EP0387761B1 - Selbstschalter, insbesondere Leitungsschutzschalter - Google Patents

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EP0387761B1
EP0387761B1 EP90104653A EP90104653A EP0387761B1 EP 0387761 B1 EP0387761 B1 EP 0387761B1 EP 90104653 A EP90104653 A EP 90104653A EP 90104653 A EP90104653 A EP 90104653A EP 0387761 B1 EP0387761 B1 EP 0387761B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
arc
pillars
webs
switch according
contact
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP90104653A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0387761A2 (de
EP0387761A3 (de
Inventor
Werner Dipl.-Ing. Ostermann
Jürgen Dipl.-Ing. Orzechowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Priority claimed from DE19904007606 external-priority patent/DE4007606A1/de
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication of EP0387761A3 publication Critical patent/EP0387761A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/346—Details concerning the arc formation chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker according to the preamble of claim 1, in particular a miniature circuit breaker in a narrow construction cf. e.g. FR 25 75 861 B1.
  • switches with specially designed quenching chambers are known in a variety of designs.
  • the previously known switches contain an arc chamber with extinguishing plates assigned to the contact point within their insulating material housing in order to effectively extinguish the switching arc which arises in the event of a short-circuit shutdown.
  • a circuit breaker with integrated arcing means in the prechamber area consist of oppositely formed rows of ribs on the housing inner walls of the arc chamber.
  • a central channel remains between the rows of ribs, which have a tree-like structure or can also be formed as individual straight walls.
  • they are surrounded by grooves or notches, which in turn contain a deionized cold gas reserve and are intended to ensure gas recirculation in the direction of the contact zone when switched off.
  • the rib rows which are located freestanding in the middle of the prechamber area, only widen the creepage distance between the contacts, without the arc and the arc gases being guided in a targeted manner.
  • the shape and position of the grooves are essentially matched to the fact that a uniform thickness of the ribs is maintained in order to exclude cavities and unevenness in the housing parts. Design and press engineering measures are therefore in the foreground when designing the rib rows of this switch. Optimized gas recirculation and a rapid discharge of the switching arc from the contact point into the quenching plates, however, are not guaranteed with such a quenching chamber.
  • the invention has for its object to simplify the quenching chamber within its prechamber area in a self-switch of the aforementioned type, and to provide improved arc guidance and to bring about a particularly low flow resistance in the prechamber space, so that a quick and safe flow of the switching arc from the contact point into the Extinguishing sheet stack is ensured.
  • the design of the quenching chamber according to the invention is advantageous in that the switching arc, driven by the magnetic field of the arc guiding rails, is narrowly delimited between the protruding upper sides of webs which are closely adjacent there and from the end faces of a plurality of columns or pegs arranged in a distributed manner in the prechamber space and runs in a narrow gap.
  • this results in high arc acceleration with low gas pressure.
  • the drive effect of the gas-emitting material of the webs and columns is used in a targeted manner in order to exert an additional drive on the arc. With closed side panels, however, this effect is usually too strong.
  • the gas pressure arising in front of the migrating arc can relax in the spaces between the columns, so that the switching arc finds only a slight flow resistance in the direction of the quenching plates and can therefore run quickly and safely from the contact point.
  • any backward pressure difference in front of and behind the arc is effectively compensated for by backflow of the gases between the columns.
  • This pressure equalization also ensures good deionization of the area at risk of ignition at the contact point behind the arc.
  • the web-like sealing walls enlarge the creepage distances at the contact point. Since the web edges are only slightly loaded by the arc, there is a high insulation resistance even when the contacts are open.
  • the narrow circuit breaker has a housing (1) composed of two housing shells (1a, 1b), which accommodates a switching and release mechanism (2), which is only indicated, in the upper part.
  • the housing (1) made of thermosetting or thermoplastic molding compound is predominantly designed as an extinguishing chamber (3), which is largely filled with an extinguishing sheet stack (4) arranged parallel to the bottom surface (1c) of the switch.
  • the depth of the Extinguishing chamber between their at the inner side surfaces (3a, 3b) is predetermined, based on the standardized switch width, by the outer walls of the housing (1a ', 1b') in the wall thickness that is customary in terms of production technology.
  • arc guiding rails (6) and (7) which in turn are in the area a contact arrangement (5) located in the prechamber space (3c) of the arcing chamber.
  • the contact point with a single break in the funnel-shaped prechamber space (3c) on the right upper edge of the quenching chamber consists of a fixed contact piece (5a) which is connected to an output terminal (11) via current-carrying parts (10a) and a trigger coil (10), and one by one Fixed axis swiveling contact lever (5b). This is connected to an input terminal (13) via movable lines (12a, 12b) with the inclusion of a thermal release (12) and pivots counterclockwise when it is switched off.
  • Fixed contact piece (5a) and contact lever (5b) form an approximately U-shaped current loop at the actual contact point of contact together with their current leads. which is oriented perpendicular to the direction of the extinguishing plates (4a).
  • the individual quenching plates have an approximately V-shaped incision (4b) on their front side facing the pre-chamber space (3c) and improve the arc run-in and cover the entire open cross-section of the pre-chamber space, which is mainly enclosed by wall parts (1e), with the front contour formed in this way from. Only a recess required for the pivoting movement of the contact lever (5b) is recessed in the wall parts (1e), so that the prechamber space (3c) in connection with the arc guide rails (6, 7) is designed to be almost pressure-tight to the switching and triggering mechanism.
  • the upper web (3d) is tight on the fixed contact piece (5a) and follows its contact horn (5a ') on the side facing the prechamber space up to the quenching chamber wall in the area of the upper arc runner (6). Together they include Crosspieces (3d) of both housing shells the fixed contact piece on the contact side and on both narrow sides such that in the middle between the crosspieces (3d) practically only a gap corresponding to the width of the contact lever (5b) remains free along the arcing horn (5a ').
  • Another main feature of the invention is a plurality of columns or pins (3f) arranged in the prechamber space (3c) - still referred to only as columns - which are arranged approximately evenly distributed in the free cross section between the webs (3d, 3e).
  • the columns (3f) which are round or square in cross-section, have an approximately equal distance from the webs (3d, 3e) and from one another and each extend from the side surfaces (3a, 3b) to almost the pivoting plane of the contact lever (5b), see above that only a narrow gap between their end faces (3f ') continuously remains free.
  • the columns (3f) are preferably arranged in a slight zigzag offset to a middle ideal line between the two webs (3d, 3e) from the contact area in the direction of the fire-extinguishing sheet end faces, but can also be arranged directly in a row on this ideal line. Ideally, only two columns are arranged in the funnel-shaped area directly in front of the quenching plates (4a) (FIG. 1, FIG. 3). According to the exemplary embodiment, seven columns (3f) are formed on each housing half-shell (1a, 1b) directly during the manufacture of the housing parts, the columns preferably being slightly frustoconical in shape with an average diameter of approximately 2 mm and a height of approximately 6 mm.
  • the arrangement of the columns (3f) is of the named ones Criteria with dependent.
  • the number of pillars on each housing part will essentially depend on the size of the prechamber space, while their position should be distributed as evenly as possible between the contact point area and the quenching plate end faces.
  • the column groups are in the two housing shells arranged offset to a gap, as indicated in particular in FIG. 2.
  • the existing expansion space and the flow channels around the columns also ensure a lower gas pressure, which in turn reduces the ion concentration and reduces the risk of reignitions behind the arc.
  • the space behind the fixed contact piece (5a) can serve as a kind of buffer and as a cooling air mass reserve, if the web (3d) that surrounds the contact horn up to the upper arc runner (6) ends approximately with the top of the contact point - this leaves between the end of the contact point Web (3d) and the wall part (1e) a cross-flow channel (8 '), which enables pressure equalization above the contact point to the actual antechamber (3c).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Selbstschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere einen Leitungsschutzschalter in Schmalbauweise vgl. z.B. FR 25 75 861 B1.
  • Derartige Schalter mit besonders gestalteten Löschkammern sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Beispielsweise sei auf die Gegenstände der DE-PS 1 185 269 sowie DE-PS 1 185 274 verwiesen. Die vorbekannten Schalter enthalten innerhalb ihres Isolierstoffgehäuses eine der Kontaktstelle zugeordnete Lichtbogenkammer mit Löschblechen, um den bei einer Kurzschlußabschaltung entstehenden Schaltlichtbogen wirkungsvoll zu löschen.
  • Weiterentwicklungen dieser Kammergrundformen sind z. B. in der DE 27 16 619 B1, DE 33 37 562 A1, EP 0 123 090 B1, EP 0 158 124 A2 und EP 0 251 160 A2 beschrieben. All diesen Löscheinrichtungen ist gemeinsam, daß sie mehrere auf Abstand nebeneinander angeordnete Löschbleche und zwei quer davor die Kontaktanordnung flankierende Isolierstoffplatten im sogenannten Vorkammerbereich aufweisen. Die meist aus Keramik oder auch einem Kunststoff bestehenden Isolierstoffplatten sind jeweils mit Abstand zu den Gehäuseaußenwänden angeordnet. Dadurch ist eine Umströmung der Platten durch Lichtbogengase bzw. ein Druckausgleich möglich.
  • Von Nachteil bei diesen Löscheinrichtungen sind die beiden zusätzlichen Isolierstoffplatten, die außer den Teilekosten auch einen entsprechenden Montageaufwand erfordern. Zudem besteht erhebliche Bruchgefahr, wenn Keramikplatten beim Verschließen der Gehäuseteile nicht exakt eingelegt sind oder verrutschen. Funktionsstörungen des Schalters durch im Gehäuse herumfliegende Bruchstücke der Isolierstoffplatten können daher leicht die Folge sein.
  • Um die Isolierstoffplatten einzusparen, ist es bereits aus der eingangs genannten FR 25 75 861 B1 bekannt, einen Leitungsschutzschalter mit integrierten Lichtbogenführungsmitteln im Vorkammerbereich zu versehen. Diese bestehen aus gegenüberliegend angeformten Rippenreihen an den Gehäuseinnenwänden der Lichtbogenkammer. Zwischen den Rippenreihen, die eine baumartige Struktur aufweisen oder auch als einzelne gerade Wände ausgebildet sein können, verbleibt ein zentraler Kanal. Je nach Formgebung der Rippen sind diese von Nuten oder Kerben umgeben, die ihrerseits eine entionisierte kalte Gasreserve beinhalten und bei einer Abschaltung eine Gasrückführung in Richtung der Kontaktzone gewährleisten sollen. Die etwa mittig im Vorkammerbereich freistehend angeordneten Rippenreihen verbreitern lediglich den Kriechweg zwischen den Kontakten, ohne daß es zu einer gezielten Führung des Schaltlichtbogens und auch der Lichtbogengase kommt. Dabei sind Form und Lage der Nuten im wesentlichen darauf abgestimmt, daß eine gleichmäßige Dicke der Rippen eingehalten wird, um Lunker sowie Unebenheiten der Gehäuseteile auszuschließen. Formgestalterische sowie preßtechnische Maßnahmen stehen also bei der Ausbildung der Rippenreihen dieses Schalters im Vordergrund. Eine optimierte Gasrückführung sowie ein schneller Ablauf des Schaltlichtbogens von der Kontaktstelle in die Löschbleche sind hingegen bei einer derartigen Löschkammer nicht gewährleistet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Selbstschalter der vorgenannten Art die Löschkammer innerhalb ihres Vorkammerbereiches zu vereinfachen, und eine verbesserte Lichtbogenführung zu schaffen sowie einen besonders niedrigen Strömungswiderstand im Vorkammerraum herbeizuführen, so daß ein schneller und sicherer Ablauf des Schaltlichtbogens von der Kontaktstelle in den Löschblechstapel sichergestellt ist.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Selbstschalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Löschkammer ist insofern vorteilhaft, als der Schaltlichtbogen vom magnetischen Feld der Lichtbogenlaufschienen angetrieben zwischen vorstehenden Oberseiten dort dicht anliegender Stege sowie von Stirnflächen mehrerer im Vorkammerraum verteilt angeordneter Säulen bzw. Zapfen seitlich eng begrenzt wird und in einem schmalen Spalt abläuft. Damit entsteht neben einer besseren Lichtbogenführung eine hohe Lichtbogenbeschleunigung bei geringem Gasdruck. Zugleich wird die Antriebswirkung des gasabgebenden Materials der Stege und Säulen gezielt genutzt, um einen zusätzlichen Antrieb auf den Lichtbogen auszuüben. Bei geschlossenen Seitenplatten ist diese Wirkung hingegen meist schon zu stark. Ferner kann sich der vor dem wandernden Lichtbogen entstehende Gasdruck in den Freiräumen zwischen den Säulen entspannen, so daß der Schaltlichtbogen nur einen geringen Strömungswiderstand in Richtung der Löschbleche vorfindet und somit schnell und sicher von der Kontaktstelle ablaufen kann. Bei der Lichtbogenwanderung wird durch Rückströmung der Gase zwischen den Säulen eine eventuell hemmende Druckdifferenz vor und hinter dem Lichtbogen wirksam ausgeglichen. Dieser Druckausgleich sorgt zugleich für eine gute Entionisierung des neuzündungsgefährdeten Bereiches an der Kontaktstelle hinter dem Lichtbogen. Des weiteren vergrößern die stegartigen Abdichtungswände die Kriechwege an der Kontaktstelle. Da die Stegkanten nur geringfügig durch den Lichtbogen belastet werden, ergibt sich auch bei geöffneten Kontakten eine hohe Isolationsfestigkeit. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht zusätzlich darin, daß sich die hohe Lichtbogengeschwindigkeit und der geringe Gasdruck im Vorkammerraum nebst den vorbeschriebenen Wirkungen durch unmittelbare Anformung der Säulen und auch der Abdichtungswände bei der Herstellung der Gehäuseteile aus einem Duroplast oder Thermoplast und damit kostenneutral erzielen lassen. Durch Wegfall der beiden bisher meist üblichen Isolierstoffplatten im Vorkammerbereich ergibt sich so insgesamt eine erhebliche Kostenersparnis.
  • Anhand der Zeichnung ist die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt vereinfacht einen Leitungsschutzschalter mit im Bereich der Löschkammer geöffneter oberer Gehäuseschale, während in
    Fig. 2
    ein Schnitt durch die Löschkammer gemäß Linie II-II der Fig. 1 wiedergegeben ist. In
    Fig. 3
    ist in einer perspektivischen Ansicht der erfindungswesentliche Löschkammerbereich einer Gehäusehalbschale gezeigt, während
    Fig. 4
    in einer schematisierten Explosivdarstellung die Innenkonturen der beiden voneinander getrennten Gehäusehalbschalen im Bereich der Löschkammer zeigt.
  • Der Leitungsschutzschalter in Schmalbauweise hat ein aus zwei Gehäuseschalen (1a, 1b) zusammengesetztes Gehäuse (1), das im oberen Teil einen lediglich angedeuteten Schalt- und Auslösemechanismus (2) aufnimmt. Im darunter befindlichen Sockelbereich ist das aus duroplastischer oder thermoplastischer Formmasse hergestellte Gehäuse (1) überwiegend als Löschkammer (3) ausgebildet, die größtenteils mit einem parallel zur Bodenfläche (1c) des Schalters angeordneten Löschblechstapel (4) ausgefüllt ist. Die Tiefe der Löschkammer zwischen ihren bei den inneren Seitenflächen (3a, 3b) ist dabei ausgehend von der standardisierten Schalterbreite durch Gehäuseaußenwände (1a′, 1b′) in herstellungstechnisch üblicher Wanddicke vorbestimmt.
  • Der in die Löschkammer eingelegte, mit seinen linksseitigen schmalen Stirnflächen an einer mit Ausblasöffnungen versehenen Gehäusewand (1d) anliegende Löschblechstapel (4) ist jeweils auf seiner oberen und unteren Längsseite durch Lichtbogenlaufschienen (6) bzw. (7) begrenzt, die ihrerseits in den Bereich einer im Vorkammerraum (3c) der Löschkammer befindlichen Kontaktanordnung (5) gerichtet sind. Mit beispielsweise neun nebeneinander auf Abstand angeordneten Löschblechen (4a) aus ferromagnetischem Werkstoff füllt der Löschblechstapel zwischen beiden inneren Seitenflächen (3a, 3b) den kastenförmigen Teil der Löschkammer seitlich des Vorkammerraumes (3c) völlig aus und ist dort in nicht näher dargestellter Weise unverrückbar gehalten.
  • Die am rechten oberen Rand der Löschkammer im etwa trichterförmigen Vorkammerraum (3c) angeordnete Kontaktstelle mit Einfachunterbrechung besteht aus einem Festkontaktstück (5a) welches über Stromführungsteile (10a) und eine Auslösespule (10) mit einer Ausgangsklemme (11) verbunden ist, und einem um eine gehäusefeste Achse schwenkbaren Kontakthebel (5b). Dieser steht über bewegliche Leitungen (12a, 12b) unter Einbindung eines thermischen Auslösers (12) mit einer Eingangsklemme (13) in Verbindung und schwenkt bei einem Abschaltvorgang im Gegenuhrzeigersinn. Festkontaktstück (5a) und Kontakthebel (5b) bilden an der eigentlichen Kontaktberührungsstelle zusammen mit ihren Stromzuleitungen eine etwa U-förmige Stromschleife, die senkrecht zur Richtung der Löschbleche (4a) orientiert ist. Die einzelnen Löschbleche haben an ihrer dem Vorkammerraum (3c) zugekehrten Stirnseite einen den Lichtbogeneinlauf verbessernden, etwa V-förmigen Einschnitt (4b) und decken mit der so gebildeten Stirnkontur den gesamten offenen Querschnitt des zu den übrigen Gehäusebereichen überwiegend durch Wandteile (1e) umschlossenen Vorkammerraumes ab. Lediglich eine für die Schwenkbewegung des Kontakthebels (5b) erforderliche Ausnehmung ist in den Wandteilen (1e) ausgespart, so daß der Vorkammerraum (3c) in Verbindung mit den Lichtbogenleitschienen (6, 7) zum Schalt- und Auslösemechanismus hin nahezu druckdicht ausgebildet ist.
  • Von wesentlicher Bedeutung sind jeweils zwei im Vorkammerraum (3c) auf beiden Seitenflächen (3a, 3b) zur Gehäusemitte prismatisch vorstehende, schmale Stege (3d, 3e), die im Normalfall einen Rechteckquerschnitt aufweisen, aber auch trapezförmig oder stufenförmig ausgebildet sein können. Sie sind direkt an beiden Gehäuseschalen (1a, 1b) vom Grund der Außenwände (1a′, 1b′) bis etwa zur Schwenkebene des beweglichen Kontakthebels (5b) angeformt und enden mit ihrer Oberseite vorzugsweise in gleichhohem Abstand von den Seitenflächen. In Löschkammerebene, d. h. in Zeichnungsebene der Fig. 1, verlaufen die etwa gleichmäßig breiten Stege (3d, 3e) jedoch in unterschiedlicher Bogenform, und zwar vom Bereich der Kontaktanordnung bis zur Stirnkontur des Löschblechstapels.
  • Dabei liegt der obere Steg (3d) am Festkontaktstück (5a) eng an und folgt dessen Kontakthorn (5a′) auf der dem Vorkammerraum zugekehrten Seite bis an die Löschkammerwand im Bereich der oberen Lichtbogenlaufschiene (6). Zusammen umfassen die Stege (3d) beider Gehäuseschalen das Festkontaktstück an der Kontaktseite sowie auf beiden Schmalseiten derart, daß in der Mitte zwischen den Stegen (3d) praktisch nur ein Spalt entsprechend der Breite des Kontakthebels (5b) entlang des Lichtbogenhorns (5a′) freibleibt.
  • Vergleichbares gilt für den Steg (3e) entlang der unteren Lichtbogenlaufschiene (7). Diese ist ebenfalls an den Längskanten zum Vorkammerraum (3c) hin beiderseits durch Stege (3e) eng eingefaßt, so daß auch hier nur ein etwa kontakthebelbreiter Spalt freibleibt, der zur Fußpunktbildung des Schaltlichtbogens (9) dient. Durch die Oberseiten der Stege (3d, 3e) eingeengt kann so der Lichtbogen innerhalb des Spaltes in den Löschblechstapel einlaufen. Eine geringfügig vorstehende Sicke (7′) auf der unteren Lichtbogenlaufschiene in Nähe des Spaltes unterstützt die geradlinige Laufrichtung des Lichtbogenfußpunktes zusätzlich. Positiv beeinflußt wird der Antrieb des Lichtbogens außerdem von den durch die Stege (3e) seitlich verdeckten Teilen der breiteren, ferromagnetischen Lichtbogenlaufschiene (7), da der größere Materialquerschnitt die lichtbogenantreibende Wirkung verbessert.
  • Ein weiteres Hauptmerkmal der Erfindung sind mehrere im Vorkammerraum (3c) angeordnete Säulen oder auch Zapfen (3f) - weiterhin nur als Säulen bezeichnet - die im freien Querschnitt zwischen den Stegen (3d, 3e) etwa gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die im Querschnitt runden oder auch eckigen Säulen (3f) haben dabei zu den Stegen (3d, 3e) sowie untereinander einen etwa gleichgroßen Abstand und reichen jeweils von den Seitenflächen (3a, 3b) bis nahezu an die Schwenkebene des Kontakthebels (5b), so daß lediglich ein schmaler Spalt zwischen ihren Stirnflächen (3f′) durchgehend freibleibt. Die Stirnflächen beider Säulengruppen flankieren dadurch einen an der Kontaktstelle gezogenen Schaltlichtbogen (9) in Verbindung mit den vorzugsweise gleichhohen Stegen (3d, 3e) seitlich eng, während seine Fußpunkte auf dem Kontakthorn (5a′) sowie den Lichtbogenlaufschienen (6, 7) auseinandergezogen und aus dem Kontaktbereich in Richtung des Löschblechstapels (4) beschleunigt angetrieben werden. (Lichtbogenpos. 9′,9˝)
  • Die Säulen (3f) sind vorzugsweise in einem leichten Zickzackversatz zu einer mittleren Ideallinie zwischen den beiden Stegen (3d, 3e) vom Kontaktstellenbereich in Richtung der Löschblechstirnseiten angeordnet, können aber auch direkt in Reihe auf dieser Ideallinie angeordnet sein. Lediglich in dem sich trichterförmig erweiternden Bereich direkt vor den Löschblechen (4a) sind idealerweise zwei Säulen angeordnet (Fig. 1, Fig. 3). Auf jeder Gehäusehalbschale (1a, 1b) sind gemäß Ausführungsbeispiel sieben Säulen (3f) unmittelbar bei der Herstellung der Gehäuseteile mit angeformt, wobei die Säulen bevorzugt leicht kegelstumpfförmig mit einem mittleren Durchmesser von etwa 2 mm und einer Höhe von etwa 6 mm ausgebildet sind. Da bei Leitungsschutzschaltern aufgrund der Form der Kontaktanordnung und ihrer Lage zu den Lichtbogenlaufschienen einerseits sowie der Anzahl der Löschbleche und ihrer Anordnung in der Löschkammer andererseits verschiedene technisch sinnvolle Lösungen für die Gestaltung des Vorkammerraumes möglich sind, ist die Anordnung der Säulen (3f) von den genannten Kriterien mit abhängig. Die Anzahl der Säulen auf jedem Gehäuseteil wird dabei im wesentlichen von der Größe des Vorkammerraumes abhängen, während sie in ihrer Lage möglichst gleichmäßig verteilt zwischen dem Kontaktstellenbereich und den Löschblechstirnseiten angeordnet sein sollten. Idealerweise sind die Säulengruppen in den beiden Gehäusehalbschalen jeweils auf Lücke versetzt angeordnet, wie insbesondere in Fig. 2 angedeutet ist. So wird trotz enger Führung des Schaltlichtbogens (9) die auf ihn wirkende Reibung durch die Säulen (3f) vermindert, da praktisch beim Ablaufen des Lichtbogens jeweils nur eine Stirnfleche der beiden Säulengruppen im Wechsel wirksam ist.
  • Unabhängig von Anzahl, Größe und Lage der Säulen nehmen diese etwa eine Grundfläche zwischen 5 und 15 % der zwischen den Stegen (3d, 3e) verbleibenden Fläche des Vorkammerraumes ein, so daß um die Säulen (3f) Strömungskanäle (8) offenbleiben, die von den als Abdichtungswände wirkenden Stegen und Wandteilen (3d, 3e, 1e) zum übrigen Schalter hin abgeschottet sind. Aufgrund des geringen Volumens der Säulen (3f) im Verhältnis zum gesamten Vorkammerraum ergibt sich somit ein optimal großer Gasexpansionsraum, obwohl der Lichtbogen eng geführt und daher seine Stromdichte möglichst groß gehalten wird. Der daraus resultierende hohe elektrodynamische Antrieb sowie die praktisch vernachlässigbare Reibung an den Stirnflächen der Säulen bewirken einen sicheren und schnellen Ablauf des Schaltlichtbogens von der Kontaktstelle in den Löschblechstapel. Der vorhandene Expansionsraum und die Strömungskanäle um die Säulen sorgen zugleich für einen geringeren Gasdruck, der wiederum die Ionenkonzentration herabsetzt und die Gefahr von Neuzündungen hinter dem Lichtbogen eindämmt. Als eine Art Puffer sowie als kühlende Luftmassenreserve kann dabei der Raum hinter dem Festkontaktstück (5a) dienen, wenn der das Kontakthorn bis zur oberen Lichtbogenlaufschiene (6) einfassende Steg (3d) etwa mit der Oberseite der Kontaktstelle endet - Dadurch verbleibt zwischen dem Ende des Steges (3d) und dem Wandteil (1e) ein Querströmungskanal (8′), der einen Druckausgleich oberhalb der Kontaktstelle zum eigentlichen Vorkammerraum (3c) hin ermöglicht.
  • Die vorbeschriebene und in den Zeichnungsfiguren dargestellte Anordnung der Säulen sowie die gesamte Gestaltung des Vorkammerraumes für einen Leitungsschutzschalter kann unter Berücksichtigung der genannten Kriterien ebenso für andere Selbstschalter Verwendung finden. Hierbei wird der Fachmann die Säulen und Stege an die räumlichen Abmessungen der Löschkammer und des Vorkammerraumes im Einzelfall anpassen müssen, ohne den Rahmen der Ansprüche zu verlassen.

Claims (15)

  1. Selbstschalter mit einem aus Isolierstoff hergestellten, den Schaltmechanismus (2) aufnehmenden Gehäuse (1) und mit einer vom Gehäuse umschlossenen Löschkammer (3), welche einen die Kontaktanordnung (5) flankierenden Vorkammerraum (3c) mit vom Gehäuse vorstehenden darin integrierten Lichtbogenführungsmitteln (3f) zum Einlaufen des Schaltlichtbogens (9,9′,9˝) von der Kontaktstelle in einen Lichtbogenlöschbereich, insbesondere einen Löschblechstapel (4) aufweist, der seinerseits den von der Kontaktanordnung (5) zu den Löschblechen (4) sich trichterförmig erweiternden, mit Lichtbogenlaufschienen (5a′,6,7) versehenen Vorkammerraum (3c) an der der Kontaktstelle abgekehrten Seite abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorkammerraum (3c) auf zumindest einer Seitenfläche der etwa parallel zur Ebene der Kontaktöffnungsbewegung des Kontakthebels (5b) befindlichen inneren Seitenflächen (3a, 3b) des Gehäuses (1), beginnend etwa an der Kontaktanordnung (5) und von dort entlang der Lichtbogenlaufschienen (5a′ 6, 7) anliegende Stege (3d, 3e) aus Isolierstoff angeordnet sind, die die Lichtbogenlaufschienen (5a′, 6, 7) bis auf einen Spalt in der Kontaktöffnungsebene zum Vorkammerraum (3c) hin einfassen und zugleich Abdichtungswände zum Schaltmechanismus (2) bilden, und daß im verbleibenden Strömungskanal (8) des Vorkammerraumes (3c) zwischen den Abdichtungswänden (3d, 3e; 1e) mehrere vom Grund der Seitenflächen (3a, 3b) in Richtung der Kontaktöffnungsebene vorstehende Säulen bzw. Zapfen (3f) etwa gleichmäßig verteilt derart angeordnet sind, daß sie mit ihren Stirnflächen (3f′) und im Zusammenwirken mit den Stegen (3d, 3e) eine enge seitliche Führung des Schaltlichtbogens (9) bei geringer Berührungsfläche bewirken und daß zwischen den Säulen bzw. Zapfen (3f) trotz der engen Führung ein großer Gasexpansionsraum verbleibt.
  2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen (3f) innerhalb des Strömungskanals (8) zwischen den Abdichtungswänden (3d, 3e, 1e) sowie untereinander derart verteilt angeordnet sind, daß um ihre Fußpunkte denkbare Kreise von etwa gleichem Durchmesser sowohl miteinander benachbart, als auch mit den Abdichtungswänden umfangsseitig jeweils tangieren.
  3. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen (3f) ungefähr im gleichgroßen Abstand in einer Reihe punktuell hintereinander angeordnet sind.
  4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen (3f) mit ihren Fußpunkten auf einer ideellen Bogenlinie etwa in der Mitte zwischen den gekrümmt verlaufenden Stegen (3d, 3e) angeordnet sind.
  5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen (3f) mit ihren Fußpunkten in der Art einer Zick-Zack-Linie auf den Seitenflächen (3a, 3b) nahezu gleichmäßig verteilt zwischen den Stegen (3d, 3e) im Strömungskanal (8) angeordnet sind.
  6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen (3f) der einen Seitenfläche (3a) gegenüber denen der anderen Seitenfläche (3b) des Gehäuses (1) jeweils auf Lücke versetzt angeordnet sind.
  7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen (3f) einer Seitenfläche (3a bzw. 3b) jeweils höhengleich mit den zugehörigen Stegen (3d, 3e) ausgebildet sind und in einer Ebene befindliche Stirnflächen (3f′) aufweisen.
  8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3d, 3e) und auch die Säulen (3f) bei der Herstellung der Gehäuseteile (1a, 1b) unmittelbar angeformt sind.
  9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise zwischen fünf und neun Säulen (3f) auf jeder Seitenfläche (3a bzw. 3b) innerhalb des Vorkammerraumes (3c) angeordnet sind.
  10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß von der Gesamtfläche des Strömungskanals (8) zwischen den Abdichtungswänden (Stege 3d, 3e, Wandteile 1e) etwa 5 bis 15 % durch die Grundflächen der Säulen (3f) bedeckt ist.
  11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen (3f) rund oder auch eckig ausgebildet sind und einen Durchmesser bzw. eine Seitenlänge von etwa 2 mm aufweisen.
  12. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen (3f) beiderseits der Kontaktöffnungsebene jeweils eine Höhe von ungefähr 6 mm aufweisen.
  13. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen (3f) mit einer Konizität von etwa 10° in Richtung der Kontaktöffnungsebene verjüngt ausgebildet sind.
  14. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen den Stirnflächen (3f′) der Säulen (3f) bzw. den Oberseiten der Stege (3d, 3e) beider Halbschalen (1a, 1b) des Gehäuses (1) eine Breite von ungefähr 3 mm aufweist.
  15. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3d, 3e) zur Positionierung und Halterung einerseits des Festkontaktstücks (5a) nebst Kontakthorn (5a′) und andererseits der unteren Lichtbogenlaufschiene (7) ausgebildet sind.
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