DE102017214557A1

DE102017214557A1 - Elektromechanisches Schutzschaltgerät

Info

Publication number: DE102017214557A1
Application number: DE102017214557.9A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Franz; Wolfgang Leitl; Tobias Sturm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2019-02-21

Abstract

Das elektromechanische Schutzschaltgerät (1) weist ein Isolierstoffgehäuse (2) mit einer Frontseite, einer Befestigungsseite sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende Schmal- und Breitseiten (5, 6) bei einer Gehäusebreite (B) von nur einer Teilungseinheit auf. Das Isolierstoffgehäuse (2) ist in zwei Strompfadbereiche mit je einem Strompfad, der von der einen Schmalseite (5) zur anderen geführt ist, unterteilt, wobei zumindest einer der Strompfade durch einen in einer Kontaktzone angeordneten Schaltkontakt (7) unterbrechbar ist, wobei beim Öffnen des stromdurchflossenen Schaltkontakts (7) ein Lichtbogen (8) entsteht. Weiterhin weist das Schutzschaltgerät (1) eine Lichtbogen-Löschkammer (10) mit mehreren Löschblechen sowie eine erste Vorkammerplatte (11) auf, welche in einem zwischen der Kontaktzone und der Löschkammer (10) angeordneten Vorkammerbereich (9) derart angeordnet ist, dass ein Lichtbogen-Laufkanal (14) gebildet ist, welcher von der ersten Vorkammerplatte (11) begrenzt ist. Die Vorkammerplatte (11) ist dabei derart angeordnet, dass zwischen der Vorkammerplatte (11) und der einen Breitseite (6) ein Hinterströmungskanal (15) gebildet ist, welcher eine Hinterströmung der Vorkammerplatte (11) ermöglicht, um die sich in der Löschkammer (10) befindlichen Gase am Lichtbogen-Laufkanal (14) vorbei in die Kontaktzone zu leiten. Dabei ist ein an die Löschkammer (10) unmittelbar angrenzender Bereich der Vorkammerplatte (11) derart schräg zu einer Normalenrichtung der Schmalseiten (5) orientiert, so dass eine bei der Lichtbogenentstehung auftretende Druckwelle schräg in die Löschkammer (10) geführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, insbesondere einen Leistungsschalter oder Leitungsschutzschalter. Das Schutzschaltgerät weist ein Isolierstoffgehäuse mit einer Frontseite, eine Befestigungsseite sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende Schmal- und Breitseiten bei einer Gehäusebreite von nur einer Teilungseinheit (entspricht ca. 18mm) auf. Das Isolierstoffgehäuse ist dabei in zwei Strompfadbereiche unterteilt, wobei in jedem der Strompfadbereiche jeweils ein Strompfad angeordnet ist, der von der einen Schmalseite zur anderen Schmalseite geführt ist. Dabei ist zumindest einer der Strompfade durch einen in einer Kontaktzone angeordneten Schaltkontakt, aufweisend einen Festkontakt sowie einen relativ dazu beweglichen Bewegkontakt, unterbrechbar, wobei beim Öffnen des stromdurchflossenen Schaltkontakts ein Lichtbogen entsteht. Das Schutzschaltgerät weist weiterhin eine Lichtbogen-Löschkammer mit mehreren parallel zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Löschblechen auf. Ferner weist das Schutzschaltgerät eine erste Vorkammerplatte auf, die in einem zwischen der Kontaktzone und der Lichtbogen-Löschkammer angeordneten Vorkammerbereich derart angeordnet ist, dass ein Lichtbogen-Laufkanal gebildet ist, welcher von der ersten Vorkammerplatte seitlich begrenzt ist. Die erste Vorkammerplatte ist ferner derart angeordnet, dass zwischen der Vorkammerplatte und der benachbarten Breitseite ein Hinterströmungskanal gebildet ist, welcher eine Hinterströmung der ersten Vorkammerplatte ermöglicht, um bei Auftreten eines Lichtbogens die sich in der Lichtbogen-Löschkammer befindlichen Gase am Lichtbogen-Laufkanal vorbei in die Kontaktzone zu leiten.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von Schutzschaltgeräten bekannt: Leistungsschalter sind speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter (sogenannter LS-Schalter) ist eine in der Elektroinstallation verwendete Überstromschutzeinrichtung und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher sowie elektrische Anlagen vor Überlast, beispielsweise vor Beschädigung der elektrischen Leitungen durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes. Sie sind dazu ausgebildet, einen zu überwachenden Stromkreis im Falle eines Kurzschlusses oder bei Auftreten einer Überlast selbsttätig abzuschalten und damit vom übrigen Leitungsnetz zu trennen. Die auftretenden Kurzschlussströme, die von Niederspannungs-Schutzschaltgeräten abgeschaltet werden müssen, liegen üblicher Weise in einem Bereich zwischen 6.000 und 15.000 Ampere.
Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter werden daher insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente zur Überwachung und Absicherung eines elektrischen Stromkreises in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt. Leitungsschutzschalter sind aus den Druckschriften DE 10 2015 217 704 A1 , EP 2 980 822 A1 , DE 10 2015 213 375 A1 , DE 10 2013 211 539 A1 oder EP 2 685 482 B1 prinzipiell vorbekannt.
Im Allgemeinen sind derartige Schutzschaltgeräte zumeist über zwei Anschlussklemmen mit einer elektrischen Leitung des zu überwachenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden, um bei Bedarf den elektrischen Strom in der jeweiligen Leitung zu unterbrechen. Hierzu weist das Schutzschaltgerät einen Schaltkontakt mit einem feststehenden Kontaktelement - dem sogenannten Festkontakt - sowie einem relativ dazu bewegbaren Kontaktelement - dem sogenannten Bewegkontakt - auf. Zur Durchleitung eines elektrischen Stromes kontaktiert der Bewegkontakt den Festkontakt. Zur Trennung des Stromflusses wird der Bewegkontakt von dem Festkontakt wegbewegt. Der Bewegkontakt ist dabei beispielsweise über eine Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes betätigbar, so dass der Schaltkontakt geöffnet und geschlossen werden kann. Auf diese Weise kann bei Auftreten eines vordefinierten Zustandes, beispielsweise eines Kurzschlusses oder einer Überlast, der Schaltkontakt geöffnet werden, um den überwachten Stromkreis vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen. Derartige Schutzschaltgeräte sind auf dem Gebiet der Niederspannungstechnik auch als Reiheneinbaugeräte bekannt.
Aufgrund des hohen Kurzschlussstromes, der üblicherweise in einem Bereich zwischen 6 und 15 kA (Kilo-Ampere) liegt, führt das Unterbrechen des Stromflusses durch Öffnen des Schaltkontakts zumindest kurzzeitig zu einem Spannungsüberschlag zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Kontaktelement, da der Abstand während des Trennvorganges der Kontaktelemente zur Isolation noch nicht ausreicht. Befindet sich ein Gas - beispielsweise Luft - zwischen den beiden Schaltkontakten, so wird dieses bei entsprechend hoher Spannungsdifferenz zwischen den Kontaktelementen durch den Überschlag ionisiert, wobei sich aufgrund der Gasentladung ein Lichtbogen ausbildet. Während der Brenndauer des Lichtbogens können dabei Temperaturen von bis zu 20.000 K (Kelvin) auftreten. Diese hohe thermische Belastung ist aufgrund ihrer schädigenden Wirkung auf die Komponenten des Schutzschaltgerätes äußerst unerwünscht. Beispielsweise können Metall und Isolierteile durch die Lichtbogeneinwirkung ganz oder teilweise zerstört werden, wodurch die Funktion des Schutzschaltgerätes - und damit seine Lebensdauer - stark reduziert werden. Daher ist der durch den Lichtbogen verursachte Energieeintrag in das Schutzschaltgerät hinsichtlich seiner zeitlichen Dauer möglichst zu begrenzen.
Zum Löschen dieses Lichtbogens weisen herkömmliche Schutzschaltgeräte eine Lichtbogen-Löschvorrichtung, beispielsweise eine sogenannte Löschkammer mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter und voneinander beabstandeter Löschbleche auf. Alternativ kann die Lichtbogen-Löschvorrichtung auch lediglich aus mehreren, parallel zueinander ausgerichteter Lösch- oder Kühlbleche bestehen. Wird der Lichtbogen in Richtung der Lichtbogen-Löschvorrichtung getrieben, so teilt er sich bei Auftreffen auf die Löschbleche in mehrere Teil-Lichtbögen auf, welche anschließend in Reihe geschaltet zwischen den einzelnen Löschblechen brennen. Die mehreren, elektrisch sequentiell hintereinander geschalteten Teil-Lichtbögen führen in Summe zu einer höheren Bogenspannung, was in der Folge zu einem schnelleren Erlöschen des Lichtbogens führt.
Ein schnelles Erlöschen ist wesentlich, um den mit dem Lichtbogen einhergehenden Energieeintrag in das Isolierstoffgehäuse des Schutzschaltgerätes möglichst gering zu halten und somit Beschädigungen am Schutzschaltgerät zu vermeiden. Um den Lichtbogen möglichst schnell zum Erlöschen zu bringen, soll dieser möglichst schnell in die Löschkammer getrieben werden. Dort soll der Lichtbogen sicher verharren, bis er endgültig gelöscht ist. Zu diesem Zweck werden unter anderem die sich im Bereich der Lichtbogen-Löschkammer befindlichen, vergleichsweise kühlen Gase in den Bereich des Schaltkontakts zurückgeführt. Hierzu werden die vergleichsweise kühlen Gase aus der Lichtbogen-Löschkammer über den Hinterströmungskanal am Lichtbogen-Laufkanal vorbei „von hinten“ an den Schaltkontaktbereich geführt. Dies hat zum einen den Effekt, dass der Lichtbogen durch die vergleichsweise kühlen Gase gekühlt wird; zum anderen wird auf diese Weise die bei der Lichtbogenentstehung auftretende Druckwelle hinter den Schaltkontaktbereich - und damit hinter den Lichtbogen - geleitet, wodurch auf den Lichtbogen ein Druck ausgeübt wird, der diesen schneller in Richtung der Löschkammer treibt.
Insbesondere bei kompakten Schutzschaltgeräten - beispielsweise bei Leitungsschutzschaltern mit zwei Schaltstellen in einem gemeinsamen Isolierstoffgehäuse mit einer Breite von nur einer Teilungseinheit - ist die Schaltvermögensstabilisierung aufgrund der beengten Platzverhältnisse im Inneren des Isolierstoffgehäuses problematisch. Aufgrund des kleinen Bauvolumens führt hier die vom Lichtbogen erzeugte thermische Energie zu einem schnelleren Aufheizen sowie zu einem höheren Temperaturniveau, da die Wärme bauartbedingt nur langsam abgeführt werden kann. Insbesondere kann es vorkommen, dass der Lichtbogen zwar in die Lichtbogen-Löschkammer hineinläuft, aber nicht stabil in der Kammer verharrt. Die damit verbundene längere Löschdauer führt zu einem massiven Anstieg des Energieeintrags und ist daher unter allen Umständen zu vermeiden.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein alternatives elektromechanisches Schutzschaltgerät bereitzustellen, welches die vorstehend genannten Nachteile überwindet oder zumindest reduziert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das elektromechanische Schutzschaltgerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät weist ein Isolierstoffgehäuse mit einer Gehäusebreite von nur einer Teilungseinheit auf, welches seinerseits eine Frontseite, eine der Frontseite gegenüberliegende Befestigungsseite sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende Schmal- und Breitseiten aufweist. Das Isolierstoffgehäuse ist dabei in zwei Strompfadbereiche unterteilt, wobei in jedem der Strompfadbereiche jeweils ein Strompfad angeordnet ist, der von der einen Schmalseite zur anderen Schmalseite geführt ist. Dabei ist zumindest einer der Strompfade durch einen in einer Kontaktzone angeordneten Schaltkontakt, aufweisend einen Festkontakt sowie einen relativ dazu beweglichen Bewegkontakt, unterbrechbar, wobei beim Öffnen des stromdurchflossenen Schaltkontakts ein Lichtbogen entsteht. Weiterhin weist das Schutzschaltgerät eine Lichtbogen-Löschkammer mit mehreren parallel zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Löschblechen sowie eine erste Vorkammerplatte auf, welche in einem zwischen der Kontaktzone und der Löschkammer angeordneten Vorkammerbereich derart angeordnet ist, dass ein Lichtbogen-Laufkanal gebildet ist, der von der ersten Vorkammerplatte seitlich begrenzt ist. Die erste Vorkammerplatte ist ferner derart angeordnet, dass zwischen der Vorkammerplatte und der einen Breitseite ein Hinterströmungskanal gebildet ist, welcher eine Hinterströmung der Vorkammerplatte ermöglicht, um die sich in der Löschkammer befindlichen Gase am Lichtbogen-Laufkanal vorbei in die Kontaktzone zu leiten. Dabei ist ein an die Löschkammer unmittelbar angrenzender Bereich der Vorkammerplatte derart schräg zu einer Normalenrichtung der Schmalseiten orientiert, dass eine bei der Lichtbogenentstehung auftretende Druckwelle schräg in die Löschkammer geführt wird.
Das Isolierstoffgehäuse weist bei einer Breite von einer Teilungseinheit (entspricht ca. 18mm) zwei sich jeweils von einer zur anderen Schmalseite erstreckende Strompfadbereiche auf, so dass nur noch eine Breite von einer halben Teilungseinheit (entsprechend ca. 9mm) je Strompfadbereich - und damit je Schaltstelle - zur Verfügung steht. Der mit der Entstehung des Lichtbogens einhergehende Temperaturanstieg führt zu einem Anstieg des Drucks, der sich als Druckwelle, beginnend beim Schaltkontakt, in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer ausbreitet.
Durch die schräge Anordnung der Vorkammerplatte läuft die Druckwelle dabei nicht in der Normalenrichtung der Schmalseiten in die Löschkammer ein, sondern quer bzw. schräg dazu. Damit erfährt die Druckwelle bei ihrem Auftreffen auf die Begrenzungsflächen der Lichtbogen-Löschkammer auch keine Totalreflexion, wie dies bei einem senkrechten Auftreffen auf die Schmalseite der Fall wäre, sondern wird nicht-orthogonal an den Begrenzungsflächen reflektiert. Hierdurch wird eine wirbelartige Strömung zwischen den Löschblechen erzeugt, wodurch eine bessere Spülung der Löschkammer, d.h. ein verbesserter Gasaustausch, realisierbar ist. Das vergleichsweise kühle Löschkammer-Gas wird dadurch effizienter in den Hinterströmungskanal gedrückt und hinter den Schaltkontakt geführt. Von dort aus gelangt es als Umkehrspülung dann wieder über den Lichtbogen-Laufkanal in die Lichtbogen-Löschkammer. Auf diese Weise wird zum einen das Temperatur-Niveau der dem Lichtbogen ausgesetzten Bauteile gesenkt, zum anderen kann dadurch die Wahrscheinlichkeit für ein Rück- oder Wiederzünden, d.h. ein Zurückspringen des bereits in der Lichtbogen-Löschkammer befindlichen Lichtbogens vor die Lichtbogen-Löschkammer, deutlich reduziert werden.
Insbesondere die Vermeidung einer Totalreflexion der Druckwelle an der parallel zur Schmalseite orientierten Begrenzungsfläche der Lichtbogen-Löschkammer durch den schräg zur Normalenrichtung orientierten Einlauf der Druckwelle in die Lichtbogen-Löschkammer trägt zu diesem deutlich verbesserten Strömungsverhalten bei und ermöglicht eine deutlich effizientere Löschung des Lichtbogens. Das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes wird dadurch deutlich verbessert. Darüber hinaus können Beschädigungen an den Komponenten des Schutzschaltgerätes aufgrund eines zu hohen Energieeintrags hierdurch wirksam vermieden werden. Der Begriff „Normalenrichtung der Schmalseite“ bezeichnet dabei die Richtung der Flächennormalen dieser Seite.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes nimmt der an die Löschkammer unmittelbar angrenzende Bereich der Vorkammerplatte einen Winkel von 20°-30° zur Normalenrichtung der Schmalseiten ein.
Ein Neigungswinkel von 20° bis 30° zur Normalenrichtung der Schmalseiten hat sich als vorteilhafte Ausgestaltung zur Verbesserung des Schaltvermögens herausgestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes ist der Lichtbogen-Laufkanal in Richtung der Löschkammer verjüngt ausgebildet.
Durch die Verjüngung des strömungsrelevanten Querschnitts des Lichtbogen-Laufkanals ist eine höhere Strömungsgeschwindigkeit realisierbar. Der Lichtbogen-Laufkanal kann dabei auch trichterförmig, d.h. in zwei Raumrichtungen verjüngt, ausgebildet sein. Der mit der Verjüngung des Querschnitts einhergehende höhere Druck bewirkt darüber hinaus auch noch eine schnellere Löschung des Lichtbogens.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes ist der Hinterströmungskanal in Richtung der Kontaktzone verjüngt ausgebildet.
Durch die Verjüngung des strömungsrelevanten Querschnitts des Hinterströmungskanals ist zum einen eine höhere Strömungsgeschwindigkeit realisierbar. Auch hier gilt, dass die Verjüngung des Hinterströmungskanals auch trichterförmig ausgebildet sein kann. Zum anderen ist der Querschnitt des Einlaufbereichs, d.h. des an die Lichtbogen-Löschkammer unmittelbar angrenzenden Bereichs des Hinterströmungskanals, vergrößert ausgebildet, was zur Folge hat, dass ein höherer Anteil des in der Lichtbogen-Löschkammer befindlichen Gases in den Hinterströmungskanal strömt. Die höhere Strömungsgeschwindigkeit des Gases führt zu einem höheren Druck an der Austrittsseite des Hinterströmungskanals im Bereich der Kontaktzone, wodurch der Effekt der Umkehrspülung weiter verbessert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes sind die beiden Strompfadbereiche durch eine Gehäusezwischenwand voneinander getrennt, wobei die Gehäusezwischenwand den Lichtbogen-Laufkanal zur Gehäusemitte hin begrenzt.
Durch die Gehäusezwischenwand wird der Lichtbogen-Laufkanal zur Gehäusemitte hin seitlich begrenzt. Ein zusätzliches Bauteil zur Begrenzung des Lichtbogen-Laufkanals ist damit nicht erforderlich. Insbesondere bei Schaltgeräten, bei denen beide Strompfade einen Schaltkontakt mit einem zugeordnetem Lichtbogen-Laufkanal aufweisen, welche in der Breitenrichtung benachbart, d.h. nebeneinander liegend, angeordnet sind, ergibt sich der Vorteil, dass die beiden Lichtbogen-Laufkanäle durch eine entsprechend geformte, gemeinsame Gehäusezwischenwand seitlich zur Gehäusemitte hin begrenzt werden. Zusätzliche Bauteile sind nicht erforderlich, wodurch die Teilevielfalt, und damit die Material- und Logistikkosten, effizient begrenzt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes sind die beiden Strompfadbereiche im Wesentlichen identisch ausgebildet und rotationssymmetrisch nebeneinander im Isolierstoffgehäuse angeordnet.
Hierunter ist zu verstehen, dass die beiden Strompfadbereiche zwar im Wesentlichen gleich, aber spiegelbildlich im Sinne einer Punktspiegelung zueinander ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass die vergleichsweise viel Platz beanspruchenden Komponenten des Schutzschaltgerätes, insbesondere die beiden Lichtbogen-Löschkammern sowie die Magnetspulen für die Kurzschluss-Auslösung, in der Nähe der beiden, einander gegenüberliegenden Schmalseiten des Schutzschaltgerätes angeordnet werden können, während die beiden Schaltkontakte dazwischen liegend in dem Isolierstoffgehäuse positioniert sind. Die Schaltkontakte sind in diesem Fall dann zwar in Breitenrichtung nebeneinander liegend angeordnet, werden aber gegenläufig betätigt. Auf diese Weise ist es möglich, eine äußerst platzsparende Anordnung der einzelnen Komponenten des Schutzschaltgerätes in dem Isolierstoffgehäuse zu realisieren, wobei bei beiden Strompfaden die bei der Lichtbogenentstehung auftretende Druckwelle quer bzw. schräg in die Löschkammer geführt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes weist die Gehäusezwischenwand einen schrägstehenden Abschnitt auf, der zumindest teilweise beide Lichtbogen-Laufkanäle jeweils zur Gehäusemitte hin begrenzt.
Der schrägstehende Abschnitt der gemeinsamen Gehäusezwischenwand bildet gleichzeitig die Begrenzung der beiden Lichtbogen-Laufkanäle. Zusätzliche Bauteile sind nicht erforderlich, wodurch eine platzsparende Anordnung ermöglicht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Schutzschaltgerät eine zweite Vorkammerplatte auf, welche der ersten Vorkammerplatte gegenüberliegend angeordnet ist, so dass der Lichtbogen-Laufkanal zu beiden Seiten durch jeweils eine der beiden Vorkammerplatten begrenzt ist.
In diesem Fall ist zu beiden Seiten des Lichtbogen-Laufkanals eine Vorkammerplatte angeordnet, wobei die zweite Vorkammerplatte zur Gehäusemitte hin angeordnet ist. Mit Hilfe der zweiten Vorkammerplatte kann das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes weiter verbessert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes weisen die erste Vorkammerplatte und/oder die zweite Vorkammerplatte eine Stahleinlage auf, um das bei der Lichtbogenentstehung auftretende Magnetfeld im Vorkammerbereich gezielt zu beeinflussen.
Mit Hilfe der Stahleinlage kann das bei der Lichtbogenentstehung auftretende Magnetfeld im Vorkammerbereich gebündelt werden, um auf den Lichtbogen eine höhere Lorentzkraft auszuüben, welche diesen vom Schaltkontakt weg in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer drängt. Das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes wird dadurch weiter verbessert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Schutzschaltgerät eine Lichtbogen-Leitschiene auf, welche im Vorkammerbereich angeordnet ist.
Die Lichtbogen-Leitschiene dient dazu, den Lichtbogen schneller aus der Kontaktzone in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer zu führen. Sie weist einen ersten Abschnitt auf, der in der Kontaktzone, d.h. im Bereich des Schaltkontakts angeordnet ist, sowie einen mit dem ersten Abschnitt verbundenen zweiten Abschnitt, der vom ersten Abschnitt weg in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer geführt ist. Die Lichtbogen-Leitschiene wird dabei derart im Vorkammerbereich angeordnet, dass der am Bewegkontakt stehende Fußpunkt des Lichtbogens möglichst schnell auf die Leitschiene kommutiert, d.h. überspringt, um dann im weiteren Verlauf entlang des zweiten Abschnitts der Leitschiene in die Lichtbogen-Löschkammer zu laufen. Mit Hilfe der Leitschiene kann die Brenndauer des Lichtbogens deutlich verkürzt werden. Das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes wird dadurch weiter verbessert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes weist die Lichtbogen-Löschkammer einen rechteckigen, einen abgerundeten oder einen abgekanteten Grundriss auf.
Durch eine Variation des Grundrisses kann der Strömungsverlauf der Druckwelle in der Lichtbogen-Löschkammer gezielt dahingehend beeinflusst werden, einen möglichst großen Anteil des in der Lichtbogen-Löschkammer befindlichen, vergleichsweise kühlen Gases in den Hinterströmungskanal zu leiten, um das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes dergestalt weiter zu verbessern.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:

Figuren 1 und 2 schematische Darstellungen aus dem Stand der Technik bereits vorbekannter Schutzschaltgeräte;
3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes;
Figuren 4 und 5 schematische Darstellungen zweier alternativer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
In den 1 und 2 sind zwei aus dem Stand der Technik bereits vorbekannte elektromechanische Schutzschaltgeräte 1 jeweils in einer Schnittdarstellung (in Blickrichtung auf die Frontseite) schematisch dargestellt. Die beiden Darstellungen sind in ihrer Länge beschnitten und zeigen jeweils nur ungefähr die Hälfte des eigentlichen Schutzschaltgerätes 1. 1 zeigt dabei schematisch ein einpoliges Schutzschaltgerät 1, während im Gegensatz dazu in 2 ein zweipoliges Schutzschaltgerät 1 schematisch dargestellt ist. Beide Schutzschaltgeräte 1 weisen eine Breite B von einer Teilungseinheit (TE) auf, wobei 1TE ca. 18mm entspricht. Im Fall des in 2 dargestellten zweipoligen Schutzschaltgerätes 1 sind in diesem Breitenmaß zwei zu schaltende Pole anzuordnen, d.h. für jeden Pol steht nur ca. die Hälfte des ursprünglichen Bauraumes des in 1 dargestellten, einpoligen Schutzschaltgerätes 1 zur Verfügung.
Das in 1 dargestellte, einpolige elektromechanische Schutzschaltgerät 1 weist ein Isolierstoffgehäuse 2 auf, welches in der Darstellung der 1 in Gehäuse-Deckel-Bauweise, aufweisend eine Gehäuseschale 2-1 sowie ein Abdeckteil 2-2, ausgebildet ist. Diese Gehäusebauform ist jedoch nicht erfindungswesentlich und daher nur als beispielhaft für derartige Schutzschaltgeräte anzusehen. Das Isolierstoffgehäuse 2 weist prinzipiell eine Frontseite (in Blickrichtung der Schnittdarstellungen), eine der Frontseite gegenüber liegend angeordnete Befestigungsseite, sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende Schmalseiten 5 und Breitseiten 6 auf.
Im Inneren des Isolierstoffgehäuses 2 weist das Schutzschaltgerät 1 eine sogenannte Kontaktzone auf, in der ein Schaltkontakt 7 angeordnet ist. Der Schaltkontakt 7 besteht im Wesentlichen aus einem Festkontakt 3 sowie einem relativ dazu beweglichen Bewegkontakt 4, der mittels einer Schaltmechanik (nicht dargestellt) des Schutzschaltgerätes 1 betätigbar ist, um auf diese Weise den Schaltkontakt 7 öffnen oder zu schließen zu können. Weiterhin ist in dem Isolierstoffgehäuse 2 eine Lichtbogen-Löschkammer 10 angeordnet, welche eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter und voneinander beabstandet gehaltener Löschbleche aufweist. Zwischen dem Schaltkontakt 7 und der Lichtbogen-Löschkammer 10 ist ein sogenannter Vorkammerbereich 9 ausgebildet.
In diesem Vorkammerbereich 9 ist eine Lichtbogen-Leitschiene (nicht explizit dargestellt) angeordnet, welche sich von der Kontaktzone zur Lichtbogen-Löschkammer 10 hin erstreckt. Eine erste Vorkammerplatte 11 sowie eine zweite Vorkammerplatte 12 sind in dem Vorkammerbereich 9 derart angeordnet, dass ein Lichtbogen-Laufkanal 14 gebildet ist, welcher von den Vorkammerplatten 11 und 12 seitlich, d.h. in Richtung der Breitseiten 6, begrenzt wird. Die beiden Vorkammerplatten 11 und 12 sind dabei von den Breitseiten 6 beabstandet angeordnet, so dass zwischen der jeweiligen Vorkammerplatte 11 bzw. 12 und der dieser Vorkammerplatte zugeordneten Breitseite 6 jeweils ein Hinterströmungskanal 15 ausgebildet ist. Dieser Hinterströmungskanal 15 ermöglicht eine Hinterströmung der jeweiligen Vorkammerplatte 11 bzw. 12, um auf dieser Weise die sich in der Lichtbogen-Löschkammer 10 befindlichen Gase am Lichtbogen-Laufkanal 14 vorbei zurück in die Kontaktzone zu leiten.
Wird der Schaltkontakt 7 im bestromten Zustand geöffnet, so entsteht zwischen dem Festkontakt 3 und dem Bewegkontakt 4 ein Lichtbogen 8. Wird der Bewegkontakt 4 weiter vom Festkontakt 3 wegbewegt, so springt der bewegkontakt-seitige Fußpunkt des Lichtbogens 8 auf die im Vorkammerbereich 9 angeordnete Lichtbogen-Leitschiene, welche sich von der Kontaktzone zur Lichtbogen-Löschkammer 10 hin erstreckt, über.
In den einzelnen Figuren der Zeichnung ist der Lichtbogen 8 aufgrund seiner unklaren Geometrie jeweils als „Wolke“ dargestellt. Da der Lichtbogen 8 in den einzelnen Figuren der Zeichnung in verschiedenen Positionen, die der Lichtbogen zu verschiedenen Zeiten oder Phasen der Lichtbogen-Entstehung und -Löschung einnimmt, dargestellt ist, sind diese einzelnen Positionen mit indizierten Bezugszeichen (8-1, 8-2, etc.) gekennzeichnet. Mit einer kleineren Indexzahl ist dabei eine frührere Phase, mit einer größeren Indexzahl hingegen eine spätere Phase der Lichtbogen-Entstehung gekennzeichnet.
Die den Lichtbogen 8 umgebenden Pfeile stellen die Ausbreitungsrichtung der bei der Lichtbogenentstehung auftretenden Druckwelle dar. Dabei wird deutlich, dass im unteren Begrenzungsbereich der Lichtbogen-Löschkammer 10, welcher parallel zur benachbarten Schmalseite 5 orientiert ist, eine Totalreflexion der Druckwelle erfolgt (siehe Pfeildarstellungen in diesem Bereich), d.h. die Druckwelle wird unter einem Winkel von 180° reflektiert. Ein kleiner Anteil der reflektierten Druckwelle wird dabei in Richtung der Einlauföffnungen der beidseitig des Lichtbogen-Laufkanals 14 angeordneten Hinterströmungskanäle 15 gelenkt. Auf diese Weise wird ein kleiner Teil des in der Lichtbogen-Löschkammer 10 befindlichen, vergleichsweise kühlen Gases über die beiden Hinterströmungskanäle 15 im Wesentlichen symmetrisch in die Kontaktzone zurückgeführt. Durch die Umströmung der beiden Vorkammerplatten 11 und 12 und die damit verbundene Rückströmung des kühlen Löschkammergases wird zum einen eine Kühlung der Komponenten sowie des im Vorkammerbereich 9 brennenden Lichtbogens 8 erreicht. Darüber hinaus wird durch diese erzwungene Gasführung eine zusätzliche Antriebskraft auf den Lichtbogen 8, welche diesen in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer 10 treibt, erzielt.
In 2 ist ein zweipoliges Schutzschaltgerät 1 mit einer Breite B von ebenfalls einer Teilungseinheit schematisch dargestellt. Das Schutzschaltgerät 1 weist wiederum ein Isolierstoffgehäuse 2 auf - jedoch aufgrund der Tatsache, dass es sich um ein zweipoliges Gerät handelt, mit einem etwas anderen Aufbau. Hierbei sind ein erster und ein zweiter Strompfadbereich, welche im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, in der Breitenrichtung B rotationssymmetrisch nebeneinander im Isolierstoffgehäuse 2 angeordnet. 2 konzentriert sich jedoch vor allem auf den linken Strompfadbereich, der rechts daneben angeordnete, rechte Strompfadbereich ist hingegen nur angedeutet. Aufgrund dieser Anordnung weist das Isolierstoffgehäuse 2 ein Mittelteil 2-3 auf, welches nach der Montage der einzelnen Komponenten des Schutzschaltgerätes 1 mit einem linken Gehäusedeckel 2-4 sowie einem rechten Gehäusedeckel 2-5 verschlossen wird. Zwischen dem ersten Strompfadbereich und dem zweiten Strompfadbereich ist eine Gehäusezwischenwand 16 angeordnet, welche die Kontaktzone sowie den Vorkammerbereich des ersten Strompfadbereichs gegen die Kontaktzone und den Vorkammerbereich des zweiten Strompfadbereichs elektrisch isoliert. Im dargestellten Fall ist Gehäusezwischenwand 16 integraler Bestandteil des GehäuseMittelteils 2-3.
Im Inneren des Isolierstoffgehäuses 2 weist das Schutzschaltgerät 1 wiederum eine Kontaktzone auf, in der der Schaltkontakt 7 mit einem Festkontakt 3 sowie einem relativ dazu beweglichen Bewegkontakt 4 angeordnet ist. Weiterhin ist in dem Isolierstoffgehäuse 2 eine Lichtbogen-Löschkammer 10 angeordnet, welche eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter und voneinander beabstandeter Löschbleche aufweist. Zwischen dem Schaltkontakt 7 und der Lichtbogen-Löschkammer 10 befindet sich wiederum ein Vorkammerbereich 9, in dem eine Lichtbogen-Leitschiene (nicht dargestellt) angeordnet ist, um den beim Öffnen des Schaltkontakts 7 auftretenden Lichtbogen 8 von der Kontaktzone in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer 10 zu leiten.
Auch beim Gehäuse-Aufbau des in 2 dargestellten zweipoligen Schutzschaltgerätes 1 ist im Vorkammerbereich 9 ein Lichtbogen-Laufkanal 14 ausgebildet, der durch eine erste Vorkammerplatte 11 sowie eine zweite Vorkammerplatte 12, die im Vorkammerbereich 9 angeordnet sind, seitlich begrenzt wird. Die erste Vorkammerplatte 11 ist dabei etwas beabstandet zur links dargestellten Breitseite 6 angeordnet, so dass zwischen dieser Breitseite 6 und der ersten Vorkammerplatte 11 ein Hinterströmungskanal 15 entsteht, welcher eine Hinterströmung der ersten Vorkammerplatte 11 ermöglicht, um auf diese Weise die sich in der Lichtbogen-Löschkammer 10 befindlichen Gase am Lichtbogen-Laufkanal 14 vorbei zurück in die Kontaktzone zu leiten. Die zweite Vorkammerplatte 12 ist jedoch - im Unterschied zu dem in 1 dargestellten einpoligen Schutzschaltgerät - unmittelbar an der Gehäusezwischenwand 16 angeordnet, so dass auf dieser Seite des Lichtbogen-Laufkanals 14 kein Hinterströmungskanal ausgebildet ist. Im Falle des zweipoligen Schutzschaltgerätes 1 ist die Hinterströmung daher nur einseitig, und damit asymmetrisch, realisiert.
Der beim Öffnen des Schaltkontakts 7 entstehende Lichtbogen 8 bewegt sich während seiner Brenndauer wiederum von der Kontaktzone durch den Lichtbogen-Laufkanal 14 zur Lichtbogen-Löschkammer 10, wo er zwischen den einzelnen Löschblechen in mehrere Teil-Lichtbögen aufgeteilt und zum Erlöschen gebracht wird. Aufgrund der geometrischen Anordnung der Komponenten sowie der geometrischen Gestaltung des Lichtbogen-Laufkanals 14 läuft der Lichtbogen 8 dabei etwas außermittig, aber im Wesentlichen parallel zur Breitseite 6 in die Lichtbogen-Löschkammer 10 ein. Die den Lichtbogen 8 umgebenden Pfeile stellen wiederum die Ausbreitungsrichtung der bei der Lichtbogenentstehung auftretenden Druckwelle dar. Auch hier wird deutlich, dass im unteren Begrenzungsbereich der Lichtbogen-Löschkammer 10, welcher parallel zur benachbarten Schmalseite 5 orientiert ist, eine Totalreflexion der Druckwelle erfolgt (siehe Pfeildarstellungen in diesem Bereich). Ein kleiner Anteil der reflektierten Druckwelle gelangt dabei in die Einlauföffnung des seitlich neben dem Lichtbogen-Laufkanal 14 angeordneten Hinterströmungskanals 15. Auf diese Weise wird ein kleiner Teil des in der Lichtbogen-Löschkammer 10 befindlichen, vergleichsweise kühlen Gases in die Kontaktzone zurückgeführt. Durch die Rückströmung des kühlen Löschkammergases wird zum einen eine Kühlung der dort angeordneten Komponenten sowie des im Vorkammerbereich 9 brennenden Lichtbogens 8 erreicht. Darüber hinaus wird durch diese erzwungene Gasführung eine zusätzliche Antriebskraft auf den Lichtbogen 8, welche diesen in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer 10 treibt, erzielt.
3 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes 1, welches wiederum als zweipoliges Schutzschaltgerät mit einer Breite B von nur einer Teilungseinheit (1TE entspricht ca. 18mm) ausgebildet ist. Ebenso wie in den vorstehend beschriebenen 1 und 2 ist auch in 3 lediglich einen Ausschnitt des Schutzschaltgerätes 1 schematisch dargestellt. Das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät 1 weist ein Isolierstoffgehäuse 2 auf, welches hinsichtlich seines prinzipiellen Aufbaus dem in 2 dargestellten Schutzschaltgerät entspricht: in dem Isolierstoffgehäuse 2 sind wiederum ein erster und ein zweiter Strompfadbereich, welche im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, in der Breitenrichtung B in punktsymmetrischer Anordnung nebeneinander positioniert. Das in 3 dargestellte Isolierstoffgehäuse 2 weist daher ebenfalls ein Gehäuse-Mittelteil 2-3 auf, welches nach der Montage der einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes 1 mit einem linken Gehäusedeckel 2-4 sowie einem rechten Gehäusedeckel 2-5 verschlossen wird. Zwischen dem ersten Strompfadbereich und dem zweiten Strompfadbereich ist wiederum eine Gehäusezwischenwand 16 angeordnet, welche die Kontaktzone sowie den Vorkammerbereich des ersten Strompfadbereichs gegen die Kontaktzone sowie den Vorkammerbereich des zweiten Strompfadbereichs elektrisch isoliert.
Im Inneren des Isolierstoffgehäuses 2 weist das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät 1 ebenso eine Kontaktzone auf, in der der Schaltkontakt 7 mit einem Festkontakt 3 sowie einem relativ dazu beweglichen Bewegkontakt 4 angeordnet ist. Weiterhin ist in dem Isolierstoffgehäuse 2 eine Lichtbogen-Löschkammer 10 angeordnet, welche eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter und voneinander beabstandeter Löschbleche aufweist. Zwischen dem Schaltkontakt 7 und der Lichtbogen-Löschkammer 10 befindet sich wiederum ein Vorkammerbereich 9, in dem eine Lichtbogen-Leitschiene (nicht dargestellt) angeordnet ist, um den beim Öffnen des Schaltkontakts 7 auftretenden Lichtbogen 8 von der Kontaktzone in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer 10 zu leiten.
In dem Vorkammerbereich 9 ist wiederum ein Lichtbogen-Laufkanal 14 ausgebildet, welcher wiederum von einer ersten Vorkammerplatte 11 sowie eine zweite Vorkammerplatte 12, die beide ebenfalls im Vorkammerbereich 9 angeordnet sind, seitlich begrenzt wird. Ebenso ist zwischen der ersten Vorkammerplatte 11 und der benachbarten Breitseite 6 ein Hinterströmungskanal 15 ausgebildet, welcher eine Hinterströmung der ersten Vorkammerplatte 11 ermöglicht, um auf diese Weise die sich in der Lichtbogen-Löschkammer 10 befindlichen Gase am Lichtbogen-Laufkanal 14 vorbei zurück in die Kontaktzone zu leiten. Da die zweite Vorkammerplatte 12 unmittelbar an der Gehäusezwischenwand 16 angeordnet ist, ist eine Hinterströmung des Lichtbogen-Laufkanals 14 auf dieser Seite nicht möglich. Die Hinterströmung ist - wie bei dem in 2 dargestellten Schutzschaltgerät - wiederum nur einseitig, d.h. asymmetrisch, realisiert.
Im Unterschied zu dem in 2 dargestellten und vorstehend beschriebenen, vorbekannten Schutzschaltgerät ist bei dem erfindungsgemäßen Schutzschaltgerät 1 der an die Lichtbogen-Löschkammer 10 unmittelbar angrenzende Bereich der ersten Vorkammerplatte 11 derart schräg zur Normalenrichtung der Schmalseiten 5 bzw. zur Normalenrichtung der Breitseiten 6 orientiert, so dass die bei der Lichtbogenentstehung auftretende Druckwelle schräg in die Lichtbogen-Löschkammer 10 geführt wird (siehe gestrichelte Pfeile in 3). Diese veränderte Geometrie hat zum einen den Effekt, dass die durch die Druckwelle verursachte Gasströmung in der Lichtbogen-Löschkammer 10 dahingehend verändert wird, dass eine Totalreflexion der Druckwelle an der parallel zur Schmalseite 5 orientierten Rückwand der Lichtbogen-Löschvorrichtung 10 vermieden werden kann. Das in der Lichtbogen-Löschkammer 10 befindliche, vergleichsweise kühle Gas wird dadurch in eine im Uhrzeigersinn orientierte Drehung (siehe gestrichelt dargestellte Pfeilfolge) versetzt. Zum anderen kann dadurch der Einlaufbereich des Hinterströmungskanals 15 deutlich breiter ausgebildet werden, wodurch ein größerer Anteil des kühlen Gases in den Hinterströmungskanal 15 geleitet und der Kontaktzone zugeführt werden kann. Auch die Tatsache, dass das Gas in Drehung versetzt wurde, trägt dazu bei, dass ein höherer Anteil des Gases in den Hinterströmungskanal 15 geleitet werden kann.
Weiterhin ist der Lichtbogen-Laufkanal 14 verjüngt ausgebildet, in 3 der Zeichnung angedeutet über das Breitenverhältnis D₁ zu D₂ , wobei D₁ die Breite des Lichtbogen-Laufkanals 14 im Kontaktbereich, und D₂ die Breite des Lichtbogen-Laufkanals 14 am Übergang zur Lichtbogen-Löschkammer 10 bezeichnen. Dies hat zur Folge, dass die Druckwelle im Lichtbogen-Laufkanal 14 zur Lichtbogen-Löschkammer 10 hin beschleunigt wird und mit entsprechend höherer Geschwindigkeit in die Lichtbogen-Löschkammer 10 einläuft. Ebenso ist auch der Hinterströmungskanal 15 in Gegenrichtung trichterförmig, d.h. ebenfalls verjüngt ausgebildet, mit dem Effekt, dass die in den Hinterströmungskanal 15 einlaufende Druckwelle zum Kontaktbereich hin weiter beschleunigt wird. Insgesamt ergibt sich somit der Effekt, dass bei Auftreten eines Lichtbogens ein deutlich größerer Anteil des in der Lichtbogen-Löschkammer 10 befindlichen, vergleichsweise kühlen Gases schneller in den Kontaktbereich zurückgeführt wird, um dort den Lichtbogen sowohl zu kühlen als auch in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer 10 zu beschleunigen. Mittels dieser druck- und strömungstechnischen Beeinflussung des Lichtbogenverhaltens kann das Schaltvermögen des kompakten, zweipoligen Schutzschaltgerätes 1 deutlich verbessert werden.
In den 4 und 5 sind zwei zum ersten Ausführungsbeispiel alternative Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes 1 schematisch dargestellt. 4 zeigt dabei eine Lichtbogen-Löschkammer 10 mit verrundeten Kanten, die integral in das Gehäuse-Mittelteil 2-3 sowie in den linken Gehäusedeckel 2-4 eingearbeitet sind. Die Löschbleche der Lichtbogen-Löschkammer 10 sind ebenfalls abgerundet ausgebildet und werden von den benachbarten Abschnitten des GehäuseMittelteils 2-3 sowie des linken Gehäusedeckels 2-4 fixiert in ihrer Position gehalten.
Läuft der Lichtbogen 8 aus dem Lichtbogen-Laufkanal 14 kommend in die Lichtbogen-Löschkammer 10 ein, so bewirken die abgerundeten Kanten der Lichtbogen-Löschkammer 10, dass die Strömungsrichtung des dortigen Gases drallförmig im Gegenuhrzeigersinn orientiert ist (siehe gestrichelt dargestellte Pfeilkurve) und mit einem größeren Anteil in den Hinterströmungskanal 15 einmündet. Die in die Lichtbogen-Löschkammer 10 einströmende Druckwelle kollidiert dabei nicht oder zumindest nur in geringerem Ausmaß mit einer total-reflektierten Druckwelle (siehe Darstellungen der 1 und 2), wodurch Verwirbelungen der Gase in der Lichtbogen-Löschkammer 10 vermieden oder zumindest weitestgehend reduziert werden. Auf diese Weise ist ein effektiverer Gasaustausch in der Lichtbogen-Löschkammer 10 realisierbar, wodurch das das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes 1 deutlich verbessert wird.
In 5 ist als weitere Alternative eine Lichtbogen-Löschkammer 10 mit abgekanteten Kanten schematisch dargestellt. Diese Geometrie kann beispielsweise dadurch realisiert werden, indem ein entsprechend der Geometrie mehrfach gekantetes Halteelement 20 zur Fixierung der Löschbleche verwendet wird. Die in die Lichtbogen-Löschkammer 10 einströmende Druckwelle wird dann von einem oder mehreren Abschnitten des Halteelementes 20 unter einem Winkel ungleich 180° derart reflektiert, dass daraus in Summe wiederum eine im Gegenuhrzeigersinn orientierte, drallförmige Strömung des in der Lichtbogen-Löschkammer 10 befindlichen Gases resultiert (siehe gestrichelt dargestellte Pfeilkurve). Auf diese Weise können Totalreflexionen und die damit einhergehende Verwirbelung der Gase in der Lichtbogen-Löschkammer 10 weitestgehend vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden, wodurch das das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes 1 deutlich verbessert wird.
Kern der Erfindung ist somit eine druck- sowie strömungstechnische Beeinflussung des Lichtbogenlaufs von der Kontaktzone bis zur Lichtbogen-Löschkammer bei sehr kompakt gehaltenen, zweipoligen Schutzschaltgeräten, bei denen innerhalb einer Breite B von nur einer Teilungseinheit (entsprechend ca. 18mm) zwei Strompfadbereiche in Breitenrichtung nebeneinander im Isolierstoffgehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 angeordnet sind. Bei sehr kompakten, zweipoligen Schutzschaltgeräten steht damit als Bauraum je Strompfadbereich - und damit je Schaltstelle - im Mittel nur eine Breite von einer haben Teilungseinheit, entsprechend ca. 9mm, zur Verfügung.
Mit Hilfe der Erfindung wird ein hindernisarmes Einlaufen des Lichtbogens 8 in die Lichtbogen-Löschkammer 10 erreicht. Ein Wiederzünden des Lichtbogens 8 in der Kontaktzone sowie ein Rückzünden im Bereich der Lichtbogen-Löschkammer 10 können durch die Rückströmung des vergleichsweise kühlen Löschkammer-Gases und das damit verbundene „Spülen“ der Kontaktzone wirksam vermieden werden. Durch das „Spülen“ wird dabei zum einen ein kühlender Effekt erzielt, zum anderen ein Austausch des heißen, ionisierten Lichtbogen-Gases durch vergleichsweise kühleres Löschkammer-Gas erreicht.
Der Lichtbogen-Laufkanal 14 kann prinzipiell sowohl einen gleichbleibenden als auch einen konisch zulaufenden Querschnitt aufweisen. Ein enger werdender Lichtbogen-Laufkanal hat neben einer beschleunigenden Wirkung den weiteren Effekt, dass beim Durchlauf des Lichtbogens 8 aufgrund der zunehmenden Enge vermehrt Material verdampft, wodurch dem Lichtbogen 8 zusätzlich Energie entzogen wird. Ein konisch zulaufender Lichtbogen-Laufkanal hat somit zusätzlich einen kühlenden, und damit einen lichtbogenlöschenden Effekt.
Bezugszeichenliste

1	Schutzschaltgerät
2	Isolierstoffgehäuse
	2-1	Gehäuseschale
	2-2	Abdeckteil
	2-3	Mittelteil
	2-4	linker Gehäusedeckel
	2-5	rechter Gehäusedeckel
3	Festkontakt
4	Bewegkontakt
5	Schmalseite
6	Breitseite
7	Schaltkontakt
8	Lichtbogen
9	Vorkammerbereich
10	Lichtbogen-Löschkammer
11	erste Vorkammerplatte
12	zweite Vorkammerplatte
14	Lichtbogen- Laufkanal
15	Hinterströmungskanal
16	Gehäusezwischenwand
18	Stahleinlage
20	Halteelement

B	Gehäusebreite
TE	Teilungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015217704 A1 [0003]
EP 2980822 A1 [0003]
DE 102015213375 A1 [0003]
DE 102013211539 A1 [0003]
EP 2685482 B1 [0003]

Claims

Elektromechanisches Schutzschaltgerät (1), insbesondere Leistungsschalter oder Leitungsschutzschalter, - mit einem Isolierstoffgehäuse (2) mit einer Gehäusebreite (B) von nur einer Teilungseinheit (TE), welches eine Frontseite, eine der Frontseite gegenüberliegende Befestigungsseite sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende Schmalseiten (5) und Breitseiten (6) aufweist, - wobei das Isolierstoffgehäuse (2) in zwei Strompfadbereiche unterteilt ist, wobei in jedem der Strompfadbereiche jeweils ein Strompfad angeordnet ist, der von der einen Schmalseite (5) zur anderen Schmalseite (5) geführt ist, - wobei zumindest einer der Strompfade durch einen in einer Kontaktzone angeordneten Schaltkontakt (7), aufweisend einen Festkontakt (3) sowie einen relativ dazu beweglichen Bewegkontakt (4), unterbrechbar ist, wobei beim Öffnen des stromdurchflossenen Schaltkontakts (7) ein Lichtbogen (8) entsteht, - mit einer Lichtbogen-Löschkammer (10), welche mehrere parallel zueinander angeordnete und voneinander beabstandete Löschbleche aufweist, - mit einer ersten Vorkammerplatte (11), welche in einem zwischen der Kontaktzone und der Löschkammer (10) angeordneten Vorkammerbereich (9) derart angeordnet ist, dass ein Lichtbogen-Laufkanal (14) gebildet ist, welcher von der ersten Vorkammerplatte (11) begrenzt ist, - wobei die erste Vorkammerplatte (11) derart angeordnet ist, dass zwischen der Vorkammerplatte (12) und der einen Breitseite (6) ein Hinterströmungskanal (15) gebildet ist, welcher eine Hinterströmung der Vorkammerplatte (11) ermöglicht, um die sich in der Löschkammer (10) befindlichen Gase am Lichtbogen-Laufkanal (14) vorbei in die Kontaktzone zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass der an die Löschkammer (10) unmittelbar angrenzende Bereich der Vorkammerplatte (11) derart schräg zu einer Normalenrichtung der Schmalseiten (5) orientiert ist, so dass eine bei der Lichtbogenentstehung auftretende Druckwelle schräg in die Löschkammer (10) geführt wird.
Schutzschaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der an die Löschkammer (10) unmittelbar angrenzende Bereich der Vorkammerplatte (11) einen Winkel von 20°-30° zur Normalenrichtung der Schmalseiten (5) einnimmt.
Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtbogen-Laufkanal (14) in Richtung der Löschkammer (10) verjüngt ausgebildet ist.
Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterströmungskanal (15) in Richtung der Kontaktzone verjüngt ausgebildet ist.
Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strompfadbereiche durch eine Gehäusezwischenwand (16) voneinander getrennt sind, wobei die Gehäusezwischenwand (16) den Lichtbogen-Laufkanal (14) zur Gehäusemitte hin begrenzt.
Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strompfadbereiche im Wesentlichen identisch ausgebildet und rotationssymmetrisch nebeneinander im Isolierstoffgehäuse (2) angeordnet sind.
Schutzschaltgerät (1) nach Anspruch 6 rückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusezwischenwand (16) einen schrägstehenden Abschnitt aufweist, der zumindest teilweise beide Lichtbogen-Laufkanäle (14) jeweils zur Gehäusemitte hin begrenzt.
Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer zweiten Vorkammerplatte (12), welche der ersten Vorkammerplatte (11) gegenüberliegend angeordnet ist, so dass der Lichtbogen-Laufkanal (14) zu beiden Seiten durch jeweils eine der beiden Vorkammerplatten (11, 12) begrenzt ist.
Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorkammerplatte (11) und/oder die zweite Vorkammerplatte (12) eine Stahleinlage (18) aufweist, um das bei der Lichtbogenentstehung auftretende Magnetfeld im Vorkammerbereich gezielt zu beeinflussen.
Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Lichtbogen-Leitschiene (19), welche im Vorkammerbereich angeordnet ist.
Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogen-Löschkammer (10) einen rechteckigen, abgerundeten oder abgekanteten Grundriss aufweist.