DE19803925A1 - Installationsschalter - Google Patents

Description

TECHNISCHES GEBIET

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Installationseinbauschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Installationseinbauschalter werden auf einer vorgefertigten Schiene befestigt. Ihre senkrecht zur Schiene ausgerichtete Einbautiefe und ihre senkrecht zur Richtung der Einbautiefe und senkrecht zur Schiene ausgerichtete Einbauhöhe sind normiert. In Niederspannungsverteilnetzen dienen Installationseinbauschalter dem raschen und zuverlässigen Schutz von unter Niederspannung stehenden Leitungen, Motoren, Apparaten und Anlagen vor den Folgen von Überlast- und Kurzschlußströmen. Ein bei der Abschaltung eines Kurzschluß- oder Überstroms in einer Schaltstelle einer Kontaktanordnung gebildeter Schaltlichtbogen wird in eine einen Stapel von Löschblechen enthaltende Löschkammer geführt und an den parallel geschalteten Löschblechen in die Lichtbogenspannung erhöhende Teillichtbögen aufgetrennt. Die entgegen der treibenden Netzspannung gerichtete hohe Lichtbogenspannung verursacht eine Strom- resp. Energiebegrenzung. Der Schaltlichtbogen kann bei einem Nulldurchgang des Stromes nun leicht gelöscht werden.

STAND DER TECHNIK

Ein Installationseinbauschalter der eingangs genannten Art ist in EP 0 323 404 B1 beschrieben. Dieser Schalter weist ein im wesentlichen quaderförmiges Gehäuse auf, in dem eine doppeltunterbrechende Kontaktanordnung, zwei Anschlußklemmen und ein Auslösemechanismus mit einem Antrieb und einem Auslöser untergebracht sind. Die Kontaktanordnung enthält zwei feststehende, in Richtung der Einbautiefe gegeneinander versetzt angeordnete Kontakte mit daran anschließenden gegenläufig geführten Lichtbogenlaufschienen und ein in Richtung der Bauhöhe beweglich ausgeführtes, in Richtung der Bautiefe erstrecktes, federbelastetes Brückenkontaktstück mit zwei auf einem Kontaktträger befestigten, beweglichen Kontakten, welche jeweils unter Bildung einer von zwei Schaltstellen mit einem der beiden feststehenden Kontakte zusammenarbeiten. Ferner weist die Kontaktanordnung ein feststehendes Lichtbogenleitblech auf, welches beim Ausschalten mit dem Brückenkontaktstück zwei weitere gegenläufig geführte Lichtbogenlaufschienen bildet, sowie zwei jeweils ein Löschblechpaket enthaltende Lichtbogenlöschkammern. Beim Auftreten eines Kurzschlußstroms wird das Brückenkontaktstück durch elektrodynamische Kräfte von den feststehenden Kontakten abgehoben. Zwei hierbei sich bildende Lichtbögen werden längs der Lichtbogenlaufschienen in die beiden Löschkammern geführt und dort nach Aufteilung in Teillichtbögen an parallel geschalteten Löschblechen gelöscht.

Die Löschkammern weisen jeweils von den Schaltstellen abgewandte und vom Schaltergehäuse gebildete Rückseiten auf. Da das Schaltergehäuse hinsichtlich seiner Bautiefe und -höhe normiert ist, ist der Abstand zwischen den von den Schaltstellen abgewandten Enden der Löschbleche und den die Rückseiten der Löschkammern bildenden Wänden des Schaltergehäuses gering. Von den Schaltlichtbögen ausgehende Druckwellen können daher an den die Rückseiten bildenden Gehäusewänden reflektiert und zu den Löschblechen zurückgeführt werden, wodurch das Laufverhalten der Schaltlichtbögen beeinträchtigt und das Schaltvermögen des Schalters reduziert werden kann.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Installationseinbauschalter der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß er sich unter Beibehalt seiner geometrischen Abmeßungen durch ein vergrößertes Schaltvermögen auszeichnet.

