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Die Erfindung betrifft einen Ausblasfilter für einen elektrischen Schalter und einen elektrischen Schalter mit solch einem Ausblasfilter.
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Niederspannungs-Leistungsschalter verwenden üblicherweise Luft als Lichtbogen-Löschmedium. Das Gasgemisch des Löschgases (Plasma mit Metalldampf) wird durch Ausblasöffnungen des Leistungsschalters in die Umgebung ausgelassen. Je nach Form und Anzahl der Ausblasöffnungen eines Niederspannungs-Leistungsschalters werden die Gase bei Kurzschluss-Abschaltungen so heiß aus dem Gerät abgegeben, dass der Metalldampf erst außerhalb des Schaltgeräts zu Schmelzperlen kondensiert.
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Weiterhin werden im Ausblasbereich liegende feste Teile, insbesondere Metallteile, durch das daran kondensierende und sich verfestigende Metall mit einer leitfähigen Schicht überzogen. Negative Auswirkungen nach mehreren Kurzschluss-Abschaltungen sind beispielsweise eine Verschlechterung der Isolationseigenschaften innerhalb der Schaltanlage oder in der nahen Umgebung des Leistungsschalters.
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Durch den Niederschlag des kondensierenden und sich verfestigenden Metalls treten folgende Nachteile auf: Isolierteile erhalten einen leitfähigen Überzug, der Leckströme verursachen kann, im Extremfall kann ein Phasenkurzschluss eingeleitet werden. Leitfähige Partikel können in anlagenseitige Steckkontakte fallen und dort die Funktion beeinträchtigen. Ein metallischer Überzug auf Stromschienen, der sich löst und dann als flächiges Partikel zwischen die Stromschienen fällt, kann einen Phasenkurzschluss verursachen.
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Die beschriebenen Probleme sind bei doppelt unterbrechenden Schaltgeräten wie beispielsweise Kompaktschaltern (Moulded Case Circuit Breaker, MCCB) größer, da diese Geräte Ausblasöffnungen in zwei Richtungen besitzen, die jeweils parallel zu den Stromzuführungen liegen.
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Zur Reduzierung der metallischen Niederschläge außerhalb von Niederspannungs-Leistungsschaltern wurde bisher beispielsweise eine Konzentration der Ausblasung auf nur eine Öffnung vorgenommen, mit entsprechenden Sicherheitsabständen um selbige herum. Dies ist vor allem bei einfach unterbrechenden Geräten mit nur einer Lichtbogenkammer möglich. Des Weiteren wurden Stromzuleitungen bzw. Ableitungen von den Ausblasöffnungen in der Verteilung der Richtung getrennt. Dies ist typischerweise bei allen offenen Leistungsschaltern (wie Air Circuit Breakern, ACB) der Fall.
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Eine alternative Maßnahme kann der Einsatz von Ausblasfiltern direkt im Niederspannungs-Leistungsschalter sein. Hierbei kondensiert der Metalldampf zu einem erheblichen Teil in einem porösen Metallfilter, welcher im Gerät hinter der Lichtbogen-Löschkammer eingebaut ist. Problematisch hierbei ist, dass sich die Filter zusetzen und die Strömung blockieren können, es zur Erhöhung der Produktionskosten kommt, eine Erhöhung des Staudrucks in der Lichtbogenkammer eine höhere Gehäusefestigkeit erfordert.
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Ein typischer Ausblasfilter wird in der
EP 0 817 223 A1 offenbart. Es wird dabei eine Vorrichtung zur Entionisierung eines Gases insbesondere im Bereich des Auslasskanals eines gegossenen Gehäuses angeordnet.
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Ebenso sind Ausblasfilter außerhalb von Niederspannungs-Leistungsschaltern bekannt. Hier kondensiert der Metalldampf zu einem erheblichen Teil in einem porösen Metallfilter, welches außen am Gerät hinter der Ausblasöffnung eingebaut ist. Vorteilhaft hierbei ist ein geringes Zusetzen des Filters, welcher ggf. einfach zu wechseln ist, niedrige Produktionskosten, da der Filter als Zubehör verkauft werden kann und ein Erhöhen des Staudrucks in der Lichtbogenkammer wird vermieden. Nachteilig ist aber, dass sich eine größere Abmessung des Gerätes ergibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ausblasfilter für einen elektrischen Schalter zur Verfügung zu stellen, der ein Ausblasen von metallischen Partikeln aus dem elektrischen Schalter verhindert und eine geringe Erhöhung des Staudrucks im elektrischen Schalter bewirkt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Ausblasfilter für einen elektrischen Schalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ausblasfilters sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben. Die Aufgabe wird ebenfalls erfindungsgemäß durch den elektrischen Schalter gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters sind in den Unteransprüchen 12 und 13 angegeben.
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Der Ausblasfilter für einen elektrischen Schalter gemäß Anspruch 1 ist montierbar am Gehäuse des elektrischen Schalters und kann in Wirkverbindung mit mindestens einem Ausblaskanal des elektrischen Schalters stehen, wobei der Ausblasfilter ein Filterelement umfasst und wobei das Filterelement im Ausblasfilter in einem Winkel kleiner 10° (Grad) zur Strömung angeordnet ist. Vorteilhaft hierbei ist, dass durch das schräge Durchblasen des Ausblasfilters eine maximale Filterwirkung bei minimalem zusätzlichem Staudruck erreicht wird. Die maximierte Oberfläche am Filterelement steht zur Verfügung, um Metalldampf aufzunehmen und korrodieren zu lassen. Der erfindungsgemäße Ausblasfilter sichert eine hinreichende Entfernung zu den Löschkammern, so dass das Filterelement die Wirkung der Löschbleche nicht beeinträchtigt. Des Weiteren kann das Filterelement bei Bedarf ausgetauscht werden.
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In einer Ausgestaltung ist das Filterelement im montierten Ausblasfilter in einem Winkel kleiner 10° (Grad) zur Strömung des Ausblaskanals angeordnet.
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In einer Ausgestaltung ist das Filterelement als Sieb ausgebildet. Das Filterelement kann ein metallisches Sieb gewebt in Quadratmaschen umfassen.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Ausblasfilter direkt an dem mindestens einen Ausblaskanal montierbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung bewirkt der am elektrischen Schalter montierte Ausblasfilter eine Strömungsumlenkung in Richtung der Vorderseite des elektrischen Schalters.
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In einer Ausgestaltung ist das Gehäuse des Ausblasfilters aus Thermoplast gefertigt.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Gehäuse des Ausblasfilters ein Filterelement, welches einem elektrischen Pol des elektrischen Schalters zugeordnet ist.
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Alternativ kann das Gehäuse des Ausblasfilters mehrere Filterelemente, welche mehreren elektrischen Polen des elektrischen Schalters zugeordnet sind, umfassen. Das Gehäuse des Ausblasfilters kann mindestens eine Rippe als Phasentrennwand umfassen.
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Der elektrische Schalter gemäß Anspruch 11 umfasst einen erfindungsgemäßen Ausblasfilter und ein Gehäuse und mindestens einen Ausblaskanal, wobei das Gehäuse eine Vorderseite aufweist zur Bedienung des elektrischen Schalters, wobei der Ausblasfilter am Gehäuse des elektrischen Schalters montiert ist und in Wirkverbindung mit dem Ausblaskanal steht.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der elektrische Schalter mindestens eine Phasentrennwand, die die Phasen benachbarter Pole elektrisch voneinander isoliert.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Ausblasfilter Einschubhalterungen, die mit dem Gehäuse des elektrischen Schalters koppeln für eine stabile Verbindung zwischen Ausblasfilter und Gehäuse des elektrischen Schalters.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
- 1 elektrischer Schalter mit Ausblasfiltern;
- 2 Ausblasfilter, Phasentrennwand und Ausblaskanal;
- 3 elektrischer Schalter mit Ausblasfiltern und Phasentrennwänden;
- 4 elektrischer Schalter mit einpoligem Ausblasfilter und Phasentrennwänden;
- 5 Ausblasfilter mit Sieb;
- 6 Ausblasfilter mit Sieb in einer weiteren Darstellung;
- 7 Ausblasfilter mit Sieb und Haltestrukturen; und
- 8 elektrischer Schalter mit Ausblasfilter und Sieb.
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In 1 ist ein elektrischer Schalter 100 dargestellt. Der elektrische Schalter 100 umfasst ein Gehäuse 110, wobei das Gehäuse 110 eine Vorderseite 120 aufweist zur Bedienung des elektrischen Schalters 100. Beispielsweise ist an der Vorderseite 120 des elektrischen Schalters 100 eine Handhabe 130 angeordnet, mit der der elektrische Schalter 100 betätigt beziehungsweise geschaltet werden kann.
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Der elektrische Schalter 100 ist mit doppelt unterbrechenden Kontakten ausgestattet, so dass innerhalb zweier Löschkammern ein Plasma entstehen kann, welches aufgrund des erhöhten Drucks aus unterschiedlichen Seiten des elektrischen Schalters 100 austritt. Entsprechend der 1 sind daher ein erster Ausblasfilter 200, 201, 203 und ein zweiter Ausblasfilter 205 vorgesehen, die sich an entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 110 des elektrischen Schalters 100 befinden.
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In 2 ist ein Ausblasfilter 200 dargestellt, der mit mindestens einem Ausblaskanal 160, 161 des elektrischen Schalters 100 zusammenwirkt. Die Ausblaskanäle 160, 161 sind im Gehäuse 110 des elektrischen Schalters 100 angeordnet und in Strömungsverbindung mit einer der Löschkammern des elektrischen Schalters 100. Beim Auslösen des elektrischen Schalters 100 und dem Zünden eines Plasmas im elektrischen Schalter 100 wird dieses zusammen mit den metallischen Dämpfen aufgrund des erhöhten Drucks zu den Ausblaskanälen 160, 161 aus dem elektrischen Schalter 100 hinaus gedrückt.
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Die Ausblaskanäle 160, 161 bilden die Verzweigung eines gemeinsamen Ausblaskanals, die beispielsweise Befestigungsmittel wie Bolzen oder Schrauben zur elektrischen Anbindung des elektrischen Schalters 100 umschließen.
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Des Weiteren ist in der 2 eine Phasentrennwand 150 dargestellt, die am elektrischen Schalter 100 befestigt werden kann zur elektrischen Isolation benachbarter Phasen. Der Ausblasfilter 200 gemäß 2 umfasst einen elektrischen Pol.
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Der Ausblasfilter 200 umfasst eine Einschubhalterung 210, die mit dem Gehäuse 110 des elektrischen Schalters 100 koppelt für eine stabile Verbindung zwischen Ausblasfilter 200 und Gehäuse 110 des elektrischen Schalters 100. Der Ausblasfilter 200 kann entsprechend der Darstellung der 2 zwischen die Ausblaskanäle 160, 161 gesteckt werden und dadurch am Gehäuse 110 des elektrischen Schalters befestigt werden.
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In 3 ist der elektrische Schalter 100 wiederum mit den ersten Ausblasfiltern 200, 201, 203 und dazwischen montierten Phasentrennwänden 150, 151 dargestellt sowie mit dem zweiten Ausblasfilter 205. Der zweite Ausblasfilter 205 umfasst dabei mehrere elektrische Pole des elektrischen Schalters 100. Des Weiteren ist das Gehäuse des Ausblasfilters 205 mit Rippen 155, 156 als Phasentrennwände versehen, so dass diese nicht separat wie am ersten Ausblasfilter 200, 201, 203 die Phasentrennwände 150, 151 angesteckt werden müssen.
