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Elektrische Schaltanlage mit einem ein- und ausfahrbaren Leistungsschalter
In Luft schaltende elektrische Leistungsschalter besitzen zur Löschung der Schaltlichtbögen
besondere Lichtbogenkammern.
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Diese Kammern werden derart dimensioniert, daß an dein äußeren, d.
h. den Schaltstücken des Leistungsschalters abgewandten Ende die Schaltgase in einem
Zustand austreten, in dem sie keine Gefährdung benachbarter mechanischer und/oder
elektrischer Bauteile hervorrufen können. Die Anforderungen an die Lichtbogenkammern
hängen daher nicht nur von der Höhe des abzuschaltenden Stromes, sondern auch von
den Verhältnissen am Einbauor-t des Schalters ab. Die Anforderungen sind dann besonders
hoch, wenn Leistungsschalter in n gekapselte Schaltanlagen eingebaut werden sollen,
in denen Sammelschienen und weitere spannungsführende Bauteile in enger räumlicher
Nachbarschaft vorhanden sind.
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Die Erfindung befaßt sich mit einer elektrischen Schaltanlage mit
einer ein- und ausfahrbaren Leistungaschalter, der mindestens eine Lichtbogenkammer
besitzt. Gemäß der Erfindung ist die Lichtbogenkammer in einen inneren, mit dem
Leistungaschaltor verbundenen Kammerteil und in einen äußeren, ortsfest in der Schaltanlage
angeordneten Kammerteil unterteilt, und die bciden Kammerteile sind gegeneinander
abgedichtet. Dadurch wird erreicht, daß der einfahrbare Teil eines Leistungsschalterms
verhältnismäßig gedrungen gebaut sein kann und daß den noch die Lichtbogenkammer
entsprechend hohen Anforderungen an die Sicherheit bemessen sein kann. Wesentlich
ist hierbei insbesondere, daß an der Bedienungsseite der Schaltanlage eine geringere
Durchtrittsfläche für den Schalter benötigt und dadurch ein zusätzlicher Raum für
die Unterbringung von Signal-und
Meßeinrichtungen gewonnen wird.
Die zwischen den inneren und den äußeren Kammerteilenvorgesehene Abdichtung kann
auf verschiedene Weise herbeigeführt werden. Zum Beispiel kann es ausreichend sein,
wenn sich die Kammerteile mit möglichst geringer Toleranz gegenüberstehen. Der Strömungswiderstand
der verbleibenden engen Spalte ist so groß, daß die Schaltgase nicht hindurchtreten
können. In diesem Sinn kann die Abdichtung auch durch übergreifende Vorsprünge des
inneren oder des äußeren Kammerteils oder durch ein labyrinthartiges Zusammenwirken
der Kammerteile erreicht werden.
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Auf die erwünschte Trennung der Schaltgase der benachbarten Pole rnehrpoliger
Schalter wirkt es sich günstig aus, wenn-die Teilfuge zwischen dem inneren und dem
äußeren Kammerteil schräg zu der Bewegungsrichtung des Leist'gsschalters beim Eintritt
in die Betriebslage angeordnet ist. Dadurch verengt sich der Spalt zwischen dem
inneren und dem äußeren Kammerteil beim Einfahren des Schalters in die Betriebslage.
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Dieser Vorgang kann in vorteilhafter Weise dazu benutzt werden, an
der Teilfuge zwischen den Kammerteilen vorhandenes Dichtungsmaterial zusammenzupressen.
Es empfiehlt sich hierfür, die Längsseiten der Kammerteile so anzuordnen, daß sie
in der Bewegungsrichtung des Leistungsschalters beim Eintritt in die Betriebs stellung
liegen.
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Zur Abdichtung der Kammerteile kann am Umfang der Öffnung des inneren
Kammerteiles ein streifenförmiges Dichtungsmaterial angeordnet sein, das über die
Kanten des inneren Kammerteiles vorsteht. Das Dichtunfsm.aterial kann in Nuten des
inneren Kammerteils befestigt sein, beispielsweise durch Kleben.-Durch eine weitere
Maßnahme in Weiterbildung der Erfindung kann die Abdichtung an den Schmalseiten
der Kammerteile verbessert werden. Dies kann dadurch geschehen, daß für das Dichtungsmaterial
an der Auflaufkante des äußeren Kammerteils
eine verbreiterte Gegenfläche
und an der Ablaufkante des äußeren Kammerteils ein Vorsprung vorhanden ist. Die
Gegenfläche und der Vorsprung wirken mit den Oberkanten der Nuten, in denen das
Dichtungsmaterial angeordnet ist, in der Weise zusammen, daß sich das Dichtungsmaterial
um die Kanten herumlegt.