Mit dem Installationseinbauschalter nach der Erfindung können selbst starke Kurzschlußströme problemlos abgeschaltet werden. Dieses hervorragende Kurzschlußschaltvermögen ist eine Folge der beim erfindungsgemäßen Installationseinbauschalter angewandten Maßnahmen, daß nämlich die Löschbleche an dem vom einlaufenden Lichtbogen abgewandten Ende der Lichtbogenlöschkammer durch eine Öffnung aus dem Löschkammergehäuse geführt sind, und daß zudem in Laufrichtung des Lichtbogens hinter den ausgeführten Enden der Löschbleche eine schräg zur Richtung der Bautiefe ausgerichtete Fläche eines Dämmelementes angeordnet ist. Von dem in die Löschkammer ein laufenden Schaltlichtbogen erzeugte Druck- und Stoßwellen werden durch die offene Rückseite aus der Löschkammer geführt und an der schräg zur Richtung der Bautiefe bzw. der Lichtbogenlaufrichtung angeordneten Dämmfläche stark absorbiert. Gegenüber einer senkrecht zur Lichtbogenlaufrichtung angeordneten Dämmfläche wird nurmehr ein sehr geringer Wellenanteil reflektiert und in die Löschkammer zurückgeführt. Hierdurch wird ein Abbremsen des Lichtbogens beim Einlaufen in die Löschkammer weitgehend vermieden und können so die Abschaltzeiten drastisch reduziert und das Schaltvermögen erheblich gesteigert werden.

Da ein Dämmelement mit einer schräggestellte Dämmfläche nur eine geringe Bautiefe benötigt, können bereits bestehende Installationseinbauschalter problemlos durch Einbau einer oder mehrerer solcher Dämmelemente nachgerüstet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Installationseinbauschalters nach der Erfindung mit zwei Löschkammern, bei dem das Schaltergehäuse und wesentliche Teile des Auslösemechanismus des Schalters entfernt worden sind,

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Installationseinbauschalter gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer der beiden Löschkammern des Schalters gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Löschkammer gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten zweiten Ausführungsform der Löschkammer gemäß Fig. 3, und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten dritten Ausführungsform der Löschkammer gemäß Fig. 3.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleichwirkende Teile. Der aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Installationseinbauschalter enthält in einem in diesen beiden Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten, annähernd quaderförmigen Gehäuse zwei Anschlußklemmen 1, 2, einen Auslösemechanismus, von dem lediglich ein gabelförmig ausgebildeter Mitnehmer 3 dargestellt ist, stromführende Verbindungsteile 4, 5 und eine doppeltunterbrechende Kontaktanordnung 6 mit Löschkammern 7 und 8. Gemäß Fig. 1 ist der Schalter auf einer lediglich schematisch angedeuteten und sich in Richtung eines Doppelpfeils x erstreckenden Schiene S befestigt. Ein senkrecht auf dem Doppelpfeil x stehender, horizontal geführter Doppelpfeil y bezeichnet die Richtung der Einbautiefe und ein senkrecht auf den Doppelpfeilen x und y stehender, vertikal geführter Doppelpfeil z bezeichnet die Richtung der Bauhöhe des Installationseinbauschalters. Die Kontaktanordnung 6 enthält zwei in Fig. 2 dargestellte Schaltstellen S₁ und S₂ mit jeweils zwei miteinander zusammenarbeitenden Kontakten, an die sich aus der Fig. 1 ersichtliche Lichtbogenlaufschienen L anschließen. Die Lichtbogenlaufschienen L führen beim Ausschalten zwischen den beiden Kontakten der Schaltstellen gezogene Schaltlichtbögen an die Löschkammern 7 und 8.

Wie aus den Fig. 3 bis 6 ersichtlich ist, weist die Löschkammer 8 (und dementsprechend auch die Löschkammer 7) ein Löschkammergehäuse 9 und einen im Löschkammergehäuse gehaltenen Stapel von Löschblechen 10 auf. Die Löschbleche 10 sind parallel zueinander angeordnet und in Richtung der Bautiefe y, welche zugleich auch der Laufrichtung des Schaltlichtbogens von der Schaltstelle S₁ zur Löschkammer 8 entspricht, ausgerichtet. Die Löschbleche 10 sind an dem vom einlaufenden Lichtbogen abgewandten Ende der Lichtbogenlöschkammer durch eine Öffnung 11 aus dem Löschkammergehäuse 9 geführt. In Laufrichtung des Lichtbogens gesehen sind hinter den ausgeführten Enden der Löschbleche 10 zwei jeweils als Dämmplatte 12, 13 ausgeführte Dämmelemente vorgesehen, welche nach Art eines Daches gegeneinander geneigt angeordnet sind. Die beiden Dämmplatten sind durch einen in Richtung der Bauhöhe z erstreckten Spalt 14 voneinander beabstandet. Die beiden Dämmplatten sind an zwei parallel zueinander geführten Seitenwänden 15 und 16 des mit dem Bezugszeichen 17 bezeichneten Schaltergehäuses gehalten.

