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Wie
bereits eingangs erwähnt, ist das Schaltpolgehäuseteil
bevorzugt für einen Schaltpol mit Zweifachunterbrecher
ausgelegt, also wenn zwei Kontaktstellen gegeben sind, an denen ein
bewegliches Kontaktelement jeweils ein gehäusefestes Kontaktelement
berührt. Es kann nun zu jeder solchen Stelle in dem Schaltpolgehäuseteil
eine Aufnahme bereitgestellt sein, also zwei Aufnahmen, und zwar jeweils
an der durch die Platzierung der Kontaktelemente vorgegebenen Stellen,
wobei deren Platzierung ihrerseits bevorzugt durch die Form des
Schaltpolgehäuseteils zumindest teilweise vorgegeben ist.
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Bei
einer zweiten Alternative dienen zumindest zwei Aufnahmen des erfindungsgemäßen Schaltpolgehäuseteils
zum Halten von Blechen, welche gemeinsam eine Lichtbogenlöschkammer
bilden. Dies lässt sich so definieren, dass durch die Form
des Schaltpolgehäuseteils der Ort einer Anordnung von Bauteilen
eines Schaltpols in einem unter Verwendung des Schaltpolgehäuseteils
bildbaren Gehäuse vorgegeben ist, wobei zumindest zwei
Aufnahmen an genau solchen Stellen angeordnet sind, an der in ihnen
aufgenommene Bleche eine Lichtbogenlöschkammer bilden würden,
in die ein sich in ein solchermaßen gebildeten Schaltpol
ausbildender Lichtbogen bei der vorgegebenen Anordnung geleitet würde.
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Da
Lichtbogenlöschkammerbleche im Innern des Gehäuses
bereitgestellt werden müssen, sind die zumindest zwei Aufnahmen
bevorzugt zur Innenseite eines unter Verwendung des Schaltpolgehäuseteils
bildbaren Gehäuse hin offen. Eine besonders einfache Ausführungsform
sieht vor, dass die zumindest zwei Aufnahmen als Teil einer Folge
von Schlitzen ausgebildet sind. Für den Fall, dass das
Schaltpolgehäuseteil für einen Schaltpol mit Zweifachunterbrecher
gedacht ist, kann bei jeder Kontaktstelle eine Folge von Schlitzen
bereitgestellt sein, damit zu jeder Kontaktstelle eine eigene Lichtbogenlöschkammer im
zu bildenden Schaltpol bereitstellbar ist.
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Das
erfindungsgemäße Schaltpolgehäuseteil
hat den Zweck, einen kompakten Schaltpol bereitzustellen. Die Erfindung
wird durch die Bereitstellung eines solchen kompakten Schaltpols
mit einem Gehäuse, das unter Verwendung eines erfindungsgemäßen
Schaltpolgehäuseteils gebildet ist, verwirklicht.
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Der
erfindungsgemäße Schaltpol ist bevorzugt aus zwei
Schaltpolgehäuseteilen der erfindungsgemäßen
Art gebildet, die zumindest abschnittsweise symmetrisch zueinander
ausgebildet sein können. Von den jeweiligen Aufnahmen zu
haltende Bauteile sind dann entweder paarweise angeordnet oder erstrecken
sich in dem Schaltpol symmetrisch in zwei jeweilige Aufnahmen hinein.
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So
kann wie oben bereits beschrieben eine Aufnahme für ein
ferromagnetisches Metallstück vorgesehen sein, so dass
bei dem erfindungsgemäßen Schaltpol bevorzugt
in einer solchen Aufnahme ein ferromagnetisches Metallstück
gehalten ist. Im Falle eines im Wesentlichen symmetrischen Gehäuses sind
an einander gegenüberliegenden Stellen Metallstücke
gehalten, denn dann wird ein Lichtbogen zentriert führbar.
Im Falle, dass der Schaltpol einen Doppelunterbrecher aufweist,
also an zwei Kontaktstellen ein bewegliches Kontaktelement ein gehäusefestes Kontaktelement
berührt, sind in jedem Schaltpolgehäuseteil zwei
Aufnahmen bereitgestellt, in denen ein Metallstück gehalten
ist, wobei jedes solche Metallstück jeweils einer Kontaktstelle
zugeordnet ist. Bei zwei zueinander symmetrischen Schaltpolgehäusehälften
sind somit insgesamt vier Aufnahmen für Metallstücke
bereitgestellt.
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Sind
Aufnahmen, die zum Innern des Gehäuses hin weisen, im Wesentlichen
einander gegenüberliegend angeordnet, lassen sich jeweils
in Paaren solcher Aufnahmen aus einer Aufnahme des einen Schaltpolgehäuseteils
und einer Aufnahme des anderen Schaltpolgehäuseteils Bleche
halten, und eine Folge von solchen Blechen kann eine Lichtbogenlöschkammer
bereitstellen. Die Aufnahmen sind dann insbesondere bevorzugt als
Schlitze ausgebildet. Bei einem Doppelunterbrecher sind sinnvollerweise
zwei Lichtbogenlöschkammern bereitzustellen.
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Da
der erfindungsgemäße Schaltpol besonders kompakt
baut, lässt sich auch ein Leistungsschalter unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Schaltpols besonders kompakt
bauen.
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Nachfolgend
wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter
Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
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1 eine
erfindungsgemäße Schaltpolgehäusehälfte
von außen zeigt,
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2 die
Schaltpolgehäusehälfte aus 1 von innen
zeigt und
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3 die
Schaltpolgehäusehälfte aus 2 mit darin
angeordneten Bauteilen eines Schaltpols zeigt.
