DE102012015247A1 - Switching chamber assembly for circuit breaker in switching device, has side walls, which are partially made with material in chamber areas on contact points assigning inner wall, where material is provided to support deletion of arcs - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltkammer-Baugruppe insbesondere für einen Leistungsschalter, mit zwei gegenüberliegenden Seitenwänden, die wenigstens in einem mittleren Bereich durch ein Bodenteil verbunden sind, wobei zwischen den Seitenwänden beidseitig des mittleren Bereiches ein erster und ein zweiter Kontaktraum gebildet ist, wobei dem ersten Kontaktraum eine erste, einen ersten Lichtbogen ausbildende Kontaktstelle einer Doppelkontaktanordnung und dem zweiten Kontaktraum eine zweite, einen zweiten Lichtbogen ausbildende Kontaktstelle der Doppelkontaktanordnung zuordenbar ist, wobei die Seitenwände und das Bodenteil aus einem ersten Material gebildet sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Schaltgerät gemäß Anspruch 7.The invention relates to a switching chamber assembly, in particular for a circuit breaker, with two opposite side walls, which are connected at least in a central region by a bottom part, wherein between the side walls on both sides of the central region, a first and a second contact space is formed, wherein the first contact space a first, a first arc forming contact point of a double contact arrangement and the second contact space a second, second arc forming contact point of the double contact arrangement is assigned, wherein the side walls and the bottom part are formed from a first material, according to the preamble of claim 1, and a switching device according to claim 7.
Leistungsschalter, insbesondere Motorschutzschalter, besitzen pro Phase oder pro Pol eine Doppelkontaktstelle, bei der zwei feststehende Kontaktstücke vorhanden sind, die mit einer Kontaktbrücke, an der zwei bewegbare Kontaktstücke befestigt sind, überbrückt werden. Beim Öffnen der Kontaktstelle entsteht jeweils zwischen einem festen und einem beweglichen Kontaktstück ein Lichtbogen. Der Doppelkontaktstelle sind jeweils Lichtbogenlöschkammern zugeordnet, in die bei einer Ausschalthandlung die beiden Lichtbögen hinein wandern und darin gelöscht werden. Im Allgemeinen befinden sich die Kontaktstellen in dem Unterteil des Leistungsschalters, wogegen sich weitere Bauelemente und Baugruppen, wie zum Beispiel ein mechanischer Drehgriff, ein Schaltschloss, ein elektromagnetischer und ein thermischer Auslöser, sich im Oberteil befinden.Circuit breakers, in particular motor protection switches, have per phase or per pole a double contact point, in which two fixed contacts are present, which are bridged with a contact bridge, are attached to the two movable contact pieces. When opening the contact point is formed between a fixed and a movable contact piece an arc. The double contact point are each associated with arc extinguishing chambers into which the two arcs travel during a turn-off action and are deleted therein. In general, the contact points are located in the lower part of the circuit breaker, while other components and assemblies, such as a mechanical twist grip, a switch lock, an electromagnetic and a thermal release are located in the top.
Im Fälle eines Kurzschlusses schlägt der elektromagnetische Auslöser die Kontaktbrücke sehr schnell auf. Gleichzeitig wird das Schaltschloss entklinkt, wodurch ein Umlenkhebel zur dauerhaften Öffnung auf die Kontaktbrücke einwirken kann. Das Entklinken des Schaltschlosses und das Einwirken des Umlenkhebels erfolgen jedoch in der Regel zeitverzögert zu dem Aufschlagen der Kontaktbrücke durch den elektromagnetischen Auslöser.In the event of a short circuit, the electromagnetic trip device will break the contact bridge very quickly. At the same time the switch lock is unlatched, whereby a lever for permanent opening can act on the contact bridge. The unlatching of the switching mechanism and the action of the reversing lever are, however, usually delayed in time to the striking of the contact bridge by the electromagnetic release.
Aus der
Die
Bei jeder Schaltgerätekonstruktion ist es eine Aufgabe, die Lichtbogenlöschung in dem Schaltgerät durch geeignete Maßnahmen zu unterstützen.In any switching device design, it is an object to support the arc extinguishing in the switching device by appropriate measures.