Parallel zu den beiden Dämmplatten 12 und 13 ist ein abgewinkelt ausgebildetes Dämmelement 18 angeordnet, welches eine in Richtung der Bauhöhe ausgerichtete Winkelkante 19 aufweist und mit den beiden Dämmplatte und mit den Wänden 15 und 16 des Schaltergehäuses 17 einen Kanal 20 von V-förmigem Querschnitt begrenzt. Der Kanal 20 kommuniziert mit zwei in Richtung der Bauhöhe geführten und jeweils zwischen einem Ende des Dämmelementes 18 und einer der beiden Gehäusewände 15, 16 angeordneten Spalten 21, 22.

An schräg zur Richtung der Bautiefe y ausgerichteten Flächen der beiden Dämmplatten 12 und 13 wird der wesentliche Anteil der bei der Bildung des Schaltlichtbogens entstehenden Druck- und Stoßwellen absorbiert. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird die durch Pfeile symbolisierte Welle über die schräggestellten Dämmplatten 12 und 13 nach Art eines Trichters durch den Spalt 14 in den Kanal 20 geleitet, dort durch Umlenkung am Dämmelement 18 weiter gedämmt und schließlich über die Spalte 21 und 22 aus dem Schaltergehäuse 17 geführt.

Um einen gegebenenfalls ausreichenden Dämmeffekt zu erzielen, kann es genügen, wenn lediglich ein Dämmelement mit einer schräg zur Lichtbogenlaufrichtung bzw. zur Richtung der Bautiefe angeordnete Dämmfläche vorgesehen ist oder wenn nur die beiden Dämmplatten 12 und 13 vorhanden sind. Um eine gute Dämmwirkung zu erzielen, ist es vorteilhaft, das einzige vorzugsweise als Platte ausgebildete Dämmelement oder jedes der beiden vorzugsweise als Dämmplatten 12 und 13 ausgebildeten Dämmelemente gegenüber der Richtung der Bautiefe y bzw. der Lichtbogenlaufrichtung zwischen 30° und 60° geneigt anzuordnen.

Die einzelnen Teile der Verdämmung, wie die Dämmelemente 12, 13 und 18, können mit Vorteil einen löschgasabgebenden Werkstoff enthalten. Ein solcher Werkstoff ist insbesondere ein Thermoplast auf der Basis von Polyoximethylen (POM), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyamid (PA) oder einem fluorhaltigen Polyalkan, wie etwa Polytetrafluoräthylen (PTFE). Ein solcher Thermoplast unterstützt die Löschwirkung des Lichtbogens durch Abgabe eines gasförmigen Zersetzungsproduktes. Zugleich kann dieser Thermoplast auch zur Herstellung des Schaltergehäuses 17 verwendet werden. Die Dämmelemente 12, 13 und 18 können dann in einem einzigen Arbeitsvorgang als Spritzgußteil hergestellt werden. Die Dämmelemente 12, 13 und 18 sind dann - wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist - direkt an das Schaltergehäuse 17 angeformt.

Ein sich an das Dämmelement 18 sich anschließender Kanal 23 zum Ausstoßen der Lichtbogengase kann besonders in Richtung der Bautiefe y besonders kurz gestaltet werden, wenn das Dämmelement 18 als geschlitztes, gewinkeltes Metallblech 24 ausgebildet ist (Fig. 5), wenn zusätzlich neben dem gewinkelt ausgebildeten Dämmelement 18 ein als Metallgitter 25 ausgeführtes, ebenes und daher in besonders kostengünstiger Weise herzustellenden Dämmelement vorgesehen ist (Fig. 6) oder wenn anstelle des gewinkelt ausgeführten Dämmelementes 18 ein Metallgitter 25 verwendet wird. Solche metallischen Dämmelemente 24, 25 können in besonders einfacher Weise gegebenenfalls auch noch nachträglich in Gehäusenuten 26, 27 des Schaltergehäuses 17 befestigt werden, welche in Richtung der Bauhöhe z geführt sind. Solche metallenen Dämmteile kühlen die in den Kanal 23 ausgestoßenen Lichtbogengase besonders rasch ab und bedingen durch schnelle Deionisierung der Gase innerhalb sehr kurzer Zeit optimale dielektrische Verhältnisse im Schalterinneren.