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Ein
Schaltpol soll ein aus zwei zumindest abschnittsweise zueinander
spiegelsymmetrisch ausgebildeten Schaltpolgehäusehälften
gebildetes Gehäuse aufweisen. Eine solche Schaltpolgehäusehälfte
ist in den Figuren veranschaulicht und dort mit 10 bezeichnet.
Es ist vorgesehen, dass die Schaltpolgehäusehälfte 10 mit
Kontaktflächen 12a, 12b gegen entsprechende
Kontaktflächen der im Wesentlichen spiegelsymmetrischen
(in den Figuren nicht gezeigten) Schaltpolgehäusehälfte
gedrückt wird, so dass ein geschlossenes Gehäuse
bildbar ist. Die Schaltpolgehäusehälfte 10 weist
Halterungen oder Lager 14a, 14b auf, in denen
gehäusefeste Kontaktelemente 16a, 16b gehalten
werden können. Die gehäusefesten Kontaktelemente 16a und 16b sind
von außerhalb des Schaltpolgehäuses, wenn es geschlossen ist,
her elektrisch zugänglich, das gehäusefeste Kontaktelement 16b beispielsweise über
einen Anschluss 18. In der Schaltpolgehäusehälfte 10 ist
eine Halterung 20 für einen Rotor-Lagerzapfen 22 vorgesehen,
um den ein Überbrückungselement 24 drehbar
ist. Das Überbrückungselement 24 weist
zwei Arme 26a, 26b auf, die in einer Ruhestellung
die jeweiligen ortsfesten Kontaktelemente 16a, 16b kontaktieren.
Die Arme 26a und 26b sind elektrisch miteinander
verbunden, so dass von dem einen gehäusefesten Kontaktelement 16a zum
anderen gehäusefesten Kontaktelement 16b über
das Überbrückungselement 24 Strom fließen
kann. Hat ein solcher Strom eine zu hohe Stromstärke, so
bewirkt das von dem Strom selbst erzeugte Magnetfeld ein Verschwenken des Überbrückungselements 24,
so dass sich die Arme 26a und 26b von den zugehörigen
gehäusefesten Kontaktelementen 16a und 16b wegbewegen.
Es entsteht hierbei ein Lichtbogen. Der Lichtbogen wird in Schaltpolen
in eine Lichtbogenkammer 28a, 28b geleitet, die
an geeigneter Stelle angeordnet ist. Das Leiten eines solchen Lichtbogens
kann durch ferromagnetische Metallstücke unterstützt
werden.
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Vorliegend
ist in der Schaltpolgehäusehälfte 10 zu
jedem Arm 26a und 26b des Überbrückungselements
eine Aufnahme 30a, 30b vorgesehen, in der ein
ferromagnetisches Metallstück 32a, 32b gehalten ist.
Die Aufnahmen 30a, 30b sind gekrümmt,
so dass ein einen Teilring bildendes Metallstück 32a, 32b in sie
einbringbar ist. Ein solch gekrümmtes Metallstück führt
einen Lichtbogen in der gewünschten Weise. Die Aufnahmen 30a und 30b sind
zur Außenseite der Schaltpolgehäusehälfte
hin halb offen, so dass die Wandung die ferromagnetischen Metallstücke 32a, 32b von
dem Lichtbogen trennt und wegen ihrer Ausbildung aus Kunststoff
eine Isolation bereitstellt.
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Die
Ausbildung der zweiten in den Figuren nicht gezeigten Schaltpolgehäusehälfte
soll dahingehend spiegelsymmetrisch sein, als dass an genau den
entsprechenden Stellen Aufnahmen vorgesehen sind und in diesen entsprechende
ferromagnetische Metallstücke gehalten sind.
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Zur
Innenseite des Schaltpolgehäuses weisen halboffene Aufnahmen
anderer Art, nämlich eine Folge von Schlitzen 34.
Jedem gehäusefesten Kontaktelement 16a, 16b bzw.
jedem Arm 26a, 26b des Überbrückungselements
ist eine solche Folge von Schlitzen 34 zugeordnet. In den
Schlitzen 34 sind nun Bleche 36 gehalten. Die
Bleche sind jeweils mit einem Ende in einen Schlitz 34 der
einen Schaltpolgehäusehälfte 10 gehalten
und mit dem anderen Ende in einem entsprechenden Schlitz der in
den Figuren nicht gezeigten zweiten Schaltpolgehäusehälfte.
Die Schlitze umgreifen jeweils ca. 10% eines solchen Bleches 36,
so dass 80% eines Bleches 36 offen liegen. Die Bleche 36 bilden
die bereits erwähnten Lichtbogenlöschkammern 28a und 28b.
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Durch
das Bereitstellen der Aufnahmen 30a und 30b ist
eine Montage der ferromagnetischen Metallstücke 32a, 32b vereinfacht
und eine kompakte Bauweise des Schaltpols ermöglicht. Diese
kompakte Bauweise ist sogar dergestalt, dass gegebenenfalls die
ferromagnetischen Metallstücke 32a, 32b ganz
weggelassen werden können, insbesondere wenn der Schaltpol
für niedrige Ströme ausgelegt ist. Das Weglassen
der ferromagnetischen Metallstücke 32a, 32b beeinflusst
nicht die Innen-Geometrie und damit die einen Lichtbogen beeinflussenden
Druckverhältnisse im Schaltpol. Durch das Bereitstellen der
Schlitze 34 ist eine vereinfachte Montage der Lichtbogenlöschkammern 28a, 28b,
nämlich der Bleche 36, ermöglicht, außerdem
weiterhin eine kompakte Bauweise eines Schaltpols ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202006005418
U1 [0003]