Der Lichtbogen in einem Schaltgerät tritt auf verschiedene Art und Weise mit den Gehäuseteilen in Wechselwirkung. Wesentliche Punkte sind Energieabsorption, denn die Energie des Lichtbogens wird zum Teil durch das Gehäusematerial aufgenommen, beispielsweise durch Wärmeübergang und Wärmestrahlung, sowie die sogenannte Gasung. Darunter versteht man den Effekt, dass unter Einfluß der Wärme des Lichtbogens die Gehäuseteile Stoffe abgeben, gewissermaßen ausgasen, die wiederum den Verlauf des Lichtbogens beeinflussen. Die Gasung bewirkt dabei zum einen einen Druckaufbau und zum anderen eine Gasströmung, die dabei unterstützt, den Lichtbogen von der Kontaktstelle weg und zur Löschkammer hin zu bewegen.The arc in a switching device interacts with the housing parts in various ways. Essential points are energy absorption, because the energy of the arc is partly absorbed by the housing material, for example by heat transfer and heat radiation, and the so-called gassing. This is understood to mean the effect that under the influence of the heat of the arc, the housing parts emit substances, so to speak outgas, which in turn influence the course of the arc. The gassing causes on the one hand a pressure build-up and on the other hand a gas flow, which helps to move the arc away from the contact point and towards the quenching chamber.
Durch die Wahl eines geeigneten Materials für die Schaltkammer-Baugruppe kann die Beeinflussung zwischen den Seitenwänden und dem Lichtbogen gesteuert werden. Als erstes Material, aus dem die Schaltkammer-Baugruppe besteht, kann zum Beispiel ein stark gasendes Material eingesetzt werden, um den Lichtbogen von der Kontaktstelle gewissermaßen wegzublasen. Ein stark gasendes Material hat jedoch oft nachteilige sonstige, beispielsweise nachteilige mechanische Eigenschaften.By choosing a suitable material for the switching chamber assembly, the interference between the sidewalls and the arc can be controlled. As the first material of which the switching chamber assembly is made, for example, a high-gaseous material may be used to blow off the arc from the contact point to some extent. However, a high gassing material often has other adverse, such as adverse mechanical properties.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltkammer-Baugruppe zu schaffen, in der das Lichtbogenverhalten im Sinne einer schnellen Lichtbogenlöschung positiv beeinflusst wird, ohne dass weitere nachteilige, insbesondere nachteilige mechanische Eigenschaften, bei der Schaltkammer-Baugruppe auftreten, was damit ein zuverlässiges Schalten auch großer Lasten oder Kurzschlussströme erlaubt, wobei die Schaltkammer-Baugruppe einfach und kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is to provide a switching chamber assembly in which the arc behavior is positively influenced in terms of rapid arc quenching, without further adverse, especially adverse mechanical properties occur in the switching chamber assembly, which thus a reliable switching also large Loads or short-circuit currents allowed, the switching chamber assembly is simple and inexpensive to produce.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltkammer-Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Schaltgerät mit einer erfindungsgemäßen Schaltkammer-Baugruppe gemäß Anspruch 9.The object is achieved by a switching chamber assembly with the features of claim 1, and by a switching device with a switching chamber assembly according to the invention according to claim 9.
Erfindungsgemäß sind die Seitenwände in dem ersten und dem zweiten Kontaktraum an der der ersten und zweiten Kontaktstelle zuweisenden Innenwand wenigstens bereichsweise mit einem zweiten Material ausgebildet, wobei das zweite Material geeignet ist, die Löschung des ersten und des zweiten Lichtbogens zu unterstützen.According to the invention, the side walls in the first and the second contact space are formed at least partially with a second material at the inner wall facing the first and second contact points, wherein the second material is suitable for assisting the deletion of the first and the second arc.