Bezugszeichenliste

1

,

2

Anschlußklemmen

3

Mitnehmer

4

,

5

Verbindungsteile

6

Kontaktanordnung

7

,

8

Löschkammern

9

Löschkammergehäuse

10

Löschbleche

11

Öffnung

12

,

13

Dämmelemente

14

Spalt

15

,

16

Wände

17

Schaltergehäuse

18

Dämmelement

19

Winkelkante

20

Kanal

21

,

22

Spalte

23

Gasausstoßkanal

24

Metallblech

25

Metallgitter

26

,

27

Gehäusenuten
S Schiene
S₁

, S₂

Schaltstellen
x, y, z Richtung von Baubreite, Bautiefe, Bauhöhe

Claims (12)

1. Installationseinbauschalter mit einem durch das Installationssystem hinsichtlich seiner Einbautiefe (y) und -höhe (z) vorgegebenen Schaltergehäuse (17), einer im Schaltergehäuse befindlichen Kontaktanordnung (6) mit einer durch zwei miteinander zusammenarbeitenden Kontakten gebildeten Schaltstelle (S₁, S₂), zwei sich an die Schaltstelle anschließenden Lichtbogenlaufschienen (L) und einer mit den Lichtbogenlaufschienen (L) zusammenwirkende Löschkammer (7, 8) mit einem in einem Löschkammergehäuse (9) angeordneten Stapel von überwiegend in Richtung der Bautiefe (y) erstreckten Löschblechen (10), in die ein beim Ausschalten an der sich öffnenden Schaltstelle (S₁, S₂) entstehender Lichtbogen ein läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschbleche (10) an dem vom einlaufenden Lichtbogen abgewandten Ende der Lichtbogenlöschkammer (7, 8) durch eine Öffnung (14) aus dem Löschkammergehäuse (9) geführt sind, und daß in Laufrichtung des Lichtbogens hinter den ausgeführten Enden der Löschbleche (10) ein erstes Dämmelement (12) mit einer schräg zur Richtung der Bautiefe (y) ausgerichteten ersten Dämmfläche angeordnet ist.

2. Installationseinbauschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dämmfläche gegenüber der Richtung der Bautiefe (y) zwischen 30° und 60° geneigt angeordnet ist.

3. Installationseinbauschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dämmelement (12) und mindestens ein weiteres gegebenenfalls vorgesehenes Dämmelement (13, 18) einen löschgasabgebenden Werkstoff enthalten.

4. Installationseinbauschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dämmelement (12) und/oder das weitere Dämmelement (13, 18) aus dem gleichen Werkstoff wie das Schaltergehäuse (17) bestehen.

5. Installationseinbauschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dämmelement (12) und/oder das weitere Dämmelement (13, 18) an das Schaltergehäuse (17) angeformt sind.

6. Installationseinbauschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (12) und ein zweites Dämmelement (13) jeweils als Dämmplatte ausgebildet und nach Art eines Daches gegeneinander geneigt angeordnet sind, und daß die beiden Dämmplatten durch einen in Richtung der Bauhöhe (z) erstreckten Spalt (14) voneinander beabstandet sind.

7. Installationseinbauschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den beiden Dämmplatten ein abgewinkelt ausgebildetes drittes Dämmelement (18, 24) angeordnet ist, welches eine in Richtung der Bauhöhe ausgerichtete Winkelkante (19) aufweist und mit den beiden Platten und mit zwei parallel zueinander geführten Wänden (15, 16) des Schaltergehäuses (17) einen Kanal (20) von V-förmigem Querschnitt begrenzt.

8. Installationseinbauschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (20) mit zwei in Richtung der Bauhöhe (z) geführten und jeweils zwischen einem von zwei Enden des dritten Dämmelementes (18) und einer der beiden Gehäusewände (15, 16) angeordneten Spalten (21, 22) kommuniziert.

9. Installationseinbauschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Dämmelement (24) aus metallischem Werkstoff besteht.

10. Installationseinbauschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Dämmelement als geschlitztes Metallblech ausgebildet ist.

11. Installationseinbauschalter nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Dämmelement (24) in Nuten (26, 27) des Schaltergehäuses (17) gelagert ist.

12. Installationseinbauschalter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem gewinkelt ausgebildeten Dämmelement (18, 24) oder anstelle des gewinkelt ausgebildeten Dämmelementes (24) ein als Metallgitter (25) ausgeführtes, ebenes Dämmelement vorgesehen ist.