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Die Erfindung ist im Prinzip sowohl für Leistungsschalter geeignet,
die durch eine geradlinige Bewegung in der Betriebsstellung verriegelt werden, als
auch für solche Schalter, die geradlinig eingeschoben und dann durch eine Drehbewegung
verriegelt werden. Die zuletzt genannte Eauart ist näher in der DT-OS 1 665 901
beschrieben. Bei solchen Schaltern ist es vorteilhaft, eine kreisbogenförmig geformte
Teilfuge zwischen dem inneren und dem äußeren Kammerteil vorzusehen und die Kreismittelpunkte
exzentrisch zur Drehachse des Leistungsschalters anzuordnen. Der innere Kammerteil
kann dann rnit der zylindrischen Grundform des Leistungsschalters im wesentlichen
bündig abschließen.
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Lichtbogenkammern enthalten im allgemeinen eine Löschvorrichtung aus
elektrisch leitenden und/oder isolierenden Platten.
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Oft ist oberhalb der Löschvorrichtung in der Lichtbogenkammer noch
ein Raum vorgesehen, in dem sich die Schaltgase abkühlen können, ehe sie in die
Umgebung des Leistungsschalters übertreten. In Weite.bildung der Erfindung kann
vorgesehen sein, daß der innere Kammerteil der Lichtbogenkammer die Löschvorrichtung
enthält und der äußere Kammerteil als Kühlschacht für die Schaltgase ausgebildet
ist. Außerdem können die benachbarten Kjj:w;erteile gemeinsame Wände besitzen, wodurch
der Raumbedarf verringert wird.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Schaiterzelle
einer gekapselten Niederspannungsschaltanlage im Schnitt.
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Figur 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel mit einem im wesentlichen
zylindrisch ausgebildeten Leistungsschalter, der durch eine Drehbewegung in die
Betriebslage gebracht werden kann. Die gleiche Anordnung zeigt die Figur 3 in einer
Seitenansicht. Die Anordnung des Dichtungsmaterials am Umfang der inneren Kammerteile
der Lichtbogenkammern des Leistungsschal-ters nach Fig. 2 ist in Fig. 4 dargestellt.
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Einzelheiten der Abdichtung an den Schmalseiten der Kammerteile zeigen
die Figuren 5 und 6.
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Die Figur 1 zeigt eine Schalterzelle 2 einer Schaltanlage 1 die beispielsweise
gerüstartig aufgebaut und nach außen durch Deckplatten abgeschlossen sein kann.
In die Schalterzelle 2 kann ein Leistungsschalter 3 auf Schienen 4 eingefahren werden.
Der Leistungsschaler 3 besitzt an seiner Vorderseite die erforderlichen Bedienungselemente,
darunter einen Antriebshebel 5. An seiner Riickseite befinden sich Kontaktstücke
6, die nach Art einer Steckverbindung mit Gegenkontaktstücken 7 an der Rückwand
10 der Schalterzelle 2 zusammenwirken. Die zur Meldung der Schaltstellung und zur
Steuerung ds Leistungsschalters 3 benötigten Hilfsstromkreise können mittels ähnlicher
Steckverbindungen geschlossen werden, die nicht gezeigt sind.
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In Fig. 1 ist ferner schematisch eine Verriegelungseinrichtung dargestellt,
die verhindert, daß der Leistungsschalter 3 im eingeschalteten Zustand ausgefahren
werden kann. Hierzu ist an der Unterseite des Leistungsschalter 7 ein Vorsprung
11 vorgesehen, der hinter das Ende 12 eines federbelasteten Klinkenhebels 13 greifen
kann. Das andere Ende 14 des Klinkenhebels 13 ist an der Vorderand 15 der Schaltanlage
1 zugänglich.
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Wenn das Ende 14 angehoben und durch Schwenkung des Klinkenhebels
13 um eine Drehachse 16 die Verriegelung des Leistungsschalters 3 aufgehoben wird,
betätigt ein Stößel 17 des Klinkenhebels 13 einen Auslösehebel 18 des Leistungsschalters
3.
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Die Auslösung kann auch auf elektrische Tttteise herbeigeführt sein.
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Die Lichtbogenkammern des Leistung's schalters 3 sind in innere Kammerteile
20 und äußere Kammerteile 21 unterteilt, deren Längsabmessung in der Ric;htung des
Doppelpfeiles 22 liegt, der die Bewegung des Leistungsschalter 3 beim Ein- und Ausfahren
angibt. Die inneren Kammerteile 20 sind Bestandteile des Leistungsschalters 3, während
die äußeren Kammerteile 21 ortsfest in der Schaltanlage 1 clngeordne- sind. Die
Trennfuge zwischen den annerteilen verläuft schräg zu der Bewegungslinie des Lei.tungsscholters
3 beim Einfahren in die Schalterzelle 2 (Doppelpfeil 22). Dadurch können zwischen
den Kammerteilen 20 und 21 Andruckkräfte hervorgerufen werden, die eine einwandfreie
Dichtung zwischen den Kammerteilen sicherstellen.
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Die inneren Kammerteile 20 sind an ihren den Kammerteilen 21 zugewandten
Flächen iiiit einem Dichtungsmaterial 23 belegt, um die Dichtung zu verbessern.
Als ein geeignetes Dichtungsmaterial hat sich beispielsweise Fi:l z bewährt. Einzelheiten
in der Anordnung des Dichtungsmaterials werden noch bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels
nach den Figuren 2 und 3 erläutert.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 ist ein ebenfalls dreipoliger
Leistungsschalter 30 mit im wesentlichen zylinarischer Form vorgesehen. Der Leistungsschalter
30 wird in eine Schalterzelle 31 auf schienenartigen Führungen 32 eingeschoben.
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A': Ende der Einschubbewegung wird die Schienenführung durch eine
Drehführung abgelöst, zu der ein Drehzapfen 33 am hin-teren Ende des Leistungsschalters
30 gehört. Durch die Drehung (Doppelpfeil 2&) gelangt der Leistungsschalter
30 in seine Betriebslage, wobei an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Kontaktstücke
34 im Eingriff mit Stromschienen 35 gelangen.
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Zugleich wird eine nicht gezei£te Verriegelung wirksam, die i prinzip
in der anhand der Figur 1 erläuterten Weise wirken kann.
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Die Lichtbogenkammern des Leistungsschalters 30 sind ebenfalls in
innere Kammerteile 40 und äußere Kammerteile 41 unterteilt.
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Die inneren Kammerteile 40 sind dabei derart in den zylindrisehen
Aufbau des Leistungsschalters 30 eingefügt, daß ihrc Öffnungen 42 im wesentlichen
illit der Zylinderform abschließen.
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Jedoch sind die Kreismittelpunkte 43 der die Oberkante 44 der inneren
Kammerteile 40 bildenden Kreisbögen gegenüber der Drehachse 45 des Leistungsschalters
30 um ein gewisses Naß a versetzt, so daß die Schmalseiten 47 und 48 der inneren
Kammer-teile 40 über die gestrichelt eingezeichnete Zylinderkontur 50 etwas vor-
bzw. zurückstehen. Die Längsseiten der inneren Kammerteile 40 erstrecken sich in
Umfangsrichtung des Leistungsschalters 30 (Doppelpfeil 28) und liegen somit in der
Drehrichtung des Leistungsschalters beim Eintritt in die Betriebslage.
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Die mit den inneren Kammerteilen 40 zusammenwirkenden Flächen der
äußeren Kammerteile 41 sind ebenfalls kreisbogenförmig gestaltet, wobei auch die
Mi-ttelpunk.-te dieser Kreisbögen gegenüber der Drehachse 45 versetzt sind. Somit
verläuft die Teilfuge zwischen den Kammerteilen 40 und 41 wie in dem Beispiel nach
Fig. 1 schräg zu der Bewegungsrichtung des Leistungsschalters 30 beim Drehen in
die Betriebslage. Dadurch wird erreicht, daß auch bei zylindrisch geformten Leistungsschaltern
zwischen den inneren und den äußeren Kammerteilen Andruckkräfte hervorgerufen werden
können. Zur Abdichtung der Kammerteile 40 und 41 ist ein streifenförmiges Dichtungsmaterial
46 vorgesehen, dessen Anordnung anhand der Figuren 4, 5 und 6 erläutert wird.
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Die Figur 4 zeigt einen Blick auf die Öffnungen 42 der inneren Kammerteile
40. Vier Teil stücke des streifenförmigen Dichtung materials 46 sind in U-Form gebogen
und derart zusammengefügt, daß die drei Öffnungen 42 lückenlos umschlossen sind.
Das Dichtungsmaterial 46 is-t in Nuten 51 befestigt, die jede der Öffnungen 42 umgeben.
Über die Länge der Schmalseiten 47 der inneren Kammerteile 40 ers-treckt sich zusätzlich
ein weiterer Streifen des Dichtungsmaterials 46, so daß dieses in doppelter Dicke
vorhanden is-t. An allen Stellen steht das Dichtungsmaterial 46 über die Ratten
der Nuten 51 vor.
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In Fig. 2 ist der Leistungsschalter 30 in der Stellung gezeigt, die
er am Ende der Einschubbewegung einnimmt, d. h.
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die Drehung in die Betriebslage ist noch nicht vorgenommen.
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Dementsprechend ist zwischen den inneren Kammerteilen 40 und den äußeren
Kammerteilen 41 noch ein Abstand vorhanden, und die Kontaktstücke 34 stehen mit
den Stromschienen 35 noch nicht im Eingriff. Wird der Leistungsschalter 30 im Uhrzeigersinn
gedreht, so legt sich das Dichtungsmaterial 46 gegen entsprechende Auflageflächen
52 an den Längsseiten der-äußeren Eamslerteile 41. Für die Anlage des an den Schmalseiten
48 befindlichen Dichtungsmaterials 46 sind an den Auflaufkanten der äußeren Kammerteile
41 besondere verbreiterte Auflageflächen 53 %orgÜ:ehen, während für das Dichtungsmaterial
der Schmalseiten 47 an der Ablaufkante ein Vorsprung 54 vorhanden ist, gegen den
sich das Dichtungsmaterial anlegen kann.
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Die beschriebene Anordnung des Dichtungsmaterials an den Schmalseiten
47 und 48 des inneren Kammerteils 40 ist besonders deutlich in den Figuren 5 und
6 erkennbar, die Ausschnitte der Figur 2 in einem gegenüber der Figur 2 vergrößerten
Maßstab wiedergeben. Durch Pfeile 57 bzw. 58 ist veranschaulicht, daß sich das Dichtungsmaterial
an der Schmalseite 48 an die verbreiterte Auflagefläche 53 und das Dichtungsmaterial
an der Schmalseite 47 an den Vorsprung 54 anlegt. Bei der Drehung des Leistungsschalters
30 wird das Dichtungsmaterial gegen die Kanten 49 bzw. 59 der Nut 51 gepreßt, wodurch
eine gute Dichtigkeit gewährleistet ist.
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Anstelle der aus Teilstücken zusammengesetzten Dichtung kann auch
eine einstückige Dichtung venfendet werden, die alle Öffnungen der Kammerteile umschließt.
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Wie bereits erwähnt, sind Lichtbogenkammern oft derart aufgebaut,
daß der sich an die Schaltstücke des Leistungsschalters anschließende Teil der Kammer
eine Löschvorrichtung mit Löschblechen oder Isolierplatten enthält und über den
Oberkanten
dieser Bleche oder Platten ein Raum vorhanden ist, in
dem sich die Schaltgase weiter abkühlen können. In diesem Bereich der Lichtbogenkammer
können Einlagen angeordnet sein, die eine wirksame Kühlung herbeiführen5 z. B. Drahtgewebe,
gelochte Isolierplatten oder ähnliche Materialien. Bei dem Leistungsschalter 30
ist eine aus Blechen 55 bestehende Löschvorrichtung in den inneren Kammerteilen
40 angeordnet, während die äußeren Kammerteile 41 Einlagen zur Kühlung der Schaltgase
enthalten. Beispielsweise ist in Figur 3 ein Drahtnetz 56 gezeigt. Diese Einlagen
können auch von anderer geeigneter Beschaffenheit sein. Die Figur 3 läßt ferner
erkennen, daß die äußeren Kammerteile 41 gemeinsame Wände 57 besitzen. Es ist somit
kein Zwischenraum zwischen den benachbarten Kammerteilen vorhanden. Ebenso können
die inneren Kammerteile 40 gestaltet sein.
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9 Ansprüche 6 Figuren