Damit wird erfindungsgemäß eine Möglichkeit geschaffen, das Lichtbogenverhalten gezielt zu beeinflussen, ohne dass weitere Anforderungen an Eigenschaften des den Lichtbogen umgebenden Material gestellt werden müssen. Das zweite Material, welches beispielsweise ein stark gasendes Material mit guten Lichtbogen-Löscheigenschaften, aber mit nachteiligen mechanischen Eigenschaften sein kann, wird erfindungsgemäß nicht für die ganze Schaltkammer-Baugruppe eingesetzt, sondern nur in einem Teilbereich der Seitenwände der Schaltkammer-Baugruppe. Das erste Material, aus dem der größere verbleibende Teil der Schaltkammer-Baugruppe gebildet ist, kann dann ein Material mit sehr guten mechanischen und thermischen oder sonstigen vorteilhaften Eigenschaften sein.Thus, according to the invention, a possibility is created to influence the arc behavior in a targeted manner, without any further requirements being placed on the properties of the material surrounding the arc. The second material, which may be, for example, a strong gas-emitting material with good arc extinguishing properties, but with disadvantageous mechanical properties, is not used according to the invention for the entire switching chamber assembly, but only in a portion of the side walls of the switching chamber assembly. The first material, from which the larger remaining part of the switching chamber assembly is formed, may then be a material with very good mechanical and thermal or other advantageous properties.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass bei der Auswahl des Materials für die Schaltkammer-Baugruppe kein Kompromiss mehr eingegangen werden muss zwischen guten Lichtbogen-Löscheigenschaften und guten mechanischen, thermischen oder sonstigen Eigenschaften. In der Seitenwand der Schaltkammer-Baugruppe wird gewissermaßen eine Funktionszone für Unterstützung der Lichtbogenlöschung gebildet, und in dieser Funktionszone wird ein für diese Funktion optimales Material eingesetzt, beispielsweise ein stark gasendes Material. Dieses kann dann durchaus nachteilige mechanische, thermische oder sonstige Eigenschaften haben, dies ist erfindungsgemäß unerheblich, da der Einsatz dieses zweiten Materials auf den engen Bereich der Funktionszone beschränkt ist, und die restlichen Bereiche der Schaltkammer-Baugruppe aus einem anderen Material mit eben den erforderlichen guten mechanischen, thermischen oder sonstigen Eigenschaften gebildet ist. Bei der Auswahl dieses ersten Materials muss erfindungsgemäß auch keine Rücksicht mehr auf gute Lichtbogen-Löscheigenschaften, wie beispielsweise gute ausgasende Eigenschaften, genommen werden, denn diese Anforderung wird ja von dem zweiten Material in der Funktionszone bereitgestellt.The advantage of the invention is that in the selection of the material for the switching chamber assembly no compromise must be made between good arc extinguishing properties and good mechanical, thermal or other properties. In the sidewall of the switching chamber assembly, so to speak, a functional zone for supporting the arc quenching is formed, and in this functional zone, an optimal material for this function is used, for example, a highly gaseous material. This may well have disadvantageous mechanical, thermal or other properties, this is irrelevant according to the invention, since the use of this second material is limited to the narrow range of the functional zone, and the remaining areas of the switching chamber assembly of a different material with just the required good mechanical, thermal or other properties is formed. When selecting this first material, according to the invention, no consideration has to be given to good arc extinguishing properties, such as good outgassing properties, since this requirement is provided by the second material in the functional zone.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schaltkammer-Baugruppe, durch Wahl der Position, Größe und des Materials der Funktionszone, kann das Material, die Position, die Oberfläche sowie das Volumen der den Lichtbogen beeinflussenden Materialien gezielt verändert werden.The inventive design of the switching chamber assembly, by selecting the position, size and the material of the functional zone, the material, the position, the surface and the volume of the arc-influencing materials can be selectively changed.
Innerhalb einer Gerätereihe können bei Geräten für unterschiedliche Anforderungen, beispielsweise für unterschiedliche Schaltleistungen, auch unterschiedliche Materialien, Oberflächen und so weiter zum Einsatz kommen, um den unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich Qualität und Kosten gerecht zu werdenWithin a range of devices can be used in devices for different requirements, such as for different switching performance, different materials, surfaces and so on to meet the different requirements in terms of quality and cost
Beispielsweise kann erfindungsgemäß ein Material, dessen gasende Eigenschaft sehr stark ist, so dass der Lichtbogen nur mit einer begrenzten Oberfläche oder einem begrenzten Volumen in Wechselwirkung treten darf, in einem eher engen Funktionsbereich in der Seitenwand eingesetzt werden. Ein weniger stark gasendes Material kann dann entsprechend in einem großflächigeren Funktionsbereich der Seitenwand eingesetzt werden.For example, according to the invention, a material whose gassing property is very strong, so that the arc may only interact with a limited surface area or a limited volume, can be used in a rather narrow functional area in the sidewall. A less strongly gassing material can then be used accordingly in a larger area of the functional area of the side wall.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können die Seitenwände in den Bereichen, in denen sie mit dem zweiten Material ausgebildet sind, in dem ersten Material taschenartige Vertiefungen aufweisen, die an der der ersten und zweiten Kontaktstelle zuweisenden Innenwand offen sind, wobei in die taschenartigen Vertiefungen Einlegeplatten eingefügt sind, die aus dem zweiten Material bestehen.In an advantageous embodiment of the invention, the side walls in the areas in which they are formed with the second material in the first material pocket-like depressions, which are open at the first and second contact point facing inner wall, wherein in the pocket-like depressions insert plates are inserted, which consist of the second material.
Vorteilhaft an dieser Konfiguration der Anbringung des zweiten Materials in Form von Einlegeplatten ist, dass neben der flächigen Ausdehnung mit der Dicke der Einlegeplatte ein weiterer Parameter zur Verfügung steht, über den das Volumen bei begrenzter flächiger Ausdehnung des den Lichtbogen beeinflussenden zweiten Materials beeinflusst werden kann.An advantage of this configuration of the attachment of the second material in the form of insert plates is that in addition to the areal extent with the thickness of the insert plate, a further parameter is available over which the volume can be influenced with limited planar expansion of the second material influencing the arc.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die taschenartigen Vertiefungen an einer Schmalseite der Seitenwände offen, so dass von der offen Schmalseite her die Einlegeplatten in die Seitenwände einschiebbar sind, unter Ausbildung von sich in Einschieberichtung erstreckenden Stoßkanten zwischen den Seitenwänden und den Einlegeplatten. Dies ist eine im Sinne einer einfachen und mit hoher Präzision und Geschwindigkeit leicht zu automatisierenden Fertigung günstige Ausgestaltung.In an advantageous embodiment of the invention, the pocket-like depressions are open on a narrow side of the side walls, so that from the open narrow side, the insert plates are inserted into the side walls, forming themselves in the insertion direction extending abutting edges between the side walls and the extension plates. This is a favorable design in terms of a simple and easy to automate production with high precision and speed.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind an den Stoßkanten zwischen den Einlegeplatten und den taschenartigen Vertiefungen in Einschieberichtung ineinander schiebbare Schwalbenschwanzverbindungen vorgesehen. Eine Schwalbenschwanzverbindung an dieser Stelle zeichnet sich durch ein einfaches Einschieben bei gleichzeitig sicherem und festem Halt der Einlegeplatte in der taschenartigen Vertiefung aus, ohne dass eine weitere Befestigungs- oder Haltevorrichtung, wie eine Klebung oder eine zusätzliche Rastung, vorgesehen werden muss.In an advantageous embodiment of the invention, interlocking dovetail connections are provided on the abutting edges between the insert plates and the pocket-like depressions in the insertion direction. A dovetail joint at this point is characterized by a simple insertion with simultaneous secure and firm hold of the insert plate in the pocket-like depression, without the need for a further attachment or holding device, such as a bond or an additional detent, must be provided.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die taschenartigen Vertiefungen an den Stoßkanten schwalbenschwanzartige Nuten auf, und die Einlegeplatten sind an den Stoßkanten nach Art eines Schwalbenschwanz-Keiles ausgebildet.In an advantageous embodiment of the invention, the pocket-like depressions on the abutting edges dovetail-like grooves, and the insert plates are formed at the abutting edges in the manner of a dovetail wedge.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzen die Einlegeplatten eine strukturierte Oberfläche. Dadurch wird die Oberfläche der Einlegeplatten vergrößert. Durch die Strukturierung der Oberfläche kann die oberflächennahe Gasströmung positiv beeinflusst werden, und es kann beispielsweise mehr Material ausgasen. Aufgrund einer entsprechend gewählten Oberflächenstruktur kann der Verlauf der Gasströmung in bestimmte Vorzugsrichtungen gelenkt werden, was es erlaubt, das ausgasende Material zielgerichtet an bestimmte Bereiche des Löschbogenverlaufes zu lenken.In an advantageous embodiment of the invention, the insert plates have a structured surface. As a result, the surface of the extension plates is increased. By structuring the surface, the near-surface gas flow can be positively influenced, and it can, for example, outgas more material. Due to a correspondingly selected surface structure, the course of the gas flow can be directed in certain preferred directions, which makes it possible to direct the outgassing material targeted to certain areas of the arc splitter.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Material ein stark energieabsorbierendes Material sein. Die energieabsorbierende Eigenschaft kann entweder zusätzlich zu der gasenden Eigenschaft in dem Material vorhanden sein, oder es kann ein wenig gasendes, aber stark energieabsorbierendes Material eingesetzt werden. Starke Energieabsorption des zweiten Materials in den entsprechenden Funktionsbereichen unterstützt die Lichtbogenlöschung sehr effektiv, indem dem Lichtbogen in dem mit dem entsprechenden Material ausgestatteten Funktionsbereich Energie entzogen wird, was einer schnellen Löschung dient.In an advantageous embodiment of the invention, the second material may be a high energy absorbing material. The energy absorbing property may be either in addition to the gassing property in the material, or a low gassing but high energy absorbing material may be used. Strong energy absorption of the second material in the respective functional areas very effectively promotes arc quenching by depriving the arc of energy in the functional area provided with the corresponding material for rapid quenching.
