EP0489986B1 - Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem isolierenden Koppelglied und einem Isolierschirm - Google Patents

Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem isolierenden Koppelglied und einem Isolierschirm Download PDF

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EP0489986B1
EP0489986B1 EP90250313A EP90250313A EP0489986B1 EP 0489986 B1 EP0489986 B1 EP 0489986B1 EP 90250313 A EP90250313 A EP 90250313A EP 90250313 A EP90250313 A EP 90250313A EP 0489986 B1 EP0489986 B1 EP 0489986B1
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EP
European Patent Office
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insulating
insulating panel
power switch
low voltage
voltage power
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EP90250313A
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English (en)
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EP0489986A1 (de
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Johannes Dipl.-Ing. Banghard
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Priority to EP90250313A priority patent/EP0489986B1/de
Priority to JP3350362A priority patent/JPH04315714A/ja
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • 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
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    • H01H2009/305—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts including means for screening for arc gases as protection of mechanism against hot arc gases or for keeping arc gases in the arc chamber
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/38—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts

Definitions

  • the invention relates to a low-voltage circuit breaker with a contact arrangement comprising a fixed contact unit and a movable contact unit interacting with it, and with a drive device having a selector shaft, wherein a crank arm fastened to the selector shaft and the movable contact unit are articulated to one another by at least one insulating coupling element and an insulating shield sitting on the coupling element in the switched-off state of the circuit breaker covers an opening for the coupling elements in a first insulating plate.
  • a circuit breaker of this type is known from DE-C-29 05 854.
  • the insulating shield is designed as a fixed component of the coupling element, while the first insulating wall is part of a shell-like insulating component that separates the drive device from the contact arrangement.
  • the interaction between the insulating shield and the insulating plate results in a seal between the switching chamber of the circuit breaker and the space accommodating the drive device, in order to prevent ionized gases from escaping from the switching chamber during the switching process and in this way to prevent electrical flashovers.
  • a similarly acting arrangement according to DE-A-35 40 655 contains, instead of a solid insulating screen formed in one piece with the coupling member, a relatively thin, plate-shaped insulating screen which has a lower mass than a one-piece molded insulating screen and, because of its lower mass, reduces the energy requirement when switching .
  • the insulating screen lies against its edges engaging or delimiting strips or stop surfaces and brings about the desired sealing in this position.
  • the shielding effect of the known arrangements consisting of insulating shield and insulating plate is no longer sufficient when a circuit breaker is to be used at a nominal voltage which is above the z. At present, the usual value of a maximum of 660 V. Proceeding from this, the object of the invention is to make circuit breakers of the type mentioned usable for a significantly higher voltage level, for example 1000 V, in principle with the same structure and without increasing their dimensions.
  • the invention solves this problem starting from a circuit breaker of the type mentioned in that a second insulating plate is arranged at a distance from the first insulating plate which corresponds at most to the path of the coupling element during a switching operation, which second insulating plate also has openings for the passage of the coupling element and which is on is the side of the insulating shield that faces away from the first insulating plate.
  • the length of the coupling element remains unchanged compared to the known circuit breaker.
  • the specified dimensioning - at a distance corresponding at most to the path of the coupling element - is to be understood such that a technically required dimensional tolerance is taken into account in the distance between the insulating plates.
  • Both the sealing effect described above as well the dimensioning of the length of the coupling element can, according to a further development of the invention, be influenced in a favorable manner in that the first insulating plate is arranged to be movable and can be carried along by the insulating screen from a position relatively close to the second insulating plate when the switching-off process is carried out. In this way, a labyrinthine arrangement is created with a reduced overall length requirement.
  • a further improvement and simplification of the circuit breaker can be contributed in that the first insulating plate is designed to be flexible and extends from a base plate located below the contact arrangement substantially over the entire height of the contact arrangement and an arc quenching chamber located above the contact arrangement.
  • the flexibility eliminates the need to adapt the insulating plate more or less exactly to the contour of the dividing line between the switching chamber and the space accommodating the drive device.
  • the extension to the arc quenching chamber also creates an uninterrupted insulation inside the circuit breaker with a correspondingly high level of security against flashovers.
  • the second insulating plate can also be designed to be flexible. In this way, it is possible to arrange the two insulating plates at a relatively small distance from one another on both sides of the insulating shield seated on the coupling member, and thereby for an arrangement with a particularly high flow resistance to care. During the switching operations, both insulating plates and the insulating shield take part in the movement in whole or in part.
  • the second insulating plate can have a lower height than the first insulating plate.
  • the first and the second insulating plate can have a width corresponding to the entire width of the contact arrangements have a multi-pole circuit breaker and can be provided with openings for all existing coupling links.
  • the second insulating plate can be provided on one edge with projections which articulate engage in openings in the first insulating plate. This ensures cohesion and relative mobility of the insulating plates in the switching operations in a simple manner.
  • the first insulating plate can at least locally carry a layer of an adhesive adhesive near its upper edge.
  • Insulation plates made of synthetic resin-bonded organic or inorganic fibers or fabric webs have proven particularly useful, the thickness of the insulation plates being of the order of 1 mm. Depending on the size of the circuit breaker and the insulating plates, thicknesses between about 0.3 and 2 mm can be considered.
  • FIG. 1 shows in section a switching pole of a low-voltage circuit breaker with the associated drive device and an arrangement for sealing between the switching chamber and the drive device.
  • FIG. 2 shows a first insulating plate
  • FIG. 3 represents a second insulating plate
  • FIGS. 4, 5 and 6 schematically show the relative positions between the insulating shield seated on a coupling member and a first and a second insulating plate.
  • 4 shows an arrangement with stationary insulating plates.
  • a stationary and a movable insulating plate are provided in FIG. 5, while the example according to FIG. 6 has two movable insulating plates.
  • circuit breaker 1 shows a section of a pole of a multi-pole low-voltage circuit breaker of a type such as is described in more detail, for example, in DE-A-35 04 423 or EP-B-0 191 719. Therefore, only the details of the circuit breaker 1 shown for understanding the invention are explained below.
  • a housing 2 there are three contact arrangements, designated as a whole by 3, each in a parallel arrangement comprise a fixed contact unit 4 and a movable contact unit 5.
  • the term “contact unit” in the present context means a multi-part assembly which, in the case of the contact unit 4, comprises a fixed, busbar-like support, at least one main contact attached to it, an arcing horn and, if required, at least one burn-off contact.
  • the movable contact unit 5 has a movable contact lever with contact parts arranged in a manner analogous to that of the contact unit 4 and a support 7 receiving the contact unit 5 and pivotable about a pivot bearing 6.
  • a flexible current band 11 is a movable conductive connection between the contact unit 5 and a fixed clamping device 10 intended.
  • the contact units 4 and 5 are connected to outer connecting rails 12 and 13, respectively, which extend at the rear of the housing 2 of the circuit breaker 1 approximately parallel to the rear wall upwards and downwards.
  • An example of a suitable contact arrangement can be found in EP-B-0 191 719.
  • a spring storage unit 14 which may correspond approximately to the construction as described in DE-A-35 42 746.
  • the spring-loaded unit 14 interacts with a drive device 15, which comprises articulated toggle levers 16, 17 and 18, which are shown in FIG. 1 in a bent position corresponding to the illustrated switch-off position of the contact arrangement 3.
  • a latching device which comprises a release shaft 20, a latch lever 21 and a support lever 22, is shown in the latched state.
  • the support lever 22 engages on a hinge pin 23 which connects the toggle levers 17 and 18 to one another in an articulated manner.
  • the contact arrangement 3 can be moved into the switch-on position by releasing the tensioned energy storage unit 14, which is shown in FIG. 1 of EP-B-0 191 719.
  • the toggle lever arrangement described above actuates a switching shaft 24 which is common to all poles of the circuit breaker 1 arranged parallel to one another.
  • Crank arms 25 seated on the control shaft 24 are connected in an articulated manner to at least one insulating coupling member 26 which is provided for each pole of the circuit breaker 1 and which in turn is connected in an articulated manner to the carrier 7 of the associated movable contact unit 5.
  • two or more parallel coupling links 26 can be provided, depending on the dimensions of the carrier 7 and how large the power requirement is when switching on.
  • the coupling elements 26 thus form the electrical insulation between the movable contact unit 5 and its support 7 and between the drive device 15 which is at ground potential.
  • the normal operating voltages which occur in low-voltage circuit breakers only require relatively short insulating distances. However, if the insulating sections are stressed with ionized gases or metal vapor or both media, there is a risk of a flashover between the live and earthed components. Obviously, a simple way to avoid the above-mentioned rollovers would be to dimension the length of the coupling links 26 accordingly. In this way, however, the size of the circuit breaker 1 is undesirably changed because it is then necessary to increase the distance between the contact arrangement 3 and the drive device 15. The following describes how an arrangement of insulating plates in the area of the isolating coupling element 26 avoids an enlargement of the circuit breaker 1 and makes it usable for use with the highest operating voltages of approximately 1000 V currently occurring in low-voltage networks.
  • the new arrangement in the area of the coupling element 26 comprises an insulating screen 30 which is seated on the coupling element 26 and which is made of can consist of a relatively thin insulating material.
  • the insulating screen 30 does not require any special attachment to the coupling member 26, provided the insulating screen 30 is provided with a cutout which is adapted to the cross-sectional shape of the coupling member 26 in such a way that no gaps remain and sufficient adhesion is provided by friction.
  • the insulating screen 30 it is possible to arrange the insulating screen 30 to be displaceable to a limited extent in the longitudinal direction of the coupling member 26 by attaching corresponding stop surfaces to the coupling member 26.
  • a first insulating plate 31 and a second insulating plate 32 interact with the insulating screen 30, the insulating screen 30 being located between the insulating plates 31 and 32.
  • the insulating plate 31 closer to the drive device 15 is shown in FIG. 2 in a flat state, which it assumes as an individual part after its manufacture.
  • the insulating plate 31 consists of a relatively thin and elastically flexible material, such as is used as an insulating material in electrical engineering. For example, 0.5 mm thick hard tissue is suitable.
  • the width of the insulating plate 31 is dimensioned such that it extends over the entire width of the poles of the circuit breaker 1 and has two through openings 33 for the coupling elements 26 (FIG. 1) belonging to one pole for each of the poles. A total of six through openings 33 are thus present.
  • the width of the passage openings 33 is adapted with a relatively small excess of the width of the coupling links 26, since a lateral movement of the coupling links 26 when switching is not to be expected.
  • the height of the passage openings 33 dimensioned larger than the height of the coupling links 26 in order to take into account the pivoting of the coupling links due to their connection to the crank arm 25 and the carrier 7 and to the contact unit 5.
  • the height of the insulating plate 31 corresponds approximately to the height of the contact arrangement 3, including an arc quenching chamber 41 located above the contact arrangement 3 40 shown.
  • the lower edge of the insulating plate 31 rests on the base plate 40 and lies against an insulating web 42 which also extends across the width of all the poles of the circuit breaker 1.
  • the upper edge 35 of the insulating plate 31 ends approximately at the upper leg 43 of an angled sheet metal part belonging to the structure of the circuit breaker 1. Near the top edge 35, two narrow and parallel self-adhesive adhesive strips 36 are provided to facilitate assembly. Below the through openings 33 and relatively close to the lower edge 34, two smaller through openings 37 are provided, which are provided for cooperation with the further insulating plate 32 shown in FIG. 3.
  • the insulating plate 32 is also provided with through openings 33, the size and arrangement of which are selected in the same way as for the insulating plate 31.
  • the insulating plate 32 On its lower edge, the insulating plate 32 has, in a symmetrical arrangement, two laterally extending tongues 38 which are provided for engaging in the corresponding passage opening 37 of the insulating plate 31.
  • the intervention can be accomplished in a simple manner in that the insulating plate 32 is bent around its axis of symmetry, shown in dash-dotted lines in FIG. 3, until the ends of the tongues 38 can be inserted through the passage openings 37. After the insulation plate 32 has relaxed, the two insulation plates are pivotally connected to one another within certain limits in this way.
  • the insulating plate also has 32 a lower height than the insulating plate 31.
  • the upper edge 39 of the insulating plate 32 bears against a shoulder 44 at the lower edge of the arc quenching chamber 41.
  • the elastic bending of the insulating plate 32 results in the upper edge 39 abutting the shoulder 44 in such a way that an adequate seal is ensured.
  • strips made of insulating material can be provided in the area of the outer poles of the circuit breaker for the insulation plate 31 to rest in the open position, as is known per se.
  • FIGS. 4, 5 and 6 Examples of different arrangements of the insulating plates are explained below with reference to FIGS. 4, 5 and 6.
  • a simple linear movement of the coupling member 26 shown broken off is assumed, although this also performs a pivoting movement in addition to an axial movement due to the connection with the drive device 15 shown in FIG. 1.
  • the direction of movement when switching on and when switching off is marked with an arrow, with "1" denoting the direction when switching on and "0" the direction when switching off.
  • the insulating screen 30 is either permanently connected to the coupling member 26 or is in any case connected to such liability that during the switching movements there is no or only an insignificant relative movement to the coupling member.
  • Insulating plates 31 and 32 and the insulating shield are each shown with solid lines in the switched-on position and with dash-dotted lines in the switched-off position. Connections with the movable contact unit 5 and with the drive device 15, between which the coupling member 26 is arranged, are also indicated by dash-dotted lines.
  • the insulating plates 31 and 32 are arranged at a fixed distance from one another, which is approximately the stroke of the coupling member 26 during a switching operation, i. H. from the transition from the closed position of the contact units 4 and 5 to the open position according to FIG. 1. Therefore, the insulating screen 30 in FIG. 4 is initially close to the insulating plate 32.
  • the flow of the switching gases is further impeded by the relatively small excess of the through openings 33 in relation to the coupling member 26.
  • the insulating screen 30 finally reaches the end position shown in dash-dotted lines in FIG. 4, in which the insulating screen 30 either lies directly against the insulating plate 31 or faces it at a short distance, the through opening is 33 of the insulating plate 31 also practically closed.
  • the arrangement shown in FIG. 4 thus has the property that a very effective partitioning between the switching chamber and the drive device 15 is ensured both in the switched-on position and in the switched-off position of the contact arrangement.
  • FIG. 5 Another embodiment is shown in FIG. 5.
  • the insulating plate 32 essentially maintains its position during the switching process, while the insulating plate 31 is carried along by the insulating screen 30 into the switch-off position shown in broken lines.
  • the closure of the passage opening 33 in the insulating plate 31 is retained by the insulating screen 30 during the entire movement sequence.
  • both insulating walls 31 and 32 can be moved and are also moved by the insulating screen 30 during the switching process. Accordingly, the state when the contact arrangement 3 is closed and the switch-off position according to FIG. 1 is indicated with solid lines.
  • the sealing effect is particularly pronounced in this case because the insulating screen 30 covers the through openings 33 in both insulating plates 31 and 32 during the entire switching process and thereby largely closes them.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer eine feststehende Kontakteinheit und eine mit dieser zusammenwirkende bewegbare Kontakteinheit umfassenden Kontaktanordnung sowie mit einer eine Schaltwelle aufweisenden Antriebsvorrichtung, wobei ein auf der Schaltwelle befestigter Kurbelarm und die bewegbare Kontakteinheit durch wenigstens ein isolierendes Koppelglied miteinander gelenkig verbunden sind und ein auf dem Koppelglied sitzender Isolierschirm im Ausschaltzustand des Leistungsschalters eine Öffnung für die koppelglieder in einer ersten Isolierplatte verdeckt.
  • Ein Leistungsschalter dieser Art ist durch die DE-C-29 05 854 bekannt geworden. Dabei ist der Isolierschirm als fester Bestandteil des Koppelgliedes ausgebildet, während die erste Isolierwand Bestandteil eines schalenartigen, die Antriebsvorrichtung von der Kontaktanordnung trennenden Isolierbauteiles ist. Durch das Zusammenwirken zwischen dem Isolierschirm und der Isolierplatte wird eine Abdichtung zwischen der Schaltkammer des Leistungsschalters und dem die Antriebsvorrichtung aufnehmenden Raum erzielt, um ein Austreten ionisierter Gase beim Schaltvorgang aus der Schaltkammer zu vermeiden und auf diese Weise elektrische Überschläge zu verhindern.
  • Eine ähnlich wirkende Anordnung nach der DE-A-35 40 655 enthält anstelle eines einstückig mit dem Koppelglied ausgebildeten massiven Isolierschirmes einen relativ dünnen, plattenförmigen Isolierschirm, der eine geringere Masse als ein einstückiger angeformter Isolierschirm aufweist und aufgrund seiner geringeren Masse den Energiebedarf beim Schalten verringert. Im Ausschaltzustand legt sich der Isolierschirm gegen seine Ränder erfassende oder begrenzende Leisten bzw. Anschlagflächen und bewirkt in dieser Stellung die erwünschte Abdichtung.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß die abschirmende Wirkung der bekannten, aus Isolierschirm und Isolierplatte bestehenden Anordnungen dann nicht mehr ausreicht, wenn ein Leistungsschalter bei einer Nennspannung eingesetzt werden soll, die über dem z. Zt. üblichen Wert von maximal 660 V liegt. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Leistungsschalter der genannten Art bei prinzipiell gleichem Aufbau und ohne Vergrößerung ihrer Abmessungen für eine deutliche höhere Spannungsebene, beispielsweise 1000 V, einsetzbar zu machen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Leistungsschalter der eingangs genannten Art dadurch, daß in einem höchstens dem Weg des Koppelgliedes bei einem Schaltvorgang entsprechenden Abstand von der ersten Isolierplatte eine zweite Isolierplatte angeordnet ist, die gleichfalls Öffnungen zum Durchtritt des Koppelgliedes besitzt und die sich auf derjenigen Seite des Isolierschirmes befindet, die der ersten Isolierplatte abgewandt ist. Hierdurch wird erreicht, daß bereits beim Beginn des Schaltvorganges, d. h. bei der Zündung des Schaltlichtbogens und dem hiermit verbundenen starken Druckanstieg in der Schaltkammer, ein erhebliches Maß an Abdichtung zwischen der Schaltkammer und der Antriebsvorrichtung erreicht wird. Ein ähnliches Maß an Abdichtung wird bei den bekannten Anordnungen erst bei der Annäherung der bewegbaren Kontakteinheit an die Endlage beim Ausschaltvorgang erzielt. Die Länge des Koppelgliedes, seine Gestaltung und Beschaffenheit bleibt dagegen im Vergleich zu dem bekannten Leistungsschalter unverändert. Die angegebene Bemessung - in einem höchstens dem Weg des Koppelgliedes entsprechenden Abstand - ist so zu verstehen, daß bei dem Abstand der Isolierplatten eine technisch erforderliche Maßtoleranz berücksichtigt wird.
  • Sowohl die vorstehend beschriebene abdichtende Wirkung als auch die Bemessung der Länge des Koppelgliedes können nach einer Weiterbildung der Erfindung noch dadurch günstig beeinflußt werden, daß die erste Isolierplatte bewegbar und beim Ausschaltvorgang aus einer der zweiten Isolierplatte relativ nahen Position durch den Isolierschirm mitnehmbar angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine labyrinthartige Anordnung mit verringertem Bedarf an Baulänge geschaffen. Die Wirksamkeit dieser Anordnung beruht darauf, daß aus der Schaltkammer austretende Gase zunächst durch den Spalt zwischen der zweiten Isolierplatte und dem Koppelglied in Richtung des auf dem Koppelglied sitzenden Isolierschirmes durchströmen müssen, dann den Isolierschirm umströmen und schließlich durch den Spalt zwischen dem Koppelglied und der ersten Isolierplatte hindurchtreten müssen, um die Antriebsvorrichtung zu erreichen. Dies ist mit einem hohen Strömungswiderstand und einem entsprechend geringen Durchtritt störender Medien verbunden.
  • Zu einer weiteren Verbesserung und Vereinfachung des Leistungsschalters kann dadurch beigetragen werden, daß die erste Isolierplatte biegsam ausgebildet ist und sich ausgehend von einer unterhalb der Kontaktanordnung befindlichen Bodenplatte im wesentlichen über die gesamte Höhe der Kontaktanordnung und einer sich oberhalb der Kontaktanordnung befindlichen Lichtbogenlöschkammer erstreckt. Durch die Biegsamkeit entfällt das Erfordernis, die Isolierplatte mehr oder weniger genau an die Kontur der Trennlinie zwischen der Schaltkammer und dem die Antriebsvorrichtung aufnehmenden Raum anzupassen. Durch die Erstreckung bis zur Lichtbogenlöschkammer entsteht darüber hinaus eine ununterbrochene Isolierung im Inneren des Leistungsschalters mit einer entsprechend hohen Sicherheit gegen Überschläge.
  • Auch die zweite Isolierplatte kann biegsam ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Isolierplatten in einem relativ geringen Abstand voneinander beidseitig des auf dem Koppelglied sitzenden Isolierschirmes anzuordnen und hierdurch für eine Anordnung mit besonders hohen Strömungswiderstand zu sorgen. Bei den Schaltvorgängen nehmen somit beide Isolierplatten und der Isolierschirm an der Bewegung ganz oder teilweise teil.
  • Die zweite Isolierplatte kann mit einer geringeren Hohe als die erste Isolierplatte ausgeführt sein. Insbesondere erweist es sich als vorteilhaft, wenn die zweite Isolierplatte ausgehend von einer unterhalb der Kontaktanordnung befindlichen Bodenplatte bis etwa zur Unterkannte der Lichtbogenlöschkammer erstreckt.
  • Während es bisher üblich war, die zur isolierenden Abtrennung zwischen einer Schaltkammer und der Antriebsvorrichtung eines Leistungsschalters vorgesehenen Isolierteile individuell für jeden Pol eines mehrpoligen Leistungsschalters vorzusehen, können nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die erste und die zweite Isolierplatte eine Breite entsprechend der gesamten Breite der Kontaktanordnungen eines mehrpoligen Leistungsschalters besitzen und können mit Durchtrittsöffnungen für alle vorhandenen Koppelglieder versehen sein. Ohne Nachteile für die innere Isolation des Leistungsschalters wird auf die Weise eine wesentliche Vereinfachung bei der Herstellung der Isolierteile und ihrem Einbau in den Leistungsschalter bei dessen Fertigung erzielt.
  • Die zweite Isolierplatte kann an ihrer einen Kante mit Fortsätzen versehen sein, die gelenkig in Öffnungen der ersten Isolierplatte eingreifen. Hierdurch ist auf einfache Weise ein Zusammenhalt und eine relative Beweglichkeit der Isolierplatten bei den Schaltvorgängen gewährleistet.
  • Um die Montage der ersten Isolierplatte in der Ausführung mit relativ großer Höhe zu erleichtern, kann die erste Isolierplatte nahe ihrer oberen Kante wenigstens örtlich eine Schicht eines haftenden Klebmittels tragen.
  • Als Werkstoff zur Herstellung der Isolierplatten ist eine Vielzahl von Materialien geeignet. Insbesondere bewähren sich Isolierplatten aus kunstharzgebundenen organischen oder anorganischen Fasern oder Gewebebahnen, wobei die Dicke der Isolierplatten in der Größenordnung von 1 mm liegt. Je nach der Größe des Leistungsschalters und der Isolierplatten kommen dabei Dicken zwischen etwa 0,3 und 2 mm in Betracht.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Die Figur 1 zeigt in einem Schnitt einen Schaltpol eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit der zugehörigen Antriebsvorrichtung und einer Anordnung zur Abdichtung zwischen der Schaltkammer und der Antriebsvorrichtung.
  • In der Figur 2 ist eine erste Isolierplatte gezeigt, während die Figur 3 eine zweite Isolierplatte darstellt.
  • In den Figuren 4, 5 und 6 sind schematisch die relativen Stellungen zwischen dem auf einem Koppelglied sitzenden Isolierschirm und einer ersten und einer zweiten Isolierplatte dargestellt. Dabei zeigt die Figur 4 eine Anordnung mit ortsfesten Isolierplatten. In der Figur 5 sind eine ortsfeste und eine bewegbare Isolierplatte vorgesehen, während das Beispiel gemäß in der Figur 6 zwei bewegbare Isolierplatten aufweist.
  • In der Figur 1 ist im Schnitt ein Pol eines mehrpoligen Niederspannungs-Leistungsschalter einer Bauart dargestellt, wie sie näher beispielsweise in der DE-A-35 04 423 bzw. der EP-B-0 191 719 beschrieben ist. Im folgenden werden daher nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelheiten des dargestellten Leistungsschalters 1 erläutert.
  • In einem Gehäuse 2 befinden sich in paralleler Anordnung drei als Ganzes mit 3 bezeichnete Kontaktanordnungen, die jeweils eine feststehende Kontakteinheit 4 sowie eine bewegbare Kontakteinheit 5 umfassen. Die Bezeichnung "Kontakteinheit" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang eine mehrgliedrige Baugruppe, die im Fall der Kontakteinheit 4 einen ortsfesten, stromschienenartigen Träger, wenigstens einen daran angebrachten Hauptkontakt, ein Lichtbogenhorn und, falls benötigt, wenigstens einen Abbrennkontakt umfaßt. Die bewegbare Kontakteinheit 5 besitzt einen bewegbaren Kontakthebel mit sinngemäß wie bei der Kontakteinheit 4 angeordneten Kontaktteilen sowie einen die Kontakteinheit 5 aufnehmenden, um ein Schwenklager 6 schwenkbaren Träger 7. Als bewegbare leitende Verbindung zwischen der Kontakteinheit 5 und einer ortsfesten Klemmvorrichtung 10 ist ein biegsames Stromband 11 vorgesehen. Die Kontakteinheiten 4 und 5 stehen mit äußeren Anschlußschienen 12 bzw. 13 in Verbindung, die sich an der Rückseite des Gehäuses 2 des Leistungsschalters 1 etwa parallel zu dessen Rückwand nach oben bzw. unten erstrecken. Ein Beispiel einer geeigneten Kontaktanordnung ist der EP-B-0 191 719 zu entnehmen.
  • Unterhalb der Kontaktanordnung 3 befindet sich im Gehäuse 2 des Leistungsschalters 1 eine Federspeichereinheit 14, die etwa der Bauweise entsprechen kann, wie sie in der DE-A-35 42 746 beschrieben ist. Die Federspeichereinheit 14 wirkt mit einer Antriebsvorrichtung 15 zusammen, die gelenkig miteinander verbundene Kniehebel 16, 17 und 18 umfaßt, die in der Figur 1 in einer der dargestellten Ausschaltstellung der Kontaktanordnung 3 entsprechenden geknickten Stellung gezeigt sind. Eine Verklinkungseinrichtung, die eine Auslösewelle 20, einen Klinkenhebel 21 und einen Stützhebel 22 umfaßt, ist im verklinkten Zustand gezeigt. Der Stützhebel 22 greift an einem Gelenkbolzen 23 an, der die Kniehebel 17 und 18 gelenkig miteinander verbindet. Ausgehend von der in der Figur 1 gezeigten Stellung der Teile ist die Kontaktanordnung 3 durch die Freigabe der gespannten Energiespeichereinheit 14 in die Einschaltstellung überführbar, die in der Figur 1 der EP-B-0 191 719 gezeigt ist.
  • Die vorstehend beschriebene Kniehebelanordnung betätigt eine Schaltwelle 24, die für alle parallel zueinander angeordneten Pole des Leistungsschalters 1 gemeinsam ist. Auf der Schaltwelle 24 sitzende Kurbelarme 25 sind gelenkig mit wenigstens einem für jeden Pol des Leistungsschalters 1 vorgesehenen isolierenden Koppelglied 26 verbunden, das seinerseits jeweils gelenkig mit dem Träger 7 der zugehörigen bewegbaren Kontakteinheit 5 in Verbindung steht. Beispielsweise können zwei oder mehrere parallele Koppelglieder 26 vorgesehen sein, je nachdem, welche Abmessungen der Träger 7 aufweist und wie groß der Kraftbedarf beim Einschalten ist.
  • Die Koppelglieder 26 bilden somit die elektrische Isolation zwischen der bewegbaren Kontakteinheit 5 und ihrem Träger 7 und zwischen der auf Erdpotential befindlichen Antriebsvorrichtung 15. Die in Niederspannungs-Leistungsschaltern auftretenden normalen Betriebsspannungen erfordern an sich nur relativ kurze Isolierstrecken. Werden jedoch die Isolierstrecken mit ionisierten Gasen oder Metalldampf oder beiden Medien beansprucht, so besteht die Gefahr eines Überschlages zwischen den spannungführenden und geerdeten Bauteilen. Offensichtlich würde eine einfache Möglichkeit, die erwähnten Überschläge zu vermeiden, darin bestehen, die Länge der Koppelglieder 26 entsprechend groß zu bemessen. Auf diese Weise wird jedoch die Größe des Leistungsschalters 1 in unerwünschter Weise verändert, weil es dann erforderlich ist, den Abstand zwischen der Kontaktanordnung 3 und der Antriebsvorrichtung 15 zu vergrößern. Im folgenden wird beschrieben, wie durch eine Anordnung von Isolierplatten im Bereich des isolierenden Koppelgliedes 26 eine Vergrößerung des Leistungsschalters 1 vermieden und dieser für den Einsatz bei den derzeit höchsten in Niederspannungsnetzen auftretenden Betriebsspannungen von etwa 1000 V verwendbar gemacht wird.
  • Die neue Anordnung im Bereich des Koppelgliedes 26 umfaßt einen auf dem Koppelglied 26 sitzenden Isolierschirm 30, der aus einem relativ dünnen Isolierwerkstoff bestehen kann. Im Prinzip bedarf der Isolierschirm 30 keiner besonderen Befestigung auf dem Koppelglied 26, sofern der Isolierschirm 30 mit einem an die Querschnittsform des Koppelgliedes 26 derart angepaßten Ausschnitt versehen ist, daß keine Spalte verbleiben und durch Reibung eine ausreichende Haftung gegeben ist. Andererseits ist es möglich, auf dem Koppelglied 26 beispielsweise einen Kragen als Anschlag beim Aufschieben des Isolierschirmes 30 vorzusehen und den Isolierschirm mittels eines Klebstoffes oder ein zusätzlich auf das Koppelglied 26 aufzuschiebendes Formteil in einer gewünschten Lage zu sichern. Ferner ist es möglich, den Isolierschirm 30 durch Anbringung entsprechender Anschlagflächen an dem Koppelglied 26 in der Längsrichtung des Koppelgliedes 26 begrenzt verschiebbar anzuordnen.
  • Mit dem Isolierschirm 30 wirken eine erste Isolierplatte 31 und eine zweite Isolierplatte 32 zusammen, wobei sich der Isolierschirm 30 zwischen den Isolierplatten 31 und 32 befindet.
  • Einzelheiten der Isolierplatten 31 und 32 werden im folgenden anhand der Figuren 2 und 3 erläutert. Die der Antriebsvorrichtung 15 näherliegende Isolierplatte 31 ist in der Figur 2 in einem ebenen Zustand dargestellt, den sie nach ihrer Herstellung als Einzelteil einnimmt. Die Isolierplatte 31 besteht aus einem relativ dünnen und elastisch biegsamen Werkstoff, wie er als Isolierwerkstoff in der Elektrotechnik gebräuchlich ist. Beispielsweise eignet sich 0,5 mm dickes Hartgewebe. Die Breite der Isolierplatte 31 ist derart bemessen, daß sie sich über die gesamte Breite der Pole des Leistungsschalters 1 erstreckt und für jeden der Pole zwei Durchtrittsöffnungen 33 für die zu einem Pol gehörenden Koppelglieder 26 (Figur 1) aufweist. Insgesamt sind somit sechs Durchtrittsöffnungen 33 vorhanden. Die Breite der Durchtrittsöffnungen 33 ist mit einen relativ geringen Übermaß der Breite der Koppelglieder 26 angepaßt, da mit einer seitlichen Bewegung der Koppelglieder 26 beim Schalten nicht zu rechnen ist. Demgegenüber ist die Höhe der Durchtrittsöffnungen 33 größer als die Höhe der Koppelglieder 26 bemessen, um die Schwenkung der Koppelglieder aufgrund ihrer Verbindung mit dem Kurbelarm 25 und dem Träger 7 sowie mit der Kontakteinheit 5 zu berücksichtigen. Die Höhe der Isolierplatte 31 entspricht etwa der Höhe der Kontaktanordnung 3 einschließlich einer oberhalb der Kontaktanordnung 3 befindlichen Lichtbogenlöschkammer 41. Als unterer Abschluß des Schaltraumes, in dem sich die Kontaktanordnung 3 befindet, ist in der Figur 1 eine sich unterhalb des Strombandes 11 erstreckende isolierende Bodenplatte 40 gezeigt. Dabei ruht die Isolierplatte 31 mit ihrer Unterkante 34 auf der Bodenplatte 40 und liegt an einem sich gleichfalls über die Breite aller Pole des Leistungsschalters 1 erstreckenden Isoliersteg 42 an. Die Oberkante 35 der Isolierplatte 31 endet etwa am oberen Schenkel 43 eines zum Tragwerk des Leistungsschalters 1 gehörenden winkelförmigen Blechteiles. Nahe der Oberkante 35 sind zur Erleichterung der Montage zwei schmale und parallel zueinander verlaufende selbstklebende Haftstreifen 36 vorgesehen. Unterhalb der Durchtrittsöffnungen 33 und relativ nahe zur Unterkante 34 sind zwei kleinere Durchtrittsöffnungen 37 vorgesehen, die zum Zusammenwirken mit der weiteren, in der Figur 3 gezeigten Isolierplatte 32 vorgesehen sind.
  • Auch die Isolierplatte 32 ist mit Durchtrittsöffnungen 33 versehen, deren Größe und Anordnung ebenso wie bei der Isolierplatte 31 gewählt sind. An ihrer Unterkante besitzt die Isolierplatte 32 in symmetrischer Anordnung zwei sich seitlich erstreckende Zungen 38, die zum Eingreifen in die entsprechenden Durchtrittsöffnung 37 der Isolierplatte 31 vorgesehen sind. Der Eingriff ist dadurch auf einfache Weise zu bewerkstelligen, daß die Isolierplatte 32 um ihre in der Figur 3 strichpunktiert gezeigte Symmetrieachse gebogen wird, bis die Enden der Zungen 38 durch die Durchtrittsöffnungen 37 hindurchgesteckt werden können. Nach der Entspannung der Isolierplatte 32 sind die beiden Isolierplatten auf diese Weise innerhalb gewisser Grenzen miteinander schwenkbar verbunden. Ferner besitzt die Isolierplatte 32 eine geringere Höhe als die Isolierplatte 31. Wie näher der Figur 1 zu entnehmen ist, liegt die Oberkante 39 der Isolierplatte 32 an einem Absatz 44 am unteren Rand der Lichtbogenlöschkammer 41 an. Durch die elastische Biegung der Isolierplatte 32 ergibt sich dabei eine Anlage der Oberkante 39 an dem Absatz 44 derart, daß eine ausreichende Abdichtung gewährleistet ist. Seitlich können im Bereich der äußeren Pole des Leistungsschalters 1 Leisten aus Isolierstoff zur Anlage der Isolierplatte 31 in der Ausschaltstellung vorgesehen sein, wie dies an sich bekannt ist.
  • Die beschriebene Zusammenfügbarkeit der Isolierplatten 31 und 32 mittels der Durchtrittsöffnungen 37 und der Zungen 38 ist eine vorteilhafte, jedoch nicht erforderliche Möglichkeit der Verwirklichung der Erfindung. Ausreichend und wirksam ist auch die in der Figur 1 gezeigte Anordnung, bei der beide Isolierplatten 31 und 32 mit ihren Unterkanten auf der Bodenplatte 40 ruhen.
  • Anhand der Figuren 4, 5 und 6 werden im folgenden Beispiele für unterschiedliche Anordnungen der Isolierplatten erläutert. Hierbei ist eine einfache lineare Bewegung des abgebrochen gezeigten Koppelgliedes 26 angenommen, obwohl diese durch die Verbindung mit der in der Figur 1 gezeigten Antriebsvorrichtung 15 zusätzlich zu einer Axialbewegung auch eine Schwenkbewegung ausführt. Die Richtung der Bewegung beim Einschalten und beim Ausschalten ist jeweils mit einem Pfeil markiert, wobei mit "1" die Richtung beim Einschalten und mit "0" die Richtung beim Ausschalten bezeichnet ist. Angenommen ist ferner, daß der Isolierschirm 30 entweder mit dem Koppelglied 26 fest verbunden oder jedenfalls mit einer solchen Haftung verbunden ist, daß bei den Schaltbewegungen keine oder eine nur unbedeutende Relativbewegung zu dem Koppelglied auftritt. Eine völlig feste Verbindung ist nicht erforderlich, soweit kein nennenswerter Spalt vorhanden ist und demgemäß Schaltgase an dem Koppelglied 26 nicht unmittelbar entlangströmen können. Die geschnitten dargestellten Isolierplatten 31 und 32 und der Isolierschirm sind jeweils mit durchgezogenen Linien in der Einschaltstellung und mit strichpunktierten Linien in der Ausschaltstellung dargestellt. Ferner sind durch strichpunktierte Linien Verbindungen mit der bewegbaren Kontakteinheit 5 und mit der Antriebsvorrichtung 15 angedeutet, zwischen denen das Koppelglied 26 angeordnet ist.
  • In dem Beispiel gemäß der Figur 4 ist vorgesehen, daß die Isolierplatten 31 und 32 in einem festen Abstand voneinander angeordnet sind, der etwa dem Hub des Koppelgliedes 26 bei einem Schaltvorgang, d. h. vom Übergang von der geschlossenen Stellung der Kontakteinheiten 4 und 5 zur geöffneten Stellung gemäß der Figur 1 entspricht. Daher befindet sich zunächst der Isolierschirm 30 in der Figur 4 nahe der Isolierplatte 32.
  • Bei einem Schaltvorgang (Pfeil "0") werden in Richtung der Schaltbewegung entlang des Koppelgliedes 26 strömende Schaltgase, wie durch Pfeile 45 angedeutet, zum Teil von der Isolierplatte 32 abgewiesen, während ein weiterer kleinerer Teil entsprechend dem gestrichelten Pfeil 46 in den Raum zwischen den Isolierplatten 31 und 32 gelangt, nachdem er durch die Durchtrittsöffnungen 33 hindurchgetreten und um den Isolierschirm herumgeströmt ist. Sofern der Isolierschirm 30 in dem Beispiel gemäß Figur 4 zu Beginn der Schaltbewegung unmittelbar an der Isolierplatte 32 anliegt, entspricht dies praktisch einem Verschluß der Durchtrittsöffnung 33. In diesem Fall setzt die Strömung entsprechend dem Pfeil 46 erst ein, nachdem das Koppelglied einen gewissen Weg zurückgelegt hat. Im weiteren Verlauf der Schaltbewegung wird die Strömung der Schaltgase durch das verhältnismäßig geringe Übermaß der Durchtrittsöffnungen 33 gegenüber dem Koppelglied 26 weiter behindert. Gelangt der Isolierschirm 30 schließlich in die in der Figur 4 strichpunktiert dargestellte Endstellung, in welcher der Isolierschirm 30 entweder an der Isolierplatte 31 unmittelbar anliegt oder ihr mit einem geringen Abstand gegenübersteht, so ist die Durchtrittsöffnung 33 der Isolierplatte 31 gleichfalls praktisch verschlossen. Die in der Figur 4 dargestellte Anordnung hat somit die Eigenschaft, daß sowohl in der Einschaltstellung als auch in der Ausschaltstellung der Kontaktanordnung eine sehr wirksame Abschottung zwischen der Schaltkammer und der Antriebsvorrichtung 15 gewährleistet ist.
  • Eine weitere Ausführungsform ist in der Figur 5 gezeigt. In dieser behält die Isolierplatte 32 ihre Stellung während des Schaltvorganges im wesentlichen bei, während die Isolierplatte 31 durch den Isolierschirm 30 in die strichpunktiert gezeigte Ausschaltstellung mitgenommen wird. Hierdurch bleibt der Verschluß der Durchtrittsöffnung 33 in der Isolierplatte 31 durch den Isolierschirm 30 während des ganzen Bewegungsablaufes erhalten.
  • In dem weiteren Beispiel gemäß der Figur 6 sind im Unterschied zu der Anordnung gemäß der Figur 4 beide Isolierwände 31 und 32 bewegbar und werden beim Schaltvorgang durch den Isolierschirm 30 mitbewegt. Dementsprechend ist mit vollen Linien der Zustand bei geschlossener Kontaktanordnung 3 und mit strichpunktierten Linien die Ausschaltstellung gemäß der Figur 1 angedeutet. Die abdichtende Wirkung ist in diesem Fall besonders ausgeprägt, weil der Isolierschirm 30 die Durchtrittsöffnungen 33 in beiden Isolierplatten 31 und 32 während des ganzen Schaltvorganges abdeckt und hierdurch weitgehend verschließt.
  • Alle vorstehend beschriebenen Anordnungen der Isolierplatten und des Isolierschirmes ermöglichen es, Niederspannungs-Leistungsschalter bei unveränderten Abmessungen für höhere als bisher übliche Nennspannungen einzusetzen, beispielsweise 1 000 Volt Wechselspannung oder Gleichspannung. Aufgrund der sehr geringen Massen sowohl des Isolierschirmes als auch der Isolierplatten ist ein erhöhter Energiebedarf zur Bewegung der bewegbaren Kontakteinheit 5 beim Schalten nicht festzustellen. Zur Herstellung der Isolierplatten genügen dünne Isolierwerkstoffe von beispielsweise 0,5 bis 1 mm, die somit ein geringes Gewicht aufweisen und über die gewünschte elastische Biegsamkeit verfügen.

Claims (9)

  1. Niederspannungs-Leistungschalter (1) mit einer eine feststehende Kontakteinheit (4) und eine mit dieser zusammenwirkende bewegbare Kontakteinheit (5) umfassenden Kontaktanordnung (3) sowie mit einer eine Schaltwelle (24) aufweisenden Antriebsvorrichtung (15), wobei ein auf der Schaltwelle (24) befestigter Kurbelarm (25) und die bewegbare Kontakteinheit (5) durch wenigstens ein isolierendes Koppelglied (26) miteinander gelenkig verbunden sind und ein auf dem Koppelglied (26) sitzender Isolierschirm (30) im Ausschaltzustand des Leistungsschalters (1) eine Öffnung (33) für die koppelglieder in einer ersten Isolierplatte (31) verdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem höchstens dem Weg des Koppelgliedes (26) bei einem Schaltvorgang entsprechenden Abstand von der ersten Isolierplatte (31) eine zweite Isolierplatte (32) angeordnet ist, die gleichfalls Öffnungen (33) zum Durchtritt des Koppelgliedes (26) besitzt und die sich auf derjenigen Seite des Isolierschirmes (30) befindet, die der ersten Isolierplatte (31) abgewandt ist.
  2. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierplatte (31) bewegbar und beim Ausschaltvorgang aus einer der zweiten Isolierplatte (32) relativ nahen Position durch den Isolierschirm (30) mitnehmbar angeordnet ist.
  3. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierplatte (31) biegsam ausgebildet ist und sich ausgehend von einer unterhalb der Kontaktanordnung (3) befindlichen isolierenden Bodenplatte (40) im wesentlichen über die gesamte Höhe der Kontaktanordnung (3) und einer sich oberhalb der Kontaktanordnung (3) befindlichen Lichtbogenlöschkammer (41) erstreckt.
  4. Niederspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite Isolierplatte (32) biegsam ausgebildet ist.
  5. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Isolierplatte (32) ausgehend von einer unterhalb der Kontaktanordnung (3) befindlichen isolierenden Bodenplatte (40) bis etwa zur Unterkante der Lichtbogenlöschkammer (41) erstreckt.
  6. Niederspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierplatte (31) und die zweite Isolierplatte (32) eine Breite entsprechend der gesamten Breite der Kontaktanordnungen (3) eines mehrpoligen Leistungsschalters (1) besitzen und mit Durchtrittsöffnungen (33) für alle vorhandenen Koppelglieder (26) versehen sind.
  7. Niederspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Isolierplatte (32) an ihrer einen Kante mit Zungen (38) gelenkig in Öffnungen (37) der ersten Isolierplatte (31) eingreift.
  8. Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierplatte (31) nahe ihrer Oberkante (35) wenigstens örtlich eine Schicht (36) eines haftenden Klebmittels trägt.
  9. Niederspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatten (31, 32) aus kunstharzgebundenen organischen oder anorganischen Fasern oder Gewebebahnen bestehen und eine Dicke in der Größenordnung von 1 mm besitzen.
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