EP2595168B1 - Installationsschaltgerät mit Vorkammerraum und Leitrippen - Google Patents

Installationsschaltgerät mit Vorkammerraum und Leitrippen Download PDF

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EP2595168B1
EP2595168B1 EP12191593.8A EP12191593A EP2595168B1 EP 2595168 B1 EP2595168 B1 EP 2595168B1 EP 12191593 A EP12191593 A EP 12191593A EP 2595168 B1 EP2595168 B1 EP 2595168B1
Authority
EP
European Patent Office
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arc
housing
bridge
fixed contact
switching device
Prior art date
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Active
Application number
EP12191593.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2595168A1 (de
Inventor
Jürgen Schmidt
Thilo Bahlinger
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ABB AG Germany
Original Assignee
ABB AG Germany
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB AG Germany filed Critical ABB AG Germany
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Application granted granted Critical
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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
    • H01H2009/348—Provisions for recirculation of arcing gasses to improve the arc extinguishing, e.g. move the arc quicker into the arcing 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
    • H01H9/302—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts
    • H—ELECTRICITY
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    • 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 service switching device, comprising a housing, a contact arrangement in a pre-chamber space, wherein the contact arrangement comprises a fixed and a movable contact piece, with an arc extinguishing chamber, with a first and a second arc guide, which in a switching action on the contact arrangement resulting switching arc in guiding the arc extinguishing chamber, wherein the first arc guide rail is associated with the fixed contact, wherein the pre-chamber space on at least a partial surface of the housing inner side has a plurality of projecting guide ribs, which are arranged extending from the region of the contact arrangement approximately in the direction of the switching arc to the arc extinguishing chamber extending elongated according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to an electrical installation device having an arc prechamber space, without prechamber plates and with a current limiting arc quenching device.
  • the invention can be used for example in circuit breakers or motor protection switches.
  • Circuit breakers or motor protection switches are used in the event of a malfunction to disconnect electrical lines that are loaded with high-current overcurrents from the mains supply.
  • a fixed and a movable contact piece are provided in an arc Vorschraum, which are connected to the respective terminals.
  • the drawn arc commutes from the opened contact pieces on arc guide rails, runs with its feet along the arc guide rails in the direction of the arc quenching chamber, then there in an arc splitter stack, often in the form of a so-called Deion-quenching chamber formed in a Subdivide series of partial arcs. There, a high arc voltage for current limiting is generated due to the division into series-connected partial arcs, so that the arc extinguished.
  • an installation switching device in which in the antechamber on the chamber walls a plurality of prismatically projecting, directed to the opening plane of the contact pieces webs are formed, which are arranged from the region of the contact parts in the running direction of the switching arc between arc running rails through to the arc extinguishing area.
  • the running of the contact point switching arc is doing closely guided between the projecting upper sides of the narrow webs and additionally driven, while the gas pressure arising in front of the arc column can compensate in flow channels around them.
  • the gas pressure arising in front of the traveling arc can relax in the flow channels between the webs.
  • the pre-chamber space has at least a partial surface of the housing inner side in the area of the fixed contact piece a projecting web with an annularly closed circumferential contour, which is arranged between the guide rib adjacent to the fixed contact piece and the first arc guide rail, so that there is between the guide rib adjacent to the stationary contact piece and the first Arc guide rail can form a gas circulating around the web gas circulation.
  • the inventively designed web thus comes in the area of the fixed contact piece to the arrangement. Its design with an annularly closed peripheral contour allows gas circulation of the arc extinguishing gases around the bridge.
  • the first arc guide on an elongated portion one end of which is a solid contact bearing, arcuate Fest.horn is connected, and the web with the annular closed peripheral contour is arranged in the fixed contact horn, so that between the guide rib adjacent to the fixed contact horn and the elongated section of the first arc guide rail can form a gas circulation flowing around the web.
  • the free end of the Fest.horns points to the beginning of the elongated portion of the first arc guide rail.
  • the first arc guide is also referred to as Fest.leitschiene.
  • the base of the switching arc is already brought close to the elongated portion of the Fest.leitschiene on its first portion of the way to the arc extinguishing chamber, so that the commutation of the Lichtbogenfußions on the elongated part of the guide rail is then facilitated.
  • the web which generates the circulating gas flow with the effect of increasing the running speed of the arc is mounted in this initial region of the arc movement.
  • the running speed-accelerating effect is particularly large.
  • the web has an arcuate web portion, and the peripheral contour of the arcuate web portion is adapted to the peripheral contour of Fest.horns.
  • a konturmä- ⁇ ige coverage of the arc of Fest.horns is achieved with the elbow of the web.
  • the bow of Fest.horns and the arc section of the web aligned in a sense with each other, viewed in the direction perpendicular to the broad side of the service switching device.
  • the housing is composed of two housing half-shells, wherein the guide ribs and the web are mounted on a partial surface of the housing inner side of a housing half-shell.
  • the height of the guide ribs and the web perpendicular to the inner wall of the housing half shell can be designed so that when composite housing halves the guide ribs and the web fill the entire width between the two opposite inner sides of the housing half shells.
  • the arc gases are forced into the flow channels formed between the guide ribs or between the web and the guide rib adjacent the web, they can not laterally, the inner wall along, dodge.
  • the housing is composed of two housing halves, wherein on opposite faces of the housing inner sides of each housing half shell part - guide ribs and a partial web are integrally formed, which complement each other when assembling the housing half shells complementary to the guide ribs and the web.
  • FIG. 1 thus, the top view of an open housing half shell 2 of an inventive installation switching device 1, here a circuit breaker.
  • the installation switching device 1 corresponds in its internal structure, its function as well as the arrangement and design of the other modules or elements that are mounted for its intended function within the housing 2, largely the one as in the DE 10 2008 006 863 A1 is described.
  • This document is therefore included in the disclosure of the present invention with respect to the further structure and operation of the service switching device and its components and components.
  • the object of the present invention is in particular the design of the pre-chamber space of such a service switching device.
  • the housing of the service switching device according to FIG. 1 has a front front 3, rear front 4, 4 ', narrow sides 5, 5' and a mounting side 6.
  • On the mounting side 6 is a recess 7 with two protruding therein mounting lugs 8, 8 ', with which the housing attached to a standard profile support rail can be.
  • FIG. 1 are not all assemblies and components that are required for the intended function of a circuit breaker shown. In particular, those assemblies and elements are shown that are more closely related to the present invention.
  • the switch knob 9 for actuating a switching mechanism and the movable contact lever 16.
  • the movable contact lever 16 carries the movable contact piece 29.
  • the switch knob 9 is connected to the contact lever 16 via a link chain 10.
  • the link chain 10 includes a bracket 11, an intermediate lever 12, a latch lever 13 and a release lever 14.
  • the intermediate lever 12 and the latch lever 13 together form the Verklinkungsstelle the rear derailleur. With appropriate actuation of the release lever, this Verklinkungsstelle is unlatched, it is said that the release lever 14 is then in the trip position.
  • the movement of the contact lever 16 is in its open position towards released, and the contact lever 16 is pressed by a spring (not shown) in the open position.
  • a spring not shown
  • the contact lever can not be returned to its closed position, and the contact point remains open.
  • a unlatching of the Verklinkungsstelle can also be triggered by a pivoting of the switch knob 9 from its switch-on in its switch-off, by this over the bracket 11 is coupled to this Schenk movement to the Verklinkungsstelle. To move the release lever in its release position, this is coupled with a hammer 15.
  • the impact lever 15 in turn is coupled to a thermal release, here a bimetal strip 18, and to a magnetic impact anchor system 17.
  • the hammer 15 is pivoted, transmits its pivotal movement on the trigger lever 14 and thus causes a unlatching of the Verklinkungsstelle, what leads to a pivoting of the contact lever 16 and thus to a lifting of the movable contact piece 29 of the fixed contact piece 24. It forms between the movable and the fixed contact piece 29, 24, a switching arc (not shown) from.
  • the switching arc is guided by suitable devices for extinguishing in a quenching chamber 19.
  • suitable devices for extinguishing in a quenching chamber 19 One recognizes in the FIGS. 1 to 3 in the region of the quenching chamber 19 parallel extending, protruding from the housing inner wall ribs 33. In the grooves 34 formed between these ribs arc quenching plates are held (not shown here).
  • the arc is divided when entering the quenching chamber at the arc quenching plates in a series of electrically series-connected partial arcs, whereby an increased arc voltage is generated, which counteracts the applied voltage at the terminals, limits the short-circuit current and leads to extinction of the arc.
  • pre-chamber 20 The region of the housing in which the contact arrangement of the movable and the fixed contact piece is located, is referred to as pre-chamber 20.
  • the switching arc is led out of the antechamber by means of a first and a second arc guide rail 21, 25 into the quenching chamber 19.
  • the drawn arc commutes from the open contact pieces 24, 29 on the arc guide rails 21, 25, runs with its feet along the arc guide rails to the splitter stack in the quenching chamber 19th
  • the first guide rail 21 has an elongated portion 22, with which it delimits the quenching chamber in the direction of the front side 3 out.
  • a vertically angled plate to which the striking anchor system 17 is attached.
  • an arcuate horn 23 is formed on the plate and thus at the free end of the elongated portion 22.
  • the horn 23 has the convex arc side toward the attachment side 6, and it carries the fixed contact piece 24, therefore, it is also referred to as a fixed contact horn 23.
  • the second guide rail 25 also has an elongated portion with which it delimits the quenching chamber 19 in the direction of the attachment side 6 out.
  • a second section in the form of an oblique leg 26, which is to be pointed at an angle to the movable contact lever, is formed.
  • a bend 36 Near the free end of the movable contact lever in its open position adjoins the oblique leg 26 is a bend 36, which points downwards, on the mounting side 6 and merges into a third section.
  • the bend 36 and the third section are longitudinally slotted and form two parallel part-legs 35, 27. One of the part-leg 35 is bent back horizontally after a short vertical piece and is used for connection to the terminal.
  • the second partial leg 27, also referred to as holding leg 27, extends vertically downwards, and carries at its lower free end the bimetallic fixing point 28 to which the bimetal 18 is welded or otherwise fastened. In the open position, the free end of the contact lever 16 is close to the bend 36, thereby facilitating a skipping of the arc on the second arc guide rail 25.
  • the first and second arc guide rail 21, 25 with the fixed contact horn 23 are made of a material with good electrical conductivity.
  • the prechamber space 20 has on at least one partial surface of the inside of the housing a plurality of projecting guide ribs 30, 30 ', 30 "which extend from the region of the contact arrangement approximately in the direction of the switching arc into the region of the arc quenching chamber 19 are arranged elongated extending.
  • the switching arc running off the contact point is guided tightly and additionally driven between the projecting upper sides of the guide ribs 30, 30 ', 30 ", while the gas pressure arising in front of the arc column can equalize in flow channels around it Arcing arc gas pressure in the flow channels between the guide ribs 30, 30 ', 30 "relax.
  • the pre-chamber chamber 20 further has on a partial surface of the inside of the housing in the region of the fixed contact piece 24, more precisely, in the region of the Fest.horns 23, a projecting web 31 with annularly closed peripheral contour, between the fixed contact piece 24, more precisely the Fest.horn 23, adjacent guide rib 30 " and the first arc guide rail 21.
  • the annular land 32 has an arcuate portion 32 bulging obliquely downward toward the inclined leg 26 and a straight portion closing the arcuate portion 32 upward the web 32 as a whole has approximately the shape of the letter D.
  • the peripheral contour of the arcuate web section 32 is adapted to the peripheral contour of the arcuate part of the fixed contact horn Bow of the Fest.horns 23 and the elbow 32 of the web 31 are aligned with each other, as seen in the direction perpendicular to the broad side of the service switching device.
  • the gases of the switching arc so to speak see a wall in front, formed from the bow of Fest.horns and the elbow 32 of the web 31, and they are thus forced to circulate around this wall and thus around the web 31 around, because the direct path straight away towards the arc extinguishing chamber 19 through them is blocked by this wall.
  • a gas circulation flowing around the web 31 can form between the guide rib 30 "adjacent to the fixed contact piece 24 and the first arc guide rail 21.
  • the web 31 comes to the arrangement in the region of the fixed contact piece 24. Its design with annularly closed circumferential contour allows gas circulation of the arc extinguishing gases around the web 31 around. Thereby, a partial backflow of the arc extinguishing gases is generated behind the switching arc on the arc quenching device, and this backflow further reduces the pressure difference between the arc front and back and additionally drives the arc. Thus, the arc is driven even faster into the arc splitter stack. In the FIG. 2 the corresponding gas flow is illustrated by arrows.
  • the housing is designed in shell construction, that is, it is composed of two housing halves 2, wherein the guide ribs 30, 30 ', 30 "and the web 31 are mounted on a partial surface of the housing inner side of a housing half-shell 2.
  • FIG. 3 shows a view of such a housing shell 2, without any further component or component of the circuit breaker.
  • the guide ribs and webs are molded together with other contour elements in the injection molding of the housing half shell 2 in one operation.
  • each housing half shell part - guide ribs and a partial web are integrally formed, which complement each other when assembling the housing half shells complementary to the guide ribs 30, 30 ', 30 "and the web 31.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät, mit einem Gehäuse, einer Kontaktanordnung in einem Vorkammerraum, wobei die Kontaktanordnung ein feststehendes und ein bewegliches Kontaktstück umfasst, mit einer Lichtbogenlöschkammer, mit einer ersten und einer zweiten Lichtbogenleitschiene, welche den bei einer Schalthandlung an der Kontaktanordnung entstehenden Schaltlichtbogen in die Lichtbogenlöschkammer leiten, wobei die erste Lichtbogenleitschiene dem Festkontakt zugeordnet ist, wobei der Vorkammerraum auf zumindest einer Teilfläche der Gehäuseinnenseite mehrere vorstehende Leitrippen aufweist, die von dem Bereich der Kontaktanordnung etwa in Laufrichtung des Schaltlichtbogens bis in den Bereich der Lichtbogenlöschkammer langgestreckt verlaufend angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein elektrisches Installationsgerät mit einem Lichtbogenvorkammerraum, ohne Vorkammerplatten und mit einer strombegrenzenden Lichtbogenlöscheinrichtung. Die Erfindung kann beispielsweise bei Leitungsschutzschaltern oder Motorschutzschaltern verwendet werden.
  • Leitungsschutzschalter oder Motorschutzschalter dienen dazu, im Störungsfall elektrische Leitungen, die mit Überströmen hoher Stromstärke belastet sind, vom speisenden Netz zu trennen. Hierzu sind üblicherweise ein festes und ein bewegliches Kontaktstück in einem Lichtbogen-Vorkammerraum vorgesehen, die mit den jeweiligen Anschlussklemmen verbunden sind. Beim Öffnen des Schaltkontaktes, das heißt beim Abheben des beweglichen Kontaktstückes vom feststehenden Kontaktstück, entsteht ein Schaltlichtbogen, welcher in einer hierzu vorgesehenen Löscheinrichtung gelöscht wird. Der gezogene Lichtbogen kommutiert von den geöffneten Kontaktstücken auf Lichtbogenleitschienen, läuft mit seinen Fußpunkten entlang der Lichtbogenleitschienen in Richtung der Lichtbogenlöschkammer, um sich dort anschließend in einem Lichtbogenlöschblechpaket, oft in Form einer sogenannten Deion-Löschkammer gebildet, in eine Serie von Teil-Lichtbögen zu unterteilen. Dort wird aufgrund der Aufteilung in seriell geschaltete Teil-Lichtbögen eine hohe Lichtbogenspannung zur Strombegrenzung erzeugt, so dass der Lichtbogen erlischt.
  • In der DE 39 08 102 A1 ist ein Installationsschaltgerät gezeigt, bei dem im Vorkammerraum an den Kammerwänden mehrere prismatisch vorstehende, zur Öffnungsebene der Kontaktstücke gerichtete Stege angeformt sind, die vom Bereich der Kontaktsteile etwa in Laufrichtung des Schaltlichtbogens zwischen Lichtbogenlaufschienen hindurch bis in den Lichtbogenlöschbereich langgestreckt angeordnet sind. Der von der Kontaktstelle ablaufende Schaltlichtbogen wird dabei zwischen den vorstehenden Oberseiten der schmalen Stege eng geführt und zusätzlich angetrieben, während der vor der Lichtbogensäule entstehende Gasdruck sich in Strömungskanälen um diese herum ausgleichen kann. Insbesondere kann sich der vor dem wandernden Lichtbogen entstehende Gasdruck in den Strömungskanälen zwischen den Stegen entspannen. Durch diese Strömung der Gase wird eine die Lichtbogenwanderung hemmende Druckdifferenz in den Bereichen vor und hinter dem Lichtbogen wirksam ausgeglichen. Außerdem sorgt der Druckausgleich für eine gute Entionisierung des neuzündungsgefährdeten Bereiches an der Kontaktstelle hinter dem Lichtbogen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Installationsschaltgerät mit Leitrippen im Vorkammerraum so weiterzubilden, dass die durch den Lichtbogen entstehenden Gase noch schneller in Richtung zu dem Lichtbogenlöschblechpaket gelangen können.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Installationsschaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Erfindungsgemäß also weist der Vorkammerraum auf zumindest einer Teilfläche der Gehäuseinnenseite im Bereich des Festkontaktstücks einen vorstehenden Steg mit ringförmig geschlossener Umfangskontur auf, der zwischen der dem Festkontaktstück benachbarten Leitrippe und der ersten Lichtbogenleitschiene angeordnet ist, so dass sich zwischen der dem Festkontaktstück benachbarten Leitrippe und der ersten Lichtbogenleitschiene eine den Steg umströmende Gaszirkulation ausbilden kann. Der erfindungsgemäß gestaltete Steg kommt somit im Bereich des Festkontaktstückes zur Anordnung. Seine Gestaltung mit ringförmig geschlossener Umfangskontur lässt eine Gaszirkulation der Lichtbogenlöschgase um den Steg herum zu. Dadurch wird eine teilweise Rückströmung der Lichtbogenlöschgase hinter den auf die Lichtbogenlöscheinrichtung zulaufenden Schaltlichtbogen erzeugt, und diese Rückströmung vermindert die Druckdifferenz zwischen der Lichtbogenvorder- und Rückseite weiter und treibt den Lichtbogen zusätzlich an. Somit wird der Lichtbogen noch schneller in das Lichtbogenlöschblechpaket getrieben.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die erste Lichtbogenleitschiene einen langgestreckten Abschnitt auf, mit dessen einem Ende ein das feste Kontaktstück tragendes, bogenförmig ausgebildetes Festkontakthorn verbunden ist, und der Steg mit der ringförmig geschlossenen Umfangskontur ist im Bereich des Festkontakthorns angeordnet, so dass sich zwischen der dem Festkontakthorn benachbarten Leitrippe und dem langgestreckten Abschnitt der ersten Lichtbogenleitschiene eine den Steg umströmende Gaszirkulation ausbilden kann. Das freie Ende des Festkontakthorns weist dabei auf den Beginn des langgestreckten Abschnitts der ersten Lichtbogenleitschiene hin. Die erste Lichtbogenleitschiene wird hier auch als Festkontaktleitschiene bezeichnet. Durch das Festkontakthorn wird der Fußpunkt des Schaltlichtbogens auf seinem ersten Teilstück des Weges hin zu der Lichtbogenlöschkammer bereits nahe an den langgestreckten Abschnitt der Festkontaktleitschiene herangeführt, so dass das Kommutieren des Lichtbogenfußpunktes auf den langgestreckten Teil der Leitschiene dann erleichtert ist. Erfindungsgemäß wird der die die zirkulierende Gasströmung mit der die Laufgeschwindigkeit des Lichtbogens erhöhenden Wirkung erzeugende Steg in diesem Anfangsbereich der Lichtbogenbewegung angebracht. Hier ist der die Laufgeschwindigkeit beschleunigende Effekt besonders groß.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Steg einen bogenförmigen Stegabschnitt auf, und die Umfangskontur des bogenförmigen Stegabschnitts ist an die Umfangskontur des Festkontakthorns angepasst. Damit wird eine konturmä-βige Überdeckung des Bogens des Festkontakthorns mit dem Bogenstück des Steges erreicht. Der Bogen des Festkontakthorns und der Bogenabschnitt des Steges fluchten gewissermaßen miteinander, in Richtung senkrecht auf die Breitseite des Installationsschaltgerätes gesehen. Die Gase des Schaltlichtbogens sehen damit gewissermaßen eine Wand vor sich, gebildet aus dem Bogen des Festkontakthorns und dem bogenförmigen Abschnitt des Steges, und sie werden somit gezwungen, um diese Wand und damit um den Steg herum zu zirkulieren, denn der direkte Weg geradewegs auf die Lichtbogenlöschkammer hin ist ihnen durch diese Wand versperrt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse aus zwei Gehäusehalbschalen zusammengesetzt, wobei die Leitrippen und der Steg auf einer Teilfläche der Gehäuseinnenseite einer Gehäusehalbschale angebracht sind. Die Höhe der Leitrippen und des Steges senkrecht zu der Innenwand der Gehäusehalbschale kann dabei so gestaltet sein, dass bei zusammengesetzten Gehäusehalbschalen die Leitrippen und der Steg die gesamte Breite zwischen den beiden gegenüberliegenden Innenseiten der Gehäusehalbschalen ausfüllen. Dadurch werden die Lichtbogengase in die zwischen den Leitrippen beziehungsweise zwischen dem Steg und der dem Steg benachbarten Leitrippe gebildeten Strömungskanäle gezwungen, sie können nicht seitlich, der Innenwand entlang, ausweichen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse aus zwei Gehäusehalbschalen zusammengesetzt, wobei auf gegenüberliegenden Teilflächen der Gehäuseinnenseiten jeder Gehäusehalbschale Teil - Leitrippen und ein Teil-Steg angeformt sind, die sich beim Zusammensetzen der Gehäusehalbschalen komplementär zu den Leitrippen und dem Steg ergänzen.
  • Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Aufsicht auf eine geöffnete Gehäusehalbschale eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes, mit teilweise entfernten Baugruppen,
    Figur 2
    eine schematische Aufsicht auf den Vorkammerbereich eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes, mit Pfeilen zur Veranschaulichung der Gasströmung, sowie
    Figur 3
    eine Aufsicht auf eine geöffnete Gehäusehalbschale eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes, wobei alle Baugruppen entfernt wurden.
  • In den Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Bauteile oder Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die beschriebenen Ausführungsformen stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung.
  • Figur 1 zeigt also die Aufsicht auf eine geöffnete Gehäusehalbschale 2 eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes 1, hier eines Leitungsschutzschalters. Das Installationsschaltgerät 1 entspricht in seinem inneren Aufbau, seiner Funktion sowie der Anordnung und Gestaltung der weiteren Baugruppen beziehungsweise Elemente, die zu seiner bestimmungsgemäßen Funktion innerhalb des Gehäuses 2 angebracht sind, weitgehend demjenigen, wie es in der DE 10 2008 006 863 A1 beschrieben ist. Dieses Dokument ist daher bezüglich des weiteren Aufbaus und der Funktionsweise des Installationsschaltgerätes und seiner Baugruppen und Komponenten in die Offenbarung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die Gestaltung des Vorkammerraumes eines solchen Installationsschaltgerätes.
  • Das Gehäuse des Installationsschaltgerätes nach Figur 1 hat eine vordere Frontseite 3, hintere Frontseiten 4, 4', Schmalseiten 5, 5' und eine Befestigungsseite 6. An der Befestigungsseite 6 befindet sich eine Aussparung 7 mit zwei darin hineinragenden Befestigungsnasen 8, 8', mit denen das Gehäuse an einer Normprofiltragschiene befestigt werden kann. In der Figur 1 sind nicht alle Baugruppen und Bauelemente, die zur bestimmungsgemäßen Funktion eines Leitungsschutzschalters erforderlich sind, dargestellt. Es sind insbesondere diejenigen Baugruppen und Elemente dargestellt, die im engeren Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung stehen.
  • An der vorderen Frontseite 3 befindet sich ein Schaltknebel 9 zur Betätigung eines Schaltwerkes und des beweglichen Kontakthebels 16. Der bewegliche Kontakthebel 16 trägt das bewegliche Kontaktstück 29. Der Schaltknebel 9 ist mit dem Kontakthebel 16 über eine Gelenkkette 10 verbunden. Die Gelenkkette 10 umfasst einen Bügel 11, einen Zwischenhebel 12, einen Klinkenhebel 13 und einen Auslösehebel 14. Der Zwischenhebel 12 und der Klinkenhebel 13 bilden miteinander die Verklinkungsstelle des Schaltwerkes. Bei geeigneter Betätigung des Auslösehebels wird diese Verklinkungsstelle entklinkt, man sagt, der Auslösehebel 14 sei dann in der Auslöseposition. Ist die Verklinkungsstelle entklinkt, so ist die Bewegung des Kontakthebels 16 in seine Öffnungsposition hin freigegeben, und der Kontakthebel 16 wird von einer Feder (hier nicht dargestellt) in die Öffnungsposition gedrückt. So lange, wie die Verklinkungsstelle nicht wieder verklinkt ist, kann der Kontakthebel nicht wieder in seine Schließlage zurückversetzt werden, und die Kontaktstelle bleibt geöffnet. Eine Entklinkung der Verklinkungsstelle kann auch ausgelöst werden bei einem Verschwenken des Schaltknebels 9 aus seiner Einschalt- in seine Ausschaltposition, indem über den Bügel 11 diese Schenkbewegung an die Verklinkungsstelle gekoppelt ist. Um den Auslösehebel in seine Auslöseposition hin zu bewegen, ist dieser mit einem Schlaghebel 15 gekoppelt. Der Schlaghebel 15 wiederum ist mit einem thermischen Auslöser, hier einem Bimetallstreifen 18, und mit einem magnetischen Schlagankersystem 17 gekoppelt. Die Kopplung mit dem Bimetallstreifen 18 erfolgt über einen weiteren Bügel, der hier nicht dargestellt ist. Sowohl bei andauerndem Überstrom, wenn sich der Bimetallstreifen 18 entsprechend weit verbogen hat, als auch bei einem hohen Kurzschlussstrom, wenn das Schlagankersystem 17 anspricht, wird der Schlaghebel 15 verschwenkt, überträgt seine Schwenkbewegung auf den Auslösehebel 14 und bewirkt damit eine Entklinkung der Verklinkungsstelle, was zu einem Verschwenken des Kontakthebels 16 und damit zu einem Abheben des beweglichen Kontaktstücks 29 von dem festen Kontaktstück 24 führt. Dabei bildet sich zwischen dem beweglichen und dem feststehenden Kontaktstück 29, 24 ein Schaltlichtbogen (hier nicht dargestellt) aus.
  • Der Schaltlichtbogen wird durch geeignete Vorrichtungen zum Verlöschen in eine Löschkammer 19 geführt. Man erkennt in den Figuren 1 bis 3 im Bereich der Löschkammer 19 parallel verlaufende, von der Gehäuseinnenwand abstehende Rippen 33. In den zwischen diesen Rippen 33 gebildeten Nuten 34 sind Lichtbogenlöschbleche gehalten (hier nicht dargestellt). Der Lichtbogen unterteilt sich beim Einlaufen in die Löschkammer an den Lichtbogenlöschblechen in eine Serie von elektrisch seriell geschalteten Teil-Lichtbögen, wodurch eine erhöhte Lichtbogenspannung entsteht, die der an den Klemmen anliegenden Netzspannung entgegenwirkt, den Kurzschlussstrom begrenzt und zum Erlöschen des Lichtbogens führt.
  • Derjenige Bereich des Gehäuses, in dem sich die Kontaktanordnung aus dem beweglichen und dem feststehenden Kontaktstück befindet, wird als Vorkammer 20 bezeichnet. Der Schaltlichtbogen wird aus der Vorkammer mittels einer ersten und einer zweiten Lichtbogenleitschiene 21, 25 in die Löschkammer 19 geführt. Der gezogene Lichtbogen kommutiert dabei von den geöffneten Kontaktstücken 24, 29 auf die Lichtbogenleitschienen 21, 25, läuft mit seinen Fußpunkten entlang der Lichtbogenleitschienen hinzu dem Löschblechpaket in der Löschkammer 19.
  • Die erste Leitschiene 21 besitzt einen langgestreckten Abschnitt 22, mit dem sie die Löschkammer in Richtung zur Frontseite 3 hin begrenzt. An dem der Vorkammer 20 zuweisenden Ende des langgestreckten Abschnitts 22 befindet sich eine senkrecht abgewinkelte Platte, an der das Schlagankersystem 17 befestigt ist. Weiter ist an der Platte und damit an dem freien Ende des langgestreckten Abschnitts 22 ein bogenförmig ausgebildetes Horn 23 ausgebildet. Das Horn 23 weist mit der konvexen Bogenseite in Richtung auf die Befestigungsseite 6, und es trägt das feststehende Kontaktstück 24, daher wird es auch als Festkontakthorn 23 bezeichnet.
  • Die zweite Leitschiene 25 besitzt ebenfalls einen langgestreckten Abschnitt, mit dem sie die Löschkammer 19 in Richtung zur Befestigungsseite 6 hin begrenzt. An dem der Vorkammer 20 zuweisenden Ende des langgestreckten Abschnitts ist ein zweiter Abschnitt in Form eines schräg auf den beweglichen Kontakthebel zu weisenden schrägen Schenkels 26 angeformt. Nahe des freien Endes des beweglichen Kontakthebels in seiner geöffneten Position schließt sich an den schrägen Schenkel 26 eine Abbiegung 36 an, die nach unten, auf die Befestigungsseite 6 hin weist und in einen dritten Abschnitt übergeht. Die Abbiegung 36 und der dritte Abschnitt sind dabei längs geschlitzt und bilden zwei parallel verlaufende Teil-Schenkel 35, 27. Einer der Teil-Schenkel 35 ist nach einem kurzen vertikal verlaufenden Stück wieder waagrecht abgebogen und dient zum Anschluss an die Anschlussklemme. Der zweite Teil-Schenkel 27, auch als Halteschenkel 27 bezeichnet, verläuft senkrecht nach unten, und trägt an seinemunteren freien Ende die Bimetallbefestigungsstelle 28, an der das Bimetall 18 angeschweißt oder auf andere Art befestigt ist. In geöffneter Stellung befindet sich das freie Ende des Kontakthebels 16 nahe an der Abbiegung 36, so dass dadurch ein Überspringen des Lichtbogens auf die zweite Lichtbogenleitschiene 25 erleichtert wird.
  • Die erste und zweite Lichtbogenleitschiene 21, 25 mit dem Festkontakthorn 23 bestehen aus einem elektrisch gut leitfähigen Material.
  • Der Vorkammerraum 20 weist auf zumindest einer Teilfläche der Gehäuseinnenseite mehrere vorstehende Leitrippen 30, 30', 30" auf, die von dem Bereich der Kontaktanordnung etwa in Laufrichtung des Schaltlichtbogens bis in den Bereich der Lichtbogenlöschkammer 19 langgestreckt verlaufend angeordnet sind. Der von der Kontaktstelle ablaufende Schaltlichtbogen wird dabei zwischen den vorstehenden Oberseiten der Leitrippen 30, 30', 30" eng geführt und zusätzlich angetrieben, während der vor der Lichtbogensäule entstehende Gasdruck sich in Strömungskanälen um diese herum ausgleichen kann. Insbesondere kann sich der vor dem wandernden Lichtbogen entstehende Gasdruck in den Strömungskanälen zwischen den Leitrippen 30, 30', 30" entspannen. Durch diese Strömung der Gase wird eine die Lichtbogenwanderung hemmende Druckdifferenz in den Bereichen vor und hinter dem Lichtbogen wirksam ausgeglichen. Außerdem sorgt der Druckausgleich für eine gute Entionisierung des neuzündungsgefährdeten Bereiches an der Kontaktstelle hinter dem Lichtbogen.
  • Der Vorkammerraum 20 weist weiter auf einer Teilfläche der Gehäuseinnenseite im Bereich des Festkontaktstücks 24, genauer, im Bereich des Festkontakthorns 23, einen vorstehenden Steg 31 mit ringförmig geschlossener Umfangskontur auf, der zwischen der dem Festkontaktstück 24, genauer dem Festkontakthorn 23, benachbarten Leitrippe 30" und der ersten Lichtbogenleitschiene 21 angeordnet ist. Der ringförmige Steg 32 hat einen bogenförmigen Abschnitt 32, der nach schräg unten, in Richtung auf den schrägen Schenkel 26 hin, ausbaucht, und einen geraden Abschnitt, der den bogenförmigen Abschnitt 32 nach oben hin abschließt, so dass der Steg 32 insgesamt etwa die Form des Buchstabens D aufweist. Die Umfangskontur des bogenförmigen Stegabschnitts 32 ist an die Umfangskontur des bogenförmigen Teils des Festkontakthorns angepasst. Damit wird eine konturmäßige Überdeckung des Bogens des Festkontakthorns 23 mit dem Bogenstück 32 des Steges 31 erreicht. Der Bogen des Festkontakthorns 23 und das Bogenstück 32 des Steges 31 fluchten gewissermaßen miteinander, in Richtung senkrecht auf die Breitseite des Installationsschaltgerätes gesehen. Die Gase des Schaltlichtbogens sehen damit gewissermaßen eine Wand vor sich, gebildet aus dem Bogen des Festkontakthorns und dem Bogenstück 32 des Steges 31, und sie werden somit gezwungen, um diese Wand und damit um den Steg 31 herum zu zirkulieren, denn der direkte Weg geradewegs auf die Lichtbogenlöschkammer 19 hin ist ihnen durch diese Wand versperrt.
  • Dadurch kann sich zwischen der dem Festkontaktstück 24 benachbarten Leitrippe 30" und der ersten Lichtbogenleitschiene 21 eine den Steg 31 umströmende Gaszirkulation ausbilden. Der Steg 31 kommt im Bereich des Festkontaktstückes 24 zur Anordnung. Seine Gestaltung mit ringförmig geschlossener Umfangskontur lässt eine Gaszirkulation der Lichtbogenlöschgase um den Steg 31 herum zu. Dadurch wird eine teilweise Rückströmung der Lichtbogenlöschgase hinter den auf die Lichtbogenlöscheinrichtung zulaufenden Schaltlichtbogen erzeugt, und diese Rückströmung vermindert die Druckdifferenz zwischen der Lichtbogenvorder- und Rückseite weiter und treibt den Lichtbogen zusätzlich an. Somit wird der Lichtbogen noch schneller in das Lichtbogenlöschblechpaket getrieben. In der Figur 2 ist die entsprechende Gasströmung durch Pfeile veranschaulicht.
  • Das Gehäuse ist in Schalenbauweise ausgeführt, das heißt, es ist aus zwei Gehäusehalbschalen 2 zusammengesetzt, wobei die Leitrippen 30, 30', 30" und der Steg 31 auf einer Teilfläche der Gehäuseinnenseite einer Gehäusehalbschale 2 angebracht sind. Figur 3 zeigt eine Ansicht einer solchen Gehäuseschale 2, ohne jedes weitere Bauteil oder Bauelement des Leitungsschutzschalters. Die Leitrippen und Stege sind, zusammen mit weiteren Konturelementen, beim Spritzgießen der Gehäusehalbschale 2 in einem Arbeitsgang mit angespritzt.
  • Es können auch auf gegenüberliegenden Teilflächen der Gehäuseinnenseiten jeder Gehäusehalbschale Teil - Leitrippen und ein Teil-Steg angeformt sind, die sich beim Zusammensetzen der Gehäusehalbschalen komplementär zu den Leitrippen 30, 30', 30" und dem Steg 31 ergänzen. Bezugszeichenliste
    1 Leitungsschutzschalter
    2 Gehäusehalbschale
    3 Vordere Frontseite
    4, 4' Hintere Frontseite
    5, 5' Schmalseite
    6 Befestigungsseite
    7 Aussparung
    8, 8' Haltenase
    9 Schaltknebel
    10 Gelenkkette
    11 Bügel
    12 Zwischenhebel
    13 Klinkenhebel
    14 Auslösehebel
    15 Schlaghebel
    16 Kontakthebel
    17 Schlaganker
    18 Bimetall
    19 Löschkammer
    20 Vorkammer
    21 Erste Leitschiene, Festkontaktleitschiene
    22 Langgