DE1185269B - Schaltgeraet mit Loeschblechanordnung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: H 02 c

Deutsche Kl.: 21c-35/06

Nummer: 1185 269

Aktenzeichen: L 39827 VIII d/21 c

Anmeldetag: 21. August 1961

Auslegetag: 14. Januar 1965

In der Schaltertechnik ist man bestrebt, die Schaltleistung von Schaltgeräten zu steigern, gleichzeitig aber ihre Abmessungen zu verkleinern. Diese Forderungen lassen sich jedoch an einem Schaltgerät nur schwer verwirklichen, da im allgemeinen eine Erhöhung der Schaltleistung eine Vergrößerung der Lichtbogenkammer bedingt. Um jedoch einen Schalter mit kleinen Abmessungen auch für hohe Schaltleistungen benutzen zu können, ist es erforderlich, besondere Maßnahmen vorzusehen, die sich in erster Linie auf die Ausbildung der Lichtbogenkammer und der Kontakte sowie auf die Anordnung in der Kammer enthaltener Löschbleche und deren Ausbildung beziehen. Bei Schaltkammern, die eine Löschblechanordnung enthalten, soll der Schaltlichtbogen in die Zwischenräume zwischen den Löschblechen eindringen und in Teillichtbögen aufgeteilt werden. Um zu diesem Zweck sämtliche Löschbleche möglichst schnell und gleichzeitig auszunutzen, ist es zweckmäßig, den Lichtbogen schon vor seinem Auf treffen auf die Blechkanten zwischen den Kontakthörnern zu einer Schleife auszuweiten, die annähernd die gesamte Höhe der Löschblechanordnung einnimmt. Wenn die Öffnungsdistanz der Kontakte wie üblich klein ist gegen die Höhe der Löschblechanordnung, so sind dazu Kontakthömer bzw. Laufschienen oder Lichtbogenleitbleche von nicht unerheblichem Raumbedarf erforderlich, so daß die Kontaktstelle ziemlich weit entfernt von der Löschblechanordnung zu liegen kommt. Die magnetische Wirkung der Löschbleche auf den beim Abheben der Kontakte gezündeten Lichtbogen ist dann zunächst relativ gering. Es sind Anordnungen bekannt, bei denen dieser Nachteil vermieden wird, indem die Kontakthömer, mitunter auch die Kontaktstelle selbst, innerhalb meist V-förmiger Schlitze eines Löschblechstapels liegen, so daß sie beiderseits von Zungen der geschlitzten Bleche flankiert werden. Das von dem Lichtbogenstrom herrührende, zwischen den Zungen entstehende Magnetfeld durchsetzt den von den Kontakthörnern umfaßten Raum und treibt den ablaufenden Lichtbogen bis an das Ende der Schlitze, wo er in bekannter Weise auf den Blechen Fußpunkte bildet und unterteilt wird. Daneben hat diese Anordnung noch den wesentlichen Vorteil, daß der zunächst im Schlitz der Löschbleche und später zwischen den Blechen laufende Lichtbogen an seinem Umfang intensiv gekühlt wird, wodurch sein Durchmesser klein gehalten wird. Dabei nimmt der Lichtbogen von Anfang an nur einen Teil der Breite der Schaltkammer ein, die gleich der Breite der Löschbleche ist. Bei einer derartigen Anordnung wird zu beiden Seiten des Lichtbogens ein Gasaus-Schaltgerät mit Löschblechanordnung

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,

Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Alexander Dörries, Hameln

tausch zwischen dem Raum vor und hinter dem sehr schnellaufenden Lichtbogen ermöglicht, wodurch die Entstehung einer schädlichen, die Laufgeschwindigkeit vermindernden Druckdifferenz vermieden wird. Die flankierenden Blechzungen bewirken außerdem, daß zwischen ihnen die von vorn in das Unterdruckgebiet hinter dem Lichtbogen abströmenden Gase gut gekühlt und entionisiert werden, so daß Rückzündungen vermieden werden. Eine derartige Anordnung benötigt jedoch eine verhältnismäßig große Baubreite, damit die Kontakthömer bzw. Laufschienen innerhalb der Schlitze Platz finden und Überschläge zu den flankierenden Blechzungen vermieden werden können. Um eine schmalere Bauweise zu erzielen, hat man daher versucht, die Ausweitung des Lichtbogens vor seinem Eintritt in die Blechschlitze vorzunehmen und die zunächst nur schwache magnetische Wirkung der Löschblechanordnung durch die von zweckmäßig geformten Kontakthörnem herrührende Eigenblasung der Lichtbogenschleife zu ersetzen. Ein solches System arbeitet einigermaßen zufriedenstellend bis zu solchen Stromstärken, bei denen der Durchmesser der Lichtbogensäule noch klein ist im Vergleich zur Breite der Schaltkammer. Bei hohen Kurzschlußstromstärken füllt der Lichtbogen den Abstand zwischen den begrenzenden Wänden so weit aus, daß der oben beschriebene Druckausgleich zwischen den Räumen vor und hinter dem Lichtbogen an den Flanken der Bogensäule vorbei nicht möglich ist. Dadurch wird das Einlaufen des Bogens in die Löschblechanordnung erheblich erschwert oder verlangsamt. Diese Schwierigkeit ist aber nicht einfach dadurch zu beheben, daß man die

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Schaltkammer im Bereich hinter der Kontaktstelle Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1

öffnet und mit der Außenluft oder anderen Räumen wiedergibt.

des Schalters verbindet. Der Unterdruck hinter dem Die Lichtbogenkammer besteht aus einem schalenablaufenden Lichtbogen ist nur ein relativer, bezogen förmigen Gehäuse 1, das sich in nicht dargestellter auf das übrige Schaltkammervolumen. Gegenüber der 5 Weise nach der einen Seite hin zu einem den Schalt-Umgebung der Schaltkammer herrscht auch hier in- mechanismus und die übrigen Schalterteile aufnehfolge der starken Erwärmung des Luft- bzw. Gas- menden Raum fortsetzt. In der Lichtbogenkammer volumens durch den Lichtbogen ein erheblicher sind in Parallelanordnung Löschbleche 2 vorgesehen, Überdruck, dessen Entlüftung nach hinten, also ent- die in nicht dargestellten Nuten der Schalen 1 gehalgegengesetzt zur Laufrichtung, den Lichtbogen sogar io ten sind. Für die Zweifachunterbrechung des Schalrückwärts treiben kann. ters sind zwei Löschblechanordnungen vorgesehen,

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit Einfach- die sich beiderseits einer durch Lichtbogenleitbleche 3 oder Zweifachunterbrechung, insbesondere Nieder- flankierten Gehäusenut 4 befinden, in der ein BoI-spannungsschaltgerät mit einer vom Schaltergehäuse zen 5 geführt ist, der eine Kontaktbrücke 6 trägt. Der gebildeten, eine zwischen den Gehäusewänden einge- 15 Bolzen 5 und die Kontaktbrücke 6 sind in Richtung schlossene Löschblechanordnung enthaltende Licht- des Pfeiles 7 verschiebbar und in Fig. 1 in ihrer bogenkammer, bei der die Löschbleche vorzugsweise Öffnungsstellung gezeigt. Die Löschbleche sind also einen, das Einlaufen des Lichtbogens erleichternden parallel zur Bewegungsrichtung der Kontaktbrücke V-förmigen Schlitz aufweisen und in den Bereich vor und senkrecht zu den ortsfesten Kontaktstücken 8 ander Löchblechanordnung zwei die Kontaktanordnung 20 geordnet, die sich ihrerseits als Lichtbogenleitbleche flankierende Isolierstoffplatten vorgesehen sind. Die über die ganze Länge der Lichtbogenkammer eroben beschriebenen Nachteile bekannter Ausf ührun- strecken und an ihren Enden parallel zur Löschblechgen werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß richtung verlaufende Ansätze 8 a besitzen, die mit die Isolierstoffplatten bis an die Löschbleche heran- Endblechen la leitend verbunden sind. Die Löschreichen, im übrigen aber größtenteils so freistehend 25 bleche 2 besitzen an ihren den Kontakten zugewandparallel zu den Gehäusewänden angeordnet sind, daß ten Stirnseiten V-förmige Schlitze 2 b. 7mv seitlichen sie mit den Gehäusewänden Druckausgleichkanäle Begrenzung des Lichtbogens sind zwei Isolierplatten 9 bilden. Diese Kanäle gewährleisten bis zum Eindrin- vorgesehen, die so angeordnet sind, daß zwischen gen des Lichtbogens in die Blechschlitze auch bei ihnen und den Wänden der Lichtbogenkammer ein sehr hohen Strömen einen Druckausgleich, wie er 30 lichtbogenfreier Zwischenraum 10 bleibt. Durch dieinnerhalb der Löschblechanordnung stattfindet. sen lichtbogenfreien Zwischenraum kann ein Druck-

Bei den bekannten Schaltern mit Isolierstoffplatten ausgleich erfolgen, während der Lichtbogen nach Abvor den Löschblechen sind die Platten unmittelbar an heben der Kontakte zwischen den Platten 9 zur den Seitenwänden der Lichtbogenkammer ange- Löschblechanordnung läuft.. Der Verlauf des Lichtbracht, so daß sie nicht die Wirkung wie bei der 35 bogens, der von dem Horn 6 a der Kontaktbrücke Erfindung ausüben können. Die Isolierstoffplatten und der Laufschiene 8 geführt ist, ist in der Zeichbeim Bekannten dienen lediglich dazu, metallische nung durch die Positionen 13,14 und 15 angedeutet. Niederschläge zu verhindern, haben aber nicht die Durch diese von magnetischen Kräften verursachte Aufgabe, einen Druckausgleich herbeizuführen. Bewegung des Lichtbogens wird vor ihm zwischen Eventuell niedergeschlagene Metalldämpfe sollen 40 den Löschblechen ein Überdruck erzeugt, wodurch durch diese Platten beseitigt werden. Eine Verbesse- die kalte Luft aus der Löschblechanordnung in Pfeilrung der Lichtbogenlöschung kann damit nicht richtung 11 an den Isolierplatten vorbei in das Untererreicht werden. druckgebiet hinter dem ablaufenden Lichtbogen

Durch die Anordnung der Isolierstoffplatten in der strömt und damit Druckgegensätze und Rückzünerfindungsgemäßen Weise läßt sich die Schaltleistung 45 dungsgefahr wesentlich vermindert. Dabei ist es beeines Schaltgerätes wesentlich erhöhen. Ein weiterer sonders vorteilhaft, daß der Lichtbogen in dem Raum Vorteil der Anordnung besteht darin, daß ein von 17 zwischen den Isolierplatten schneller wandert als Laufschienen geführter Lichtbogen in einem engen, ohne eine derart enge seitliche Begrenzung. Der durch Isolierplatten begrenzten Raum erheblich Querschnitt des lichtbogenfreien Zwischenraumes 10 schneller wandert als bei weiter geihaltener seitlicher 50 zwischen den Isolierplatten und der Wand der Licht-Begrenzung. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß der bogenkammer ist zweckmäßigerweise kleiner gehalten Lichtbogen bereits in geringer Breite in die Schlitze als der Querschnitt des Raumes 17 zwischen den eingeführt wird. Bei den üblichen Anordnungen ver- Platten 9. Dadurch wird der Strömungswiderstand in weilt ein Lichtbogen hoher Stromstärke eine nicht Laufrichtung des Bogens kleiner als umgekehrt, unerhebliche Zeit vor den Schlitzen der Löschbleche, 55 Offenbar entsteht hinter dem beim Abheben der Konbis er infolge der dabei stattfindenden Abkühlung sei- takte gezündeten Lichtbogen (Pos. 13) in den von nen Durchmesser etwa auf die Schlitzbreite vermin- ihm begrenzten, verhältnismäßig kleinen Raum 12 dert hat. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den zunächst ein Überdruck, der bei der oben beschriebe-Querschnitt des lichtbogenfreien Raumes kleiner zu nen Dimensionierung der Zwischenräume 10 geeignet halten als den Querschnitt zwischen den Platten, da- 60 ist, den Lichtbogen in der beabsichtigten Richtung mit von der Kontaktstelle aus gesehen der Strömungs- von den Kontaktstellen wegzutreiben. Diese Wirkung widerstand in Laufrichtung des Bogens kleiner ist als läßt sich noch steigern, indem man für die Isolierin Gegenrichtung. platten gasabgebendes Material verwendet. Diese

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der Maßnahme hat ferner den Vorzug, daß sich die Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfin- 65 Schaltkammer mit Gasen, vorzugsweise Wasserstoff, dung darstellt, ersichtlich. F i g. 1 zeigt im Längs- füllt, welche den Lichtbogen besser kühlen als Luft, schnitt einen Teil einer Lichtbogenkammer eines Der Unterdruck hinter dem Lichtbogen, den die erSchalters mit Zweifachunterbrechung, während findungsgemäßen Zwischenräume 11 beseitigen oder

zumindest stark abschwächen sollen, entsteht erst im Zuge der Expansion nebst Abkühlung des Gasvolumens hinter dem abwandernden Lichtbogen. Die Schaltkammer ist im vorderen Bereich, d. h. im Kontaktbereich bis über das Ende der Blechschlitze hinaus im wesentlichen gasdicht hergestellt. Dies ist zumindest soweit erforderlich, da der Strömungswiderstand, jeweils von der Pos. 13,14 und 15 des Lichtbogens aus gesellen, durch die Löschblechanordnung und Ausblasöffnungen 16 wesentlich geringer ist als durch gewisse Undichtigkeiten, wie sie z. B. durch den mechanischen Antrieb des beweglichen Kontaktes oder Fugen der Schaltkammerwände bedingt sind. Die Fugen der Schaltkammerwände sind bei dem Ausführungsbeispiel noch zusätzlich durch Platten 18 aus isolierendem Werkstoff abgedichtet. Es hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Druckausgleich den Einfluß solcher Undichtigkeiten, die den Druck hinter dem Lichtbogen weiter vermindern, bis zu einem gewissen Grade aufheben kann. Die Kontakte und die Laufschienen sind so geführt bzw. hinterfüttert, daß der ablaufende Lichtbogen den Raum 17 zwischen den beiden Isolierplatten 9 möglichst vollständig ausfüllt, damit der Druckausgleich hauptsächlich entlang der Pfeile 11 durch die dem Lichtbogen abgewandten, gut gekühlten Zwischenräume 10 stattfindet. Vorgenannte Maßnahme ist auch zweckmäßig, um den anfänglichen Überdruck hinter dem Lichtbogen zu dessen Antrieb auszunutzen.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es möglich, die Isolierplatten 9 bis in die Blechschlitze hinein zu verlängern. Dadurch läßt sich einmal die Wanderungsgeschwindigkeit des Bogens innerhalb der Schlitzlänge steigern und andererseits lassen sich noch höhere Ströme beherrschen, bei denen die entsprechend stärkere Lichtbogensäule bereits zu sehr seitlich in Zwischenräume der Blechzungen ausgreifen und die dort verlaufende Ausgleichströmung stören würde.

Weiterhin ist es möglich, zur Platzersparnis eine der Isolierplatten 9 wegzulassen. Am Prinzip ändert sich dadurch nichts, allerdings erfordert eine derartige Unsymmetrie besondere Maßnahmen in der Formgebung der Anordnung.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltgerät mit Einfach- oder Zweifachunterbrechung, insbesondere Niederspannungsschaltgerät, mit einer vom Schaltergehäuse gebildeten, eine zwischen den Gehäusewänden eingeschlossene Löschblechanordnung enthaltenden Lichtbogenkammer, bei der die Löschbleche vorzugsweise einen das Einlaufen des Lichtbogens erleichternden V-förmigen Schlitz aufweisen und im Bereich vor der Löschblechanordnung zwei die Kontaktanordnung flankierende Isolierstoffplatten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffplatten (9) bis an die Löschbleche heranreichen, im übrigen aber größtenteils so freistehend parallel zu den Gehäusewänden angeordnet sind, daß sie mit den Gehäusewänden Druckausgleichskanäle (10) bilden.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtbogenfreien Räume (10) zwischen den Isolierplatten (9) und den Wänden (1) der Lichtbogenkammer in ihrem Gesamtquerschnitt kleiner gehalten sind, als der Querschnitt zwischen den Isolierplatten.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Isolierplatten (9) in an sich bekannter Weise gasabgebendes Material verwendet wird.

4. Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der Kontakte (6) und Laufschienen (8), daß der Lichtbogen den Raum zwischen den Isolierplatten ganz ausfüllt.

5. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatten (9) bis in die Blechschlitze (2 b) hinein verlängert sind.

6. Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkammer bis auf Ausblasöffnungen (16) hinter der Löschblechanordnung im wesentlichen gasdicht hergestellt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 571 571.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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