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4 zeigt ebenfalls den elektrischen Schalter 100 mit ersten Ausblasfiltern 200, 201, 203 und Phasentrennwänden 150, 151.
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In 5 ist der Ausblasfilter 200 näher dargestellt. Es ist erkennbar, dass der Ausblasfilter 200 ein Filterelement 290 umfasst, welches im Ausblasfilter 200 in einem Winkel kleiner 10° (Grad) zur Strömung angeordnet ist. Dabei verläuft die Strömung durch den Ausblaskanal 160 aus dem elektrischen Schalter 100 heraus. Die Strömung trifft auf das Filterelement 290 und wird im Gehäuse des Ausblasfilters 200 umgelenkt in Richtung der Vorderseite 120 des elektrischen Schalters 100.
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Das Filterelement 200 im montierten Ausblasfilter 200 kann in einem Winkel kleiner 10° (Grad) zur Strömung des Ausblaskanals 160 angeordnet sein. Entsprechend der Darstellung der 5 kann das Filterelement 290 als Sieb ausgebildet sein. Das Filterelement 290 kann als metallisches Sieb ausgebildet sein, welches in Quadratmaschen gewebt wurde. Zur Stabilisierung der Lage des Filterelements 290 sind Stützstrukturen 281, 282 vorgesehen, die das Filterelement 290 im Ausblasfilter 200 halten und fixieren.
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In 6 ist wiederum ein Schnitt durch den Ausblasfilter 200 dargestellt zur näheren Erläuterung der Lage des Filterelements 290. Das Filterelement 290 wird getragen von oberen Stützstrukturen 281, 283 und 282, 284 und gegenhaltenden unteren Stützstrukturen 285 und 286. In der 6 ist ebenso der Ausblaskanal 160 dargestellt, aus dem das Plasma der Löschkammer des elektrischen Schalters 100 in den Ausblasfilter 200 eintritt.
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7 zeigt wiederum das Ausblasfilter 200, welches in einem Winkel von ungefähr 8° (Grad) zur Strömung aus dem Ausblaskanal 160 angeordnet ist. Das Filterelement 290 wird von Stützstrukturen 281 und 285 sowie 282 und 286 in Position gehalten. Die Strömung verläuft durch das Filterelement 290 und wird aufgrund des Gehäuses des Ausblasfilters 200 entsprechend der Darstellung von 7 nach oben umgelenkt und kann durch Gehäuseöffnungen an der Oberseite des Ausblasfilters 200 diesen verlassen. Dadurch geschieht eine Strömungsumlenkung in Richtung der Vorderseite 120 des elektrischen Schalters 100.
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8 zeigt wiederum einen Schnitt durch den Ausblasfilter 200, wobei dieser Schnitt nicht den Ausblaskanal 160 umfasst, sondern durch die Einschubhalterungen 210 geht. Dadurch sind an der Seite des Ausblasfilters 200, die dem elektrischen Schalter 100 zugewandt ist, Aussparungen für beispielsweise Muttern oder andere Befestigungsmittel zum elektrischen Anschluss des elektrischen Schalters 100 dargestellt.
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Entsprechend den Darstellungen in den 5, 6 und 7 ist der Ausblasfilter 200 direkt an den mindestens einen Ausblaskanal 160 des elektrischen Schalters 100 montiert. Das Gehäuse des Ausblasfilters 200, 201, 203; 205 kann beispielsweise aus Thermoplast gefertigt sein. An der Seite, die in montiertem Zustand in Richtung der Vorderseite 120 des elektrischen Schalters 100 zeigt, können Öffnungen bzw. Auslässe aus dem Ausblasfilter 200, 201, 203; 205 vorgesehen sein.
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Der Ausblasfilter 200, 201, 203; 205 für einen Niederspannungs-Leistungsschalter hat seine Ausblasrichtung in Richtung der Hauptleiter-Anschlüsse, was bedeutet in Richtung der Vorderseite 120 des elektrischen Schalters 100.
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Außerdem ist der Ausblasfilter 200, 201, 203; 205 außerhalb des Gehäuses 110 des elektrischen Schalters 100 angebracht und es kann für jeden Schaltpol ein eigener Ausblasfilter 200, 201, 203 vorgesehen sein oder für mehrere Schaltpole zusammen ein Ausblasfilter 205.
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Jedes Filterelement 290 umfasst großflächig eines oder mehrerer Siebe 290, um den entstehenden Staudruck zu minimieren und um eine große Kondensationsfläche für Metalldampf zu bieten. Die Siebe sind in einem sehr flachen Winkel von kleiner 10° (Grad) im Gasstrom stehend angeordnet und die vorhandene Siebfläche wird voll genutzt. Dadurch wird eine flache Gestaltung des Ausblasfilters 200, 201, 203; 205 möglich, die entweder unterhalb der Hauptstromanschlüsse des Leistungsschalters 100 oder oberhalb der Hauptstromanschlüsse plaziert werden kann.
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Der zweite Ausblasfilter 205 bildet als eine Einheit n-verbundener Filter von n-poligen Leistungsschaltern ab. Dabei sind die Kriechwege durch Rippen 155, 156 verlängert, vorzugsweise so zwischen den einzelnen Filtern, das eine äußerliche Verrußung des Gehäuses nicht zu Phasenüberschlägen entlang der Oberfläche führt. Im Inneren des gemeinsamen Gehäuses des Ausblasfilters 205 sind Kammern mittels Labyrinth-Überdeckungen der Trennwände zueinander geschottet.
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Der zweite Ausblasfilter 205 als eine Einheit mit eng verbundenen Filtern für einen n-poligen Leistungsschalter ist so geformt, dass die Gehäuse aus Oberschale und Unterschale aus Isolierstoff sind, so dass sie die Funktion anderer Bauteile mit übernehmen, die sonst je nach Anwendung nötig wären. Im unteren Anschlussraum schirmen sie das Montageblech des Leistungsschalters 100 gegen Aufblasgase, anstelle sonst anzuwendender Anschluss-Isolationsplatten. Im oberen Anschlussraum wird die oft abnehmbare Klemmenabdeckung durch den Ausblasfilter 205 ersetzt und an deren Stelle verschraubt.
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Der einpolige Ausblasfilter 200, 201, 203 ist im Befestigungsbereich so geformt, dass durch eine Einschubhalterung 210 ein Einrasten am Gehäuse 110 des elektrischen Schalters 100 möglich ist. Dabei können zusätzlich so genannte Phasentrennwände 150, 151 als Elastomerteile ausgebildet zwischen je zwei Ausblasfiltern angeordnet sein.
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Die Ausblasfilter 200, 201, 203; 205 enthalten Filterelemente 290 aus genormten Quadratmaschengewebe aus Stahldraht. Vorteilhafterweise wird dazu galvanisch-korrosionsgeschützter Draht, z. B. verkupfert, verwendet. Die Drahtstärke muss die Intensität des ausgeblasenen Gases angepasst sein, dazu sind vorteilhafterweise Drahtstärken zwischen 0,5 mm bis 0,8 mm nötig. Die Filterelemente 290 sind so geformt, dass mehrere einfache rechteckige Zuschnitte dieses Gewebes in der beabsichtigten Schräge in das Gehäuse des Ausblasfilters 200, 201, 203; 205 eingelegt werden.
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Das Gehäuse der Ausblasfilter 200, 201, 203; 205 kann aus einer Oberschale und Unterschale gebildet werden, welches durch Verschnappung mit Rasthaken zueinander verbunden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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