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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf Schaltungsunterbrecher und
insbesondere auf Lichtbogenschächte
für Schaltungsunterbrecher.
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Technischer Hintergrund
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Schaltungsunterbrecher
weisen typischerweise einen Satz von stationären elektrischen Kontakten
und einen Satz von bewegbaren elektrischen Kontakten auf. Die stationären und
bewegbaren Kontakte sind in physischem Kontakt miteinander, wenn es
erwünscht
ist, dass der Schaltungsunterbrecher Elektrizität zu einer Last liefert. Wenn
es erwünscht ist,
die Schaltung zu unterbrechen, werden jedoch die bewegbaren Kontakte
von den stationären
Kontakten weg bewegt, was somit die bewegbaren Kontakte vom physischen
Kontakt mit den stationären Kontakten
entfernt und einen Raum dazwischen erzeugt.
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Die
Bewegung der bewegbaren Kontakte weg von den stationären Kontakten
hat die Bildung eines elektrischen Lichtbogens in dem Raum zwischen
den Kontakten zur Folge, und zwar beginnend zu dem Zeitpunkt, bei
dem die Kontakte anfänglich getrennt
werden. Ein solcher Lichtbogen ist aus einer Anzahl von Gründen unerwünscht. Beispielsweise fließt Strom
durch den Schaltungsunterbrecher zur Last, wenn es erwünscht ist,
dass kein solcher Strom dorthin fließen sollte. Zusätzlich hat
der elektrische Lichtbogen, der sich zwischen den Kontakten erstreckt,
oft eine Verdampfung oder Sublimation des Kontaktmaterials selbst
zur Folge, was schließlich eine
Zerstörung
oder ein Ausbrennen bzw. eine Kraterbildung der bewegbaren und stationären Kontakte zur
Folge hat. Es ist somit erwünscht,
irgendwelche solche Lichtbögen
sobald wie möglich
bei ihrer Fortpflanzung zu eliminieren.
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Die
bewegbaren Kontakte sind typischerweise an Armen befestigt, die
in einer Schwenkanordnung enthalten sind, welche die bewegbaren
Kontakte weg von den stationären
Kontakten schwenkt. Ein Lichtbogenschacht ist entlang des Pfades
von jedem Arm vorgesehen, um diese Lichtbögen aufzubrechen und abzuleiten.
Solche Lichtbogenschächte
weisen typischerweise eine Vielzahl von beabstandeten Lichtbogenplatten
auf, die in einer Umhüllung
montiert sind. Wenn der bewegbare Kontakt weg von dem stationären Kontakt
bewegt wird, bewegt sich der bewegbare Kontakt über die Enden der Lichtbogenplatten,
wobei der Lichtbogen magnetisch zu den Lichtbogenplatten und zwischen
diese gedrückt
bzw. geleitet wird. Die Lichtbogenplatten sind elektrisch voneinander
isoliert, sodass der Lichtbogen durch die Lichtbogenplatten aufgebrochen
wird und gelöscht wird.
Beispiele von Lichtbogenschächten
sind in den
US-Patenten 6 703
576 ;
6 297 465 ;
5 818 003 und
4 546 336 offenbart.
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Das
US-Patent 4 229 630 offenbart
Deionisierungsplatten, die verwendet werden, um den Lichtbogen in
die Ecken von jeder Deionisierungsplatte zu leiten, sodass die maximale
Länge der
Platte zur Kühlung
und Deionisierung des resultierenden Plasmas verwendet werden kann.
Die Platte hat eine Öffnung
darin, die im Allgemeinen die Form eines V hat. Jedoch ist die Spitze
der V-förmigen Öffnung zu einer
der Rahmenseiten des Lichtbogenschachtes gerichtet. Wenn sie in
den Rahmen eingeführt
sind, sind diese Platten so positioniert, dass die Spitzen von benachbarten
Platten zu gegenüberliegenden Seitenwänden gerichtet
sind oder, anders gesagt, die Spitzen von abwechselnden Platten
zur gleichen Seite weisen würden.
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Das
Patent
4 229 630 offenbart
auch ein Paar von vertikalen Lichtbogengasleitungsisolationsplatten,
die an der Deionisierungsplatte befestigt sind. Die Lichtbogengasleitungsisolationsplatten
sind an gegenüberliegenden
Seiten der im Allgemeinen V-förmigen Öffnung und
des Lichtbogenkontaktes angeordnet. Die Lichtbogengasleitungsisolationsplatten
sind aus einem geeigneten Lichtbogengasleitungsmaterial gemacht,
wie beispielsweise aus Glaspolyester oder einem Keramikmaterial,
und sie sind auf jeder Seite des Lichtbogenkontaktes eingesetzt, um
den Druck am Lichtbogenkontakt zu steigern, um den daraus resultierenden
Lichtbogen schneller in die Lichtbogenkammer zu treiben, ohne gleichzeitig zu
gestat ten, dass irgendwelche Lichtbögen, die an den bewegbaren
Hauptkontakten vorhanden sind, in die Lichtbogenkammer eintreten.
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Niederspannungsluftschaltungsunterbrecher,
die relativ hohe Ströme
unterbrechen (beispielsweise 100.000 A oder mehr) mit gegossenen Gehäusen und
umschlossenen Lichtbogenkammern können oft einen Schaden an ihrem
Gehäuse
während
einer kurzen Schaltungsunterbrechung ertragen. Eine Lichtbogenenergie
auf den entsprechenden Leistungsniveaus erzeugt eine Druckwelle,
die gegossene Kompositteile brechen lassen kann und Metallblechplatten
zusammenbrechen lassen kann. Ein entsprechender Schaden an dem Lichtbogenschacht
verringert seine Effektivität,
was die Lichtbogendauer, die Energieabgabe und die Chance eines Versagens
steigert. Zusätzlich
kann restliches ionisiertes Gas mit verdampftem Leitermaterial einen
dielektrischen Zusammenbruch zwischen den trennbaren Kontakten zur
Folge haben, auch nachdem der anfängliche Lichtbogen vorüber ist.
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Lichtbogenschächte sind
dafür ausgelegt, den
Lichtbogen anzuziehen, sodass der Lichtbogen in die Metalllichtbogenplatten
eintritt. Ein Lichtbogen kann sich schnell zur oberen Kante der
Lichtbogenplatten bewegen und kann zwischen den oberen Kanten von
einigen Platten laufen, wodurch vollständig die dazwischen liegenden
Platten umgangen werden. Dies verringert die Anzahl der Lichtbogenspannungsabfälle und
die Effektivität
des Lichtbogenschachtes. Dieser Bypass- bzw. Überleitungseffekt erzeugt weiterhin
Strom- und Gasflussmuster, die dazu tendieren, Gruppen von Platten
zusammenfallen zu lassen, was weiter die Spannungsableitungen in
den Lichtbogenschacht und seine Wirksamkeit bei der Kühlung verringert.
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Ein
weiterer Nachteil von typischen Lichtbogenschachtkonstruktionen
ist, dass der Gasfluss aus den einzelnen Lichtbogenplattenspalten
wieder zusammen läuft,
bevor er durch die Entlüftung
austritt. Dies gestattet, dass ein enige Spalte, die direkt über der
Mitte des Lichtbogens sind, den Gasfluss dominieren. Ein relativ
kleiner Gasfluss (oder eine Lichtbogenbewegung) tritt in den weit
vorne oder hinten liegenden Plattenspalten auf, weil sie mit den
mittleren Spalten mit hohem Druck bezüglich des Auslassflussquerschnittes
in Konkurrenz stehen. Die vorderen und hinteren Platten, und daher
das volle Volumen der Lichtbogenkammer, werden nicht ausreichend eingesetzt.
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Das
Halten des Oberteils des Lichtbogenschachtes ist sehr schwierig
bei der Unterbrechung von Strömen über 100.000
A, auch wenn er eine relativ große Austrittsentlüftung hat.
Die Druckwelle kann leicht einen zusammengesetzten gegossenen Oberteil
des Lichtbogenschachtes zerschlagen und kann Befestigungsmittel
durch das gegossene Material hindurch ziehen. Metalloberteile können inakzeptable
Streulichtbogenströme
an den Schaltungsunterbrecher oder die Erdung der Umhüllung aussenden.
Lichtbogenschachtoberteile aus Metall können auch einen Lichtbogen
von den Lichtbogenplatten aus Metall unten anziehen, wodurch sie
einen Strom in einer Weise leiten, der dazwischen liegende Platten
umgeht.
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Entsprechend
gibt es Raum zur Verbesserung bei Lichtbogenschächten und bei Schaltungsunterbrechern,
die Lichtbogenschächte
einsetzen. Die Schrift
US 2 942
083 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese
Notwendigkeiten und andere werden durch die vorliegende Erfindung
erfüllt,
die einen Schaltungsunterbrecher-Lichtbogenschacht vorsieht, der
eine Vielzahl von elektrisch leitenden Lichtbogenplatten aufweist,
die durch erste und zweite Tragteile getragen werden, und eine Vielzahl
von isolierenden Unterteilungsgliedern, die zwischen den Lichtbogenplatten
angeordnet sind. Die Lichtbogenplatten haben eine erste Kante, die
von einem Auslassteil des Lichtbogenschachtes versetzt ist, und eine
gegenüberliegende
zweite Kante, die von dem Auslassteil entfernt ist. Die isolierenden
Unterteilungsglieder haben eine erste Kante in der Nähe des Auslassteils
und eine gegenüberliegende
zweite Kante entfernt von dem Auslassteil. Die zweite Kante der
isolierenden Unterteilungsglieder erstreckt sich über die
erste Kante der Lichtbogenplatten und zur zweiten Kante der Lichtbogenplatten
hin. Die erste Kante der isolierenden Unterteilungsglieder erstreckt sich über die
erste Kante der Lichtbogenplatten und weg von der zweiten Kante
der Lichtbogenplatten.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Lichtbogenschacht nach Anspruch 1 vorgesehen.
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Die
ersten und zweiten Tragteile können
erste und zweite Seitenteile sein. Der Auslassteil kann ein oberer
Teil sein; die ersten und zweiten Kanten der Lichtbogenplatten können obere
bzw. untere Kanten sein; die ersten und zweiten Kanten der isolierenden
Unterteilungsglieder können
obere bzw. untere Kanten sein; die Lichtbogenplatten und die isolierenden
Unterteilungsglieder können
im Allgemeinen senkrecht zum oberen Teil und zu den ersten und zweiten
Seitenteilen sein; die mindestens eine Öffnung kann eine Öffnung sein;
die obere Kante der Lichtbogenplatten kann unter der einen Öffnung des oberen
Teils versetzt sein; und die obere Kante der isolierenden Unterteilungsglieder
kann innerhalb der einen Öffnung
des oberen Teils sein.
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Die
mindestens eine Öffnung
kann eine Vielzahl von Öffnungen
sein; die obere Kante der Lichtbogenplatten kann unter den Öffnungen
des oberen Teils um eine erste Distanz versetzt sein; und die obere
Kante der isolierenden Unterteilungsglieder kann unter den Öffnungen
um eine zweite Distanz versetzt sein, die kleiner als die erste
Distanz ist.
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Jedes
der isolierenden Unterteilungsglieder kann zwischen einem benachbarten
Paar von Lichtbogenplatten angeordnet sein und davon getrennt sein.
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Der
gegossene Oberteil kann aus einem isolierenden Material gemacht
sein und der obere Rahmen kann elektrisch leitend sein und mit einem
nicht leitenden Material plattiert bzw. beschichtet sein.
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Jeder
der ersten und zweiten Tragteile kann einen Keilteil in der Nähe des Auslassteils
aufweisen, wobei der Keilteil geeignet ist, um Gas zu der mindestens
einen Öffnung
des Auslassteils zu leiten oder abzuleiten.
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Der
Keilteil kann aus einem isolierenden Material gemacht sein und kann
eine Vielzahl von ersten Nuten aufweisen, die geeignet sind, um
mit den isolierenden Unterteilungsgliedern in Eingriff zu kommen,
und eine Vielzahl von gegenüberliegenden zweiten
Nuten, die geeignet sind, um mit den Lichtbogenplatten in Eingriff
zu kommen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
vollständiges
Verständnis
der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
gewonnen werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
gelesen wird, in denen die Figuren Folgendes darstellen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Lichtbogenschachtes gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ein
vertikaler Schnitt durch einen Schaltungsunterbrecher, der den Lichtbogenschacht der 1 aufweist.
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3 eine
Ansicht von unten (bezüglich
der Orientierung der 2) eines weiteren Lichtbogenschachtes
gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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4 eine
perspektivische Ansicht des Lichtbogenschachtes der 3.
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5 eine
perspektivische Ansicht eines weiteren Lichtbogenschachtes gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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6 eine
vertikale Ansicht des Lichtbogenschachtes der 3.
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7 eine
Ansicht einer Lichtbogenplatte gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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8 eine
perspektivische Ansicht des gegossenen Oberteils des Lichtbogenschachtes
der 1.
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9–12 Ansichten
von anderen gegossenen Oberteilen des Lichtbogenschachtes gemäß anderen
Ausführungsbeispielen
der Erfindung.
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13 eine
perspektivische Ansicht des Kamms der 3.
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14 eine
perspektivische Ansicht des Keils der 1.
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15 eine
Explosionsansicht des Lichtbogenschachtes der 1.
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Beschreibung der bevorzugen
Ausführungsbeispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird in Assoziation mit einem Schaltungsunterbrecher
beschrieben, obwohl die Erfindung auf einen großen Bereich von Schaltungsunterbrechern
anwendbar ist.
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Obwohl
hier Bezug auf Ausdrücke
genommen wird, wie beispielsweise "oben", "unten", "über", "unter" und "seitlich", wird es klar sein,
dass diese relativen Ausdrücke
sich auf ein Bezugskoordinatensystem beziehen, und dass äquivalente
Bezugskoordinatensysteme eingesetzt werden können. Beispielsweise kann ein
Objekt mit einem "Oberteil", einem "Unterteil" und vier Seiten
um 180 Grad gedreht werden, sodass der "Unterteil" nun über dem "Oberteil" ist. Als ein weiteres Beispiel kann
ein Objekt mit dem "Oberteil", dem "Unterteil" und den vier Seiten um
90 Grad gedreht werden, sodass eine der vier Seiten nun oben ist
und nun "über" einer anderen der Seiten
ist, die nun unten ist.
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Mit
Bezug auf die 1 und 15 weist
ein Schaltungsunterbrecher-Lichtbogenschacht 2 einen ersten
Trag- oder Seitenteil 4, einen zweiten Trag- oder Seitenteil 6 und
einen Austritts- oder Oberteil 8 auf, der von den ersten
und zweiten Seitenteilen 4, 6 getragen wird (beispielsweise
aus einem geeigneten nicht leitenden Kompositmaterial hergestellt).
Der obere Teil 8 hat eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen 10 (wobei
nur eine Entlüftungsöffnung 10 in
den 1 und 15 gezeigt ist). Eine Vielzahl
von im Allgemeinen parallelen elektrisch leitenden Lichtbogenplatten
(wie in 15 gezeigt) (beispielsweise, jedoch
ohne einschränkend
zu sein, mit Nickel plattierte Platten oder magnetische Platten
aus 1010 Stahl) werden von den ersten und zweiten Seitenteilen 4, 6 getragen.
Die Lichtbogenplatten 12 haben eine erste oder obere Kante 14,
die vom oberen Teil 8 versetzt ist, und eine entgegengesetzte
zweite oder untere Kante 16 entfernt vom oberen Teil. Eine
Vielzahl von isolierenden Unterteilungsgliedern, wie beispielsweise
Ablenkplatten 18, ist zwischen den Lichtbogenplatten 12 angeordnet.
Die Ablenkplatten 18 haben eine erste oder obere Kante 20 in
der Nähe des
oberen Teils 8 und eine gegenüberliegende zweite oder untere
Kante 22 entfernt vom o beren Teil. Die untere Kante 22 der
Ablenkplatten 18 erstreckt sich über die obere Kante 14 der
Lichtbogenplatten 12 und zur unteren Kante 16 der
Lichtbogenplatten. Die obere Kante 20 der Ablenkplatten 18 erstreckt
sich über
die obere Kante 14 der Lichtbogenplatten 12 und
weg von der unteren Kante 16 der Lichtbogenplatten.
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Wie
am Besten in 15 gezeigt, sind die Lichtbogenplatten 12 und
die Ablenkplatten 18 im Allgemeinen senkrecht zum oberen
Teil 8 und zu den ersten und zweiten Seitenteilen 4, 6.
Die obere Kante 14 der Lichtbogenplatten 12 ist
unter der Öffnung 10 des
oberen Teils 8 versetzt. Die obere Kante 20 der Ablenkplatten 18 ist
innerhalb der Öffnung 10 des oberen
Teils (wie am Besten in 1 gezeigt). Die Ablenkplatten 18 weisen
einen oberen Teil 23 mit der oberen Kante 20 davon
auf. Der obere Teil 23 erstreckt sich nach oben in die
einzelne Entlüftungsöffnung 10 (wie
am Besten in 1 gezeigt), um eine Lichtbogenbildung über der
oberen Kante 20 der Ablenkplatten 18 zu verhindern.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann der obere Teil 23 sich
alternativ nach oben durch die Entlüftungsöffnung 10 erstrecken.
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Weiterhin
mit Bezugnahme auf 15 weist der obere Teil 8 einen
gegossenen oberen Teil 24 (beispielsweise, jedoch ohne
Einschränkung,
aus einem geeigneten isolierenden Material hergestellt, wie beispielsweise
aus Glasfaser gefülltem
Polyester) und einen oberen Rahmen 26 auf. Der gegossene
Oberteil 24 (der am Besten in 8 gezeigt
ist) hat eine Öffnung 28,
die der Öffnung 10 des
oberen Teils 8 entspricht, weiter einen gegossenen Rand 30 um
die Öffnung 28 und
einen ausgenommenen Bereich 32. Der obere Rahmen 26 hat
eine Öffnung 34, entsprechend
der Öffnung 10 des
oberen Teils. Die Öffnung 34 ist
größer als
die Öffnungen 10, 28.
Der obere Rahmen 26 ruht in dem ausgenommenen Bereich 32 des
gegossenen Oberteils 24, wobei der gegossenen Rand 30 benachbart
zur Öffnung 34 ist. Der
obere Rahmen 26 ist elektrisch leitend (beispielsweise,
jedoch ohne Einschränkung,
aus Stahl hergestellt) und ist mit einem geeigneten nicht leitenden Material
plattiert bzw. beschichtet. Die elektrische Isolierung des gegossenen
Oberteils 24, die nicht leitende Plattierung des oberen
Rahmens 26 und die nicht leitenden Ablenkplatten 18 schützen die
oberen Kanten 14 der Lichtbogen platten 12. Dies
verhindert auch, dass der obere Rahmen 26 einem direkten Fluss
von Abgasen ausgesetzt wird. Weiterhin verhindert die Tatsache,
dass die Lichtbogenplatten 12 relativ nahe an den Ablenkplatten 18 sind,
einen Zusammenbruch des Lichtbogens unter den Lichtbogenplatten
während
der Unterbrechung eines Lichtbogens. Die Lichtbögen werden dazu gezwungen, unter
den Ablenkplatten 18 zu bleiben und sie werden zwischen
den Lichtbogenplatten 12 aufgeteilt. Darüber hinaus
sind die Ablenkplatten 18 mit Nuten, wie beispielsweise
den Nuten 65 (5) des gegossenen Oberteils 24 verriegelt,
wodurch verhindert wird, dass der Lichtbogen an der daraus resultierenden
Verriegelungspassung vorbeiläuft.
Auch wird der Lichtbogen bei Verwendung der Ablenkplatten 18 nicht
einen relativ langen Pfad von einer Lichtbogenplatte 12 aus
der einen oder Vielzahl der Entlüftungen 10 nehmen,
an einer dazwischen liegenden Lichtbogenplatte vorbeilaufen und
zur anderen Lichtbogenplatte zurückkehren.
Anderenfalls, ohne Verwendung der Ablenkplatten 18, könnte der
Lichtbogen zum oberen Teil der Lichtbogenplatten 12 laufen und
dann sich wieder zusammensetzen, wodurch ein Teil der Lichtbogenplatten
umgangen wird.
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Der
obere Rahmen 26 und der gegossene Oberteil 24 weisen
auch Öffnungen 35 auf,
um den Lichtbogenschacht 2 an einem Schaltungsunterbrechergehäuse (beispielsweise 80 in 2)
zu halten und einen Bruch des gegossenen Oberteils 24 zu verhindern.
Der gegossene Plastikrand 30 um den oberen Rahmen 26 verhindert,
dass ein solcher Rahmen 26 dem direkten Fluss des Abgases
ausgesetzt wird. Das Schützen
des oberen Rahmens 26 aus Metall in dieser Weise verringert
die Möglichkeit,
dass ein Streulichtbogenstrom seinen Weg zur Erde durch den leitenden
oberen Rahmen 26 aus Metall findet. Diese Struktur gestattet
auch, dass der obere Rahmen 26 plattiert wird, anstatt
isoliert wird, und zwar beispielsweise mit einer relativ dicken
Farb- oder Polymerbeschichtung, was vergleichsweise niedrigere Herstellungskosten
zur Folge hat.
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Der
gegossene Oberteil 24 weist ein Paar von Laschen bzw. Ansätzen 36 auf.
Der obere Rahmen 26 weist ein Paar von Öffnungen 38 auf, die
geeignet sind, um die Laschen 36 aufzunehmen, und ein Paar
von Befestigungsmitteln 40 (beispielsweise Gewindebefestigungsmittel;
pressgepasste oder einschnappende Befesti gungsmittel, die direkt
mit dem gegossenen Oberteil 24 verriegelt sind; Druck-
oder Haltemuttern, die geeignet sind, um mit den Laschen 36 in
Eingriff zu kommen und diese zu halten. Alternativ kann der obere
Rahmen direkt (nicht gezeigt) mit den Lichtbogenschachtseitenteilen 4, 6 verriegelt sein.
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Die
ersten und zweiten Seitenteile 4, 6 weisen eine
Vielzahl von Öffnungen 42, 44 auf.
Die Lichtbogenplatten 12 weisen eine Vielzahl von Laschen 46, 48 auf,
die mit den ersten und zweiten Seitenteilen 4, 6 an
deren Öffnungen 42 bzw. 44 in
Eingriff kommen. Die Ablenkplatten 18 weisen in ähnlicher Weise
Laschen 50, 52 auf, die mit den ersten und zweiten
Seitenteilen 4, 6 an deren Öffnungen 54 bzw. 56 in
Eingriff kommen. Der gegossene Oberteil 24 weist Laschen 58, 60 auf,
die mit den ersten und zweiten Seitenteile 4, 6 an
deren Öffnungen 62 bzw. 64 in
Eingriff kommen.
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Beispiel 1
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Obwohl
dies in 1 nicht gezeigt ist, können die
Oberflächen 63 der
Ablenkplatten 18 mit den Nuten 56 an der Unterseite
des gegossenen Oberteils 24 verriegelt werden, um zusätzliche
mechanische Unterstützung
vorzusehen und einen Bypass bzw. eine Überleitung des Lichtbogens
zu verhindern.
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2 zeigt
einen Schaltungsunterbrecher 66, der den Lichtbogenschacht 2 der 1 und 15 aufweist.
Der Schaltungsunterbrecher 66 weist einen ersten Leistungsanschluss 68,
einen zweiten Leistungsanschluss 70, einen stationären Kontakt 72,
der elektrisch mit dem zweiten Leistungsanschluss 70 verbunden
ist, einen bewegbaren Kontakt 74, der elektrisch durch
einen geeigneten flexiblen (nicht gezeigten) Leiter mit dem ersten
Leistungsanschluss 68 verbunden ist (beispielsweise durch
einen geflochtenen Bandleiter); einen Betätigungsmechanismus 76,
der geeignet ist, um die Kontakte 72, 74 zu öffnen und
zu schließen,
und den Lichtbogenschacht 2 auf. Jede der Ablenkplatten 18 ist
zwischen benachbarten Paaren von Lichtbogenplatten 12 angeordnet
und ist von diesen getrennt. Wie am Besten in 2 gezeigt,
erstrecken sich die Ablenkplatten 18 über die obere Kante 14 der
Lichtbogenplatten 12 und überlappen diese Lichtbogenplatten,
um zu verhindern, dass ein Lichtbogen vom stationären Kontakt 72 und
vom bewegbaren Kontakt 74, wenn diese vom Betätigungsmechanismus 76 geöffnet werden, die
obere Kante 14 der Lichtbogenplatten 12 erreicht, ohne
sich auszudehnen, und zu bewirken, dass der Lichtbogen unter den
Ablenkplatten 18 vorbeiläuft. Die Ablenkplatten 18 schützen die
oberen Kanten 14 der Lichtbogenplatten und verhindern dass
Zusammenbrechen eines Lichtbogens entlang den Lichtbogenplatten 12 nach
unten während
einer Unterbrechung des Lichtbogens.
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Um
den Druck in der Lichtbogenkammer 78 ohne Beschädigung des
Gehäuses 80 des
Schaltungsunterbrechers 66 oder des Lichtbogenschachtes 2 zu
entlasten, hat der Oberteil 8 des Lichtbogenschachtes 2 eine
relativ große
uneingeschränkte
Entlüftungsöffnung 10 (wie
am Besten in 1 gezeigt). Das freie Entlüften des
Lichtbogengases begünstigt auch
eine Lichtbogenbewegung nach oben von den trennbaren Kontakten 72, 74 auf
den Lichtbogenlaufmerkmalen (beispielsweise dem stationären Lichtbogenläufer 82 und
den sich bewegenden Lichtbogenkontaktfingerverlängerungen 84). Eine
schnelle Bewegung des Lichtbogens zum Lichtbogenschacht 2 hin
unterteilt den Lichtbogen so schnell wie möglich, wodurch eine Spannung
eingeführt
wird und der Strom begrenzt wird, wobei daher die Energieabgabe,
die Dauer und der Schaden verringert werden, die aus der Unterbrechung
resultieren. Schließlich reduziert
eine schnelle Ableitung von ionisiertem Lichtbogengas das Auftreten
eines dielektrischen Zusammenbruches, der zwischen den offenen Kontakten 72, 74 in
den Bewegungen nach der Unterbrechung aufgrund des restlichen Gases
auftreten kann.
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Um
zu verhindern, dass der Lichtbogen die oberen Kanten 14 der
Lichtbogenplatte erreicht, sind die isolierenden Unterteilungsablenkplatten 18 zwischen
jeder Metalllichtbogenplatte 12 positioniert. Die Metalllichtbogenplatten 12 hören bei
einer nennenswerten Entfernung unter dem gegossenen Oberteil 24 auf
(15), um zu verhindern, dass ein Strom über die
Oberfläche
des gegossenen Oberteils 24 von einer Metalllichtbogenplatte 12 zur
nächsten Metalllichtbogenplatte 12 kriecht.
Die Ablenkplatten 18 erstrecken sich über den Oberteil der Lichtbogenplatten 12 und überlappen
mit den Lichtbogenplatten 12 um eine geeignete Distanz,
um zu verhindern, dass der Lichtbogen die oberen Kanten 14 der
Lichtbogenplatte er reicht, ohne sich auszudehnen und unter den isolierenden
Unterteilungsablenkplatten 18 vorbeiläuft. Die Anwesenheit der Ablenkplatten 18 eliminiert
das Auftreten einer Lichtbogenbildung über die oberen Kanten 14,
wobei dieser an einem Teil der Lichtbogenplatten vorbeiläuft, und
dies verringert stark das Auftreten einer Biegung der Lichtbogenplatten,
was anderenfalls die Folge wäre.
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Durch
Unterteilung der Austrittsentlüftungsöffnung 10 (1)
in einzelne Kanäle,
die zwischen den Metalllichtbogenplatten 12 beginnen, begünstigen
die isolierenden Unterteilungsablenkplatten 18 auch einen
starken Gasfluss und eine Lichtbogenbewegung in alle der Plattenintervalle
bzw. Plattenzwischenräume.
Diese gleichmäßige Verteilung
des Flusses und der Lichtbogenbildung zwischen dem oberen Teil und
dem unteren Teil des Lichtbogenschachtes 2 bringt eine
maximale Anwendung des Lichtbogenschachtvolumens, der Masse und
der Anzahl der Lichtbogenplatten 12 mit sich. Die hier
beschriebene Anordnung gestattet die Anwendung von vergleichsweise
weniger Metalllichtbogenplatten 12, die effektiver verwendet
werden, und zwar mit größeren Gasflussspalten
dazwischen.
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Beispiel 2
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Obwohl
vergleichsweise dickere Metalllichtbogenplatten 12 eingesetzt
werden können,
um in dem Fall, dass zwei oder mehr Lichtbogenplatten zueinander
hin gebogen werden, diese Verbiegung zu verringern, verhindert die
isolierende Unterteilungsablenkplatte 18 zwischen ihnen
einen Kontakt und hält
dadurch die effektive Kühloberfläche und
die Anzahl der Spannungsunterteilungen in dem Lichtbogenschacht 2 aufrecht.
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3 zeigt
einen weiteren Lichtbogenschacht 86, der in gewisser Weise ähnlich wie
der Lichtbogenschacht 2 der 1 ist. Der
Lichtbogenschacht 86 weist einen ersten Trag- oder Seitenteil 88,
einen zweiten Trag- oder Seitenteil 90, einen Austritts-
oder Oberteil 92, eine Entlüftungsöffnung 94, eine Vielzahl
von im Allgemeinen parallelen elektrisch leitenden Lichtbogenplatten 96,
die eine obere Lichtbogenplatte 98 mit einem Lichtbogenhorn 99 aufweisen,
und eine Vielzahl von isolierenden Unterteilungsgliedern auf, wie
beispielsweise Ablenkplatten 100. Der Lichtbogenschacht 86 weist
weiter ein Paar von Gasleitungskämmen 102, 104 auf
(wie am Besten in 13 gezeigt), und ein Paar von
Lichtbogenschachtgasableitungskeilen 106, 108 (wie
am Besten in den 6 und 14 gezeigt)
(beispielsweise, jedoch nicht einschränkend, aus einem geeigneten
isolierenden Material hergestellt, wie beispielsweise aus Polyester,
glasfaserverstärktem
Polyester, mit Keramik verstärktem
Polyester (beispielsweise mit Al2O3 verstärkt),
GPO3 (Rotglaspolyester)).
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Wie
am Besten in 4 gezeigt, weisen die ersten
und zweiten Seitenteile 88, 90 die jeweiligen Keile 106, 108 in
der Nähe
des oberen Teils 92 auf. Die Keile 106, 108 (14)
sind geeignet, um Gas zur Entlüftungsöffnung 94 des
oberen Teils 92 zu leiten oder abzuleiten. Die Keile 106, 108 weisen
eine Vielzahl von ersten oder oberen Nuten 110 auf, die geeignet
sind, um mit den isolierenden Unterteilungsablenkplatten 100 (3)
in Eingriff zu kommen und durch diese am Platz gehalten zu werden, und
eine Vielzahl von gegenüberliegenden
zweiten oder unteren Nuten 112, die geeignet sind, um mit den
Lichtbogenplatten 96 in Eingriff zu kommen und damit am
Platz gehalten zu werden.
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Die
Gasleitungskämme 102, 104 weisen auch
eine Vielzahl von Schlitzen oder Nuten 114 auf (wie am
Besten in 13 gezeigt), die geeignet sind, um
mit den Lichtbogenplatten 96 in Eingriff zu kommen und
von diesen am Platz gehalten zu werden. Die Gasleitungskämme 102, 104 sind
zumindest im Wesentlichen um die unteren Kanten 116, 118 (4)
der ersten und zweiten Seitenteile 88 bzw. 90 angeordnet.
Wie in 4 gezeigt, sind die Gasleitungskämme 102, 104 parallel
zu den jeweiligen unteren Kanten 116, 118 angeordnet.
Die Gasleitungskämme 102, 104 sind
aus einem geeigneten Lichtbogengasleitungsmaterial gemacht (beispielsweise,
jedoch ohne Einschränkung,
mit Zellulose verstärktes Melamin-Formaldehyd, Harnstoff
bzw. Harnstoffpolymere (CMF); einem geeigneten Isolator; mit Aluminiumoxyd-Trihydrat
gefülltes
bzw. verstärktes
Glaspolyester (ATH) und sie sind auf jeder Seite des (nicht gezeigten)
Lichtbogenkontaktes eingesetzt, um den Druck am Lichtbogenkontakt
zu steigern, um den daraus resultierenden Lichtbogen schneller in
die (nicht gezeigte) Lichtbogenkammer zu treiben, während sie
gleichzeitig gestatten, dass irgendwelche Lichtbögen, die an dem (nicht gezeigten)
bewegbaren Hauptkontakt (bewegbaren Hauptkontakten) vorhanden sind,
in die Lichtbogenkammer eintreten. Dies kühlt den Lichtbogen.
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Die
isolierenden Unterteilungsablenkplatten 100 der 3 sind
verriegelt mit den Nuten 110 der Keile 106, 108 der 14,
was verhindert, dass eine Route für einen Lichtbogen an den Lichtbogenplatten 96 vorbeiläuft, und
zwar durch Bypass bzw. Überleitung über die
isolierenden Unterteilungsablenkplatten 100. Das Verriegeln
der isolierenden Unterteilungsablenkplatten 100 mit solchen
Nuten 110 sieht auch eine zusätzliche Unterstützung gegen
den Zusammenbruch der Lichtbogenplatten 96 in Gruppen oder
gegen ein Versagen der Struktur des Lichtbogenschachtes 86 vor.
Dies bringt eine mechanische Unterstützung für die isolierenden Unterteilungsablenkplatten 100,
die sich nach oben in die Lichtbogenschachtentlüftungsöffnung 94 erstrecken,
wodurch auf jeden Fall eine Lichtbogenbildung über den Oberteilen der isolierenden
Unterteilungsablenkplatten 100 verhindert wird.
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5 zeigt
einen weiteren Lichtbogenschacht 120, der in gewisser Weise ähnlich wie
der Lichtbogenschacht 2 der 1 ist. Der
Lichtbogenschacht 120 weist einen ersten Trag- oder Seitenteil 122,
einen zweiten Trag- oder Seitenteil 124, einen Austritts-
oder Oberteil 126, eine Entlüftungsöffnung 128, eine Vielzahl
von im Allgemeinen parallelen elektrisch leitenden Lichtbogenplatten 130,
die eine obere Lichtbogenplatte 132 mit einem Lichtbogenhorn 133 aufweisen,
und eine Vielzahl von isolierenden Unterteilungsgliedern auf, wie
beispielsweise die Ablenkplatten 100 (wie am Besten in 4 gezeigt). Der
Lichtbogenschacht 120 weist weiter ein einzelnes "Lichtbogenschachtgasleitungszielzapfenglied" 134 auf.
Dieses Glied 134 hat im Allgemeinen eine U-Form, wobei
ein erster Schenkel 136 im Wesentlichen entlang der unteren
Kante 138 des ersten Tragteils 122 angeordnet
ist, wobei ein zweiter Schenkel 140 im Wesentlichen entlang
der unteren Kante 142 des zweiten Tragteils 124 angeordnet
ist, und wobei eine Basis 144 zwischen den ersten und zweiten Schenkeln 136, 140 und
zwischen den ersten und zweiten Tragteilen 122, 124 angeordnet
ist. Die Basis 144 ist in der Nähe des Lichtbogenhorns 133.
Die Schenkel 136, 140 weisen Laschen 145 auf,
die mit Öffnungen 145a der Tragteile 122, 124 in
Eingriff kommen, wie bei dem Schenkel 136 und dem Tragteil 122 gezeigt.
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7 zeigt
eine Lichtbogenlaufplatte 146, die zur Anwendung mit den
Lichtbogenschächten 2, 86, 120 geeignet
ist. Benachbarte Paare von Lichtbogenplatten 146 (wobei
eine der zwei Lichtbogenplatten 146 in durchgezogener Linie
in 7 gezeigt ist, und wobei die andere in gestrichelter
Linie gezeigt ist) haben Schlitze 148 darin, und zwar mit
Enden 149, die zu gegenüberliegenden
der ersten und zweiten (nicht gezeigten) Tragteilen (beispielsweise 4, 6 in 1)
gerichtet sind. Dies tendiert dazu, den Lichtbogen von der unteren
linken Seite zur oberen rechten Seite in 7 zu ziehen.
Es wird der Lichtbogen auch weiter auf einer (bezüglich 7)
geraden vertikalen Linie (nicht gezeigt) gestreckt. Für jedes
der Lichtbogenplattenpaare hat jede der Lichtbogenplatten 146 eine
erste Breite 150 auf einer Seite 151 benachbart
zu einem der ersten und zweiten Tragteile und eine zweite kleinere
Breite 152 auf der gegenüberliegenden Seite 153 benachbart
zu dem anderen der ersten und zweiten Tragteile. Die Seite 153 mit der
kleineren Breite 152 ist in der Nähe des Endes 149 des
Schlitzes 148 angeordnet.
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Beispiel 3
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Der
Unterschied der Breiten 150, 152 kann beispielsweise
0,1 Inch sein. Dieser Unterschied sieht einen Spalt vor, der die
Beabstandung der Vorderkantenplatte verdoppelt, wodurch es einfacher
für einen
Lichtbogen gemacht wird, wenn er an den äußeren Kontaktarmen ausgebildet
wird, in die Lichtbogenplatten 12 einzutreten. Ein größerer Lichtbogenplattenabstand
sieht weniger Widerstand gegen eine Lichtbogenbewegung vor als eng
beabstandete Lichtbogenplatten. In anderer Weise könnte der Lichtbogen
an der vorderen Kante "stocken" und auf der Oberfläche laufen.
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9–12 zeigen
weitere gegossene Oberteile 154, 156, 158, 160 für Lichtbogenschächte, die
in gewisser Weise ähnlich
sind wie der gegossene Oberteil 24 der 8.
Hier ist anstelle der einzelnen Entlüftungsöffnung 28 der 8 eine
Vielzahl von Entlüftungsöffnungen 162, 164, 166, 168 in
den jeweiligen gegossenen Oberteilen 154, 156, 158, 160 vorgesehen.
In diesen Beispielen ist die obere Kante 14 der Lichtbogenplatten 12 (2)
unter den Entlüftungsöffnungen 162, 164, 166, 168 um
eine Distanz 170 (2) versetzt,
während
die obere Kante 20 der isolierenden Unterteilungsglieder 18 (1)
unter den Entlüftungsöffnungen 162, 164, 166, 168 um eine
zweite Distanz 172 (1) versetzt
ist, die kleiner als die erste Distanz 170 ist. Beispielsweise
kann die obere Kante 20 der isolierenden Unterteilungsglieder 18 (1)
mit der Oberfläche 174 (in
der Zeichnung in gestrichelter Linie gezeigt) der gegossenen Oberteile 154, 156, 158, 160 in
Eingriff stehen oder nahe dieser sein.