Ein erfindungsgemäßes Schaltgerät besitzt in einem Gehäuse und für jeden Pol eine Schaltkammer-Baugruppe wie oben beschrieben.An inventive switching device has in a housing and for each pole a switching chamber assembly as described above.
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.Reference to the drawings, in which an embodiment of the invention is shown, the invention and further advantageous refinements and improvements of the invention will be explained and described in detail.
Es zeigen:Show it:
In den
Die
In der Darstellung nach
Man sieht in der
Man sieht in
An der dem Lichtbogeneinlauf gegenüberliegenden Schmalseite jedes Löschblechpaketes
Die
Die Schaltkammer-Baugruppe
In dem mittleren Bereich
In den an den mittleren Bereich
Die Seitenwände
In den Seitenwänden
In die taschenartigen Vertiefungen
Die taschenartigen Vertiefungen
Um die Einlegeplatten
Die Einlegeplatten
Einflussparameter zur Optimierung des Lichtbogenlaufverhaltens mittels der Einlegeplatten sind beispielsweise die Position, die Oberflächenkonfiguration sowie das Volumen der den Lichtbogen beeinflussenden Einlegeplatten aus dem zweiten, gasenden Material. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schaltkammer-Baugruppe, durch Wahl der Position, Größe, des Materials und der Oberflächenstruktur des zweiten Material in den Einlegeplatten, in der Funktionszone also, kann das Material und die Wirkung der Einlegeplattten
In den
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Schaltgerätswitchgear
- 44
- Untere GehäusehälfteLower housing half
- 1010
- Schaltkammer-BaugruppeSwitching chamber assembly
- 1212
- Schmalseitenarrow side
- 1414
- Schmalseitenarrow side
- 1616
- LöschblechpaketSplitter assembly
- 1818
- LöschblechpaketSplitter assembly
- 2020
- SeitenwandSide wall
- 2222
- SeitenwandSide wall
- 2424
- Mittlerer BereichMiddle area
- 2626
- Bodenteilthe bottom part
- 2828
- Druckervorrichtungprinter device
- 3030
- Einlegeplatteinsert plate
- 3232
- Einlegeplatteinsert plate
- 3434
- Stoßkanteimpact edge
- 3636
- Stoßkanteimpact edge
- 3838
- KontaktbrückeContact bridge
- 4242
- Führungguide
- 4646
- Schwalbenschwanzartige NutDovetailed groove
- 4848
- Schwalbenschwanzartige NutDovetailed groove
- 5050
- Schwalbenschwanzkeildovetail key
- 5252
- Bewegliches KontaktstückMovable contact piece
- 5454
- Bewegliches KontaktstückMovable contact piece
- 5656
- Vorkammerraumantechamber
- 5858
- Vorkammerraumantechamber
- 6262
- Taschenartige VertiefungPocket-like depression
- 6464
- Taschenartige VertiefungPocket-like depression
- 7070
- Doppelwand, InnenwandDouble wall, interior wall
- 7272
- Doppelwand, InnenwandDouble wall, interior wall
- 7474
- Gehäuse-SeitenwandHousing side wall
- 7676
- Gehäuse-SeitenwandHousing side wall
- 7878
- Polkammerpole chamber
- 8080
- Polkammerpole chamber
- 8282
- Polkammerpole chamber
- 9090
- LöschblechhaltevorrichtungExtinguishing plate holding means
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19935661 A1 [0004] DE 19935661 A1 [0004]
- DE 102007054426 B1 [0005, 0034, 0035] DE 102007054426 B1 [0005, 0034, 0035]
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