-
Die Erfindung betrifft einen Ausblaskanal für einen elektrischen Schalter und einen elektrischen Schalter mit solch einem Ausblaskanal.
-
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-Schaltungen so heiß aus dem Gerät abgegeben, dass der Metalldampf innerhalb oder sogar außerhalb des Schaltgeräts zu Schmelzperlen kondensiert.
-
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 des Schalters oder in der nahen Umgebung des Niederspannungs-Leistungsschalters. Ebenso kann das Kondensat den Niederspannungs-Leistungsschalter selbst schädigen und in seiner Funktion beeinträchtigen.
-
Durch den Niederschlag des kondensierenden und sich verfestigenden Metalls treten folgende Nachteile auf: Isolierteile erhalten einen leitfähigen Überzug, der elektrische Ströme 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.
-
Zur Reduzierung der metallischen Niederschläge von Niederspannungs-Leistungsschaltern wurden bisher beispielsweise Metallgitter eingesetzt. Diese Metallgitter können typischerweise mehrere Lagen umfassen. Oft werden auch Gitter mit unterschiedlichen Dicken verwendet. Nachteil dieser Lösung zur Reduzierung der metallischen Überschläge ist, dass sie relativ teuer in der Herstellung sind.
-
Eine Alternativ-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 Lichtbogenlöschkammer eingebaut ist. Problematisch hierbei ist, dass sich die Filter zusetzen und die Strömung blockieren können, es zur Erhöhung der Produktionskosten kommt und eine Erhöhung des Staudrucks in der Lichtbogenkammer eine höhere Gehäusefestigkeit erfordert.
-
Ein anderes Konzept zur Reduzierung der metallischen Niederschläge liegt in der Verwendung einer einfachen Plastikplatte mit großen Löchern. Diese Lösung ist kostengünstig, aber nicht sehr effektiv in der Rückhaltung der metallischen Verschmutzung.
-
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 Ausblaskanals eines gegossenen Gehäuses angeordnet.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ausblaskanal für einen elektrischen Schalter zur Verfügung zu stellen, der das Ausblasen von metallischen Partikeln aus dem elektrischen Schalter verhindert und eine geringe Erhöhung des Staudrucks im elektrischen Schalter bewirkt.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Ausblaskanal für einen elektrischen Schalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ausblaskanals sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 angegeben. Die Aufgabe wird ebenfalls erfindungsgemäß durch den elektrischen Schalter gemäß Anspruch 12 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters ist in Unteranspruch 13 angegeben.
-
Der Ausblaskanal für einen elektrischen Schalter gemäß Anspruch 1 umfasst einen Ausblaskanal, der die auszublasende Strömung labyrinth-artig führt. Vorteilhaft hierbei ist, dass durch die labyrinth-artige Führung der Strömung die mitgeführten Teilchen aufgrund der Zentrifugalkräfte nach außen geschleudert werden und sich am Ausblaskanal sammeln und diesen nicht verlassen können, ihn aber auch nicht verstopfen. Der erfindungsgemäße Ausblaskanal hat somit eine hohe Rate der Rückhaltung an Verunreinigungen und Verschmutzungen. Der Prozentsatz an Material, der am Ausblaskanal gefiltert und zurückgehalten wird, kann beispielsweise durch die labyrinth-artige Führung eingestellt werden. Ebenfalls ist der erfindungsgemäße Ausblaskanal günstig in der Herstellung. Verschiedene Varianten der labyrinth-artigen Führungen können leicht implementiert und integriert werden in einen elektrischen Schalter.
-
In einer Ausgestaltung umfasst der Ausblaskanal ein oder mehrere Bleche zur labyrinth-artigen Führung der auszublasenden Strömung. Beispielsweise können dieses eine oder die mehreren Bleche aus Stahl bestehen.
-
In einer weiteren Ausgestaltung wird der Ausblaskanal von einem Gehäuse gebildet und das eine oder die mehreren Bleche sind in Schlitzen des Gehäuses eingesteckt.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Gehäuse des Ausblaskanals zweistückig ausgebildet.
-
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ausblaskanals umfasst dieser ein erstes und ein zweites Blech, wobei die Bleche in Strömungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind und dadurch die auszublasende Strömung labyrinth-artig geführt wird.
-
In einer alternativen Ausgestaltung umfasst der Ausblaskanal ein erstes und ein zweites Blech, wobei das erste Blech eine erste Ausnehmung und das zweite Blech eine zweite Ausnehmung aufweisen und diese Ausnehmungen zur Strömungsrichtung versetzt zueinander geordnet sind.
-
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Ausnehmungen senkrecht zur Strömungsrichtung versetzt zueinander angeordnet.
-
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ausblaskanals reichen die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung jeweils bis zum Gehäuse des Ausblaskanals. Alternativ reichen die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung jeweils nicht bis zu den Schlitzen des Gehäuses des Ausblaskanals.
-
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ausblaskanals wird der Ausblaskanal von einem gekrümmten Gehäuse gebildet zur labyrinth-artigen Führung der Strömung.
-
Der elektrische Schalter gemäß Anspruch 12 umfasst einen erfindungsgemäßen Ausblaskanal, elektrische Kontakte zum Öffnen und Schließen des Stromkreises und eine Löschkammer zum Löschen eines beim Schalten der elektrischen Kontakte entstehenden Lichtbogens, wobei der Ausblaskanal in Strömungsrichtung hinter der Löschkammer angeordnet ist.
-
In einer Ausgestaltung des elektrischen Schalters umfasst der elektrische Schalter ein Gehäuse und der Ausblaskanal ist Teil dieses Gehäuses.
-
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.
-
Dabei zeigen:
- 1 erfindungsgemäßer Ausblaskanal mit erstem und zweitem Blech;
- 2 erfindungsgemäßer Ausblaskanal mit erstem und zweitem Blech sowie erster und zweiter Ausnehmung;
- 3 alternativer erfindungsgemäßer Ausblaskanal mit erstem und zweitem Blech;
- 4 alternativer erfindungsgemäßer Ausblaskanal mit erstem und zweitem Blech und erster und zweiter Ausnehmung;
- 5 alternativer erfindungsgemäßer Ausblaskanal mit erstem und zweitem Blech und erster und zweiter Ausnehmung; und
- 6A und 6B erfindungsgemäßer Ausblaskanal mit gekrümmtem Gehäuse und erfindungsgemäßer Ausblaskanal mit nichtgekrümmtem, geradem Gehäuse.
-
In 1 ist ein elektrischer Schalter 100 dargestellt. Der elektrische Schalter 100 umfasst elektrische Kontakte 111; 112, die dem Öffnen und Schließen des Stromkreises dienen. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Bewegkontakt 111 und einen Festkontakt 112 handeln, so dass zum Öffnen des Stromkreises der Bewegkontakt 111 vom Festkontakt 112 getrennt wird. In der Darstellung der 1 ist der elektrische Schalter 100 in der geöffneten Stellung, so dass kein Strom fließen kann.
-
Beim Öffnen oder Schließen des Stromkreises kann ein Lichtbogen zwischen den elektrischen Kontakten 111; 112 entstehen, der in der Löschkammer 120 gelöscht wird. Aufgrund des entstehenden Plasmas kommt es zu einem Überdruck in der Löschkammer 120, der durch den erfindungsgemäßen Ausblaskanal 200 abgebaut wird. Dies bedeutet, dass eine auszublasende Strömung ST von der Löschkammer 120 durch den Ausblaskanal 200 entsteht.
-
Der erfindungsgemäße Ausblaskanal 200 für die auszublasende Strömung ST führt diese Strömung labyrinth-artig. Dazu ist beispielsweise - wie in der 1 dargestellt - der Ausblaskanal 200 gekrümmt. Des Weiteren umfasst der Ausblaskanal 200 ein erstes Blech 251 und ein zweites Blech 252, die den Querschnitt des Ausblaskanals 200 nicht vollständig verdecken und in Strömungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Aufgrund dieser beiden Maßnahmen, (i) der geometrischen Krümmung des Ausblaskanals 200 und (ii) der versetzten Anordnung der Bleche 251; 252, wird die auszublasende Strömung ST so umgelenkt, dass Zentrifugalkräfte auf die mitgeführten Teilchen wirken und diese nach außen an das Gehäuse 210 des erfindungsgemäßen Ausblaskanals 200 befördern.
-
In 2 ist der erfindungsgemäße Ausblaskanal 200 näher dargestellt. Das erste Blech 251 umfasst eine Ausnehmung 261 und das zweite Blech 252 eine Ausnehmung 262. Entsprechend der Darstellung in 2 sind diese Ausnehmungen 261; 262 versetzt angeordnet, so dass der Labyrinth-Effekt auf die auszublasende Strömung ST besonders groß ist und Krümmungsradien der auszublasenden Strömung ST entstehen, die die mitgeführten Teilchen zuverlässig an die Gehäusewand des Ausblaskanals 200 transportieren.
-
Die Bleche 251; 252 können beispielsweise aus Stahl bestehen. Diese Bleche 251; 252 können in das Gehäuse 210 des Ausblaskanals 200 eingesteckt sein. Dazu können im Gehäuse 210 des Ausblaskanals 200 Schlitze 211; 212 vorgesehen sein. Das Gehäuse 210 des Ausblaskanals 200 kann zweistückig ausgebildet sein, in 2 ist beispielsweise nur der erste, untere Teil des Gehäuses 210 des Ausblaskanals 200 dargestellt. Mit einem entsprechend gegenstückigen Teil als zweitem Teil des Gehäuses des Ausblaskanals 200 kann der Ausblaskanal 200 zweistückig ausgebildet sein.
-
In 3 ist eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ausblaskanals 200 dargestellt. Der Ausblaskanal 200 selber ist linear bzw. gerade, die labyrinth-artige Führung der auszublasenden Strömung ST wird durch die Bleche 251; 252 erzeugt. Auch hier sind die Bleche 251; 252 in Schlitzen 211; 212 des Gehäuses 210 des Ausblaskanals 200 angeordnet.
-
4 zeigt detaillierter die Bleche 251; 252 und die Ausnehmungen 261; 262 in den Blechen 251; 252. Durch die entgegengesetzte Anordnung der Ausnehmungen 261; 262 wird eine labyrinth-artige Führung der auszublasenden Strömung ST bewirkt, die Strömung wird durch die Ausnehmungen 261; 262 jeweils umgelenkt. Diese Umlenkung der Strömung geschieht im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung.
-
Die Ausnehmungen 261; 262 können so gestaltet sein wie in der Darstellung von 4, so dass die Ausnehmungen 261; 262 bis zum Gehäuse 210 des Ausblaskanals 200 reichen.
-
In 5 ist eine alternative Ausführung der Ausnehmungen 261; 262 dargestellt, bei der die erste Ausnehmung 261 und die zweite Ausnehmung 262 jeweils nicht bis zu den Schlitzen 211; 212 des Gehäuses 210 des Ausblaskanals 200 reichen. In dieser Ausführungsform wird ermöglicht, dass sich mitgeführte Teilchen in der auszublasenden Strömung ST am Übergang von den Blechen 251; 252 und der Gehäusewand 210 des Ausblaskanals 200 vorteilhaft ablagern können.
-
Die 6A und 6B stellen nochmals detailliert den erfindungsgemäßen Ausblaskanal 200 mit den Blechen 251; 252 und deren Ausnehmungen 261; 262 dar. In 6A werden sich die mit der Strömung ST mitgeführten Teilchen bevorzugt entsprechend der Darstellung der 6A unterhalb des ersten Blechs 251 in der sich dort bildenden Kavität sammeln und ablagern. Das Gleiche gilt für das zweite Blech 252, welches strömungstechnisch zuerst von der Strömung, die von der Löschkammer 120 ausgeht, durchströmt wird.
-
In 6B verläuft die auszublasende Strömung ST von links nach rechts entsprechend der Darstellung, so dass die auszublasende Strömung zuerst auf das erste Blech 251 stößt und dann das zweite Blech 252 durchströmt wird. Auch hier werden die mitgeführten Teilchen entsprechend der Darstellung in 6B jeweils links des ersten Blechs 251 oder links des zweiten Blechs 252 abgelagert. Am ersten Blech 251 werden die mitgeführten Teilchen im unteren Teil als Kavität abgelagert und am zweiten Blech 252 im oberen Teil der Kavität.
-
Der erfindungsgemäße Ausblaskanal 200 kann auch Teil des Gehäuses des elektrischen Schalters 100 sein.
-
Der erfindungsgemäße Ausblaskanal 200 zwingt die auszublasende Strömung labyrinth-artig, in eine Kurvenform oder auf eine gekrümmte Bahn, bevor diese Strömung den elektrischen Schalter 100 verlässt. Nur mitgeführte Teilchen mit geringer Masse können diesen Kurven folgen, schwerere Teilchen wie beispielsweise flüssiges Stahl oder Silber können nicht der Krümmung oder den Kurven folgen und werden entsprechend in den Kavitäten, die von den Blechen 251; 252 und dem Gehäuse 210 des Ausblaskanals 200 gebildet werden, eingefangen.
-
Vorteilhaft am erfindungsgemäßen Ausblaskanal 200 ist, dass ein hoher Prozentsatz des Materials gefiltert und zurückgehalten werden kann. Entsprechend der Anzahl der Kurven bzw. Krümmungen oder der Anzahl der Bleche kann eingestellt werden, wie viel Prozent des Materials eingefangen werden soll. Der erfindungsgemäße Ausblaskanal 200 ist eine kostengünstige Lösung und kann gut in das Gehäuse eines elektrischen Schalters 100 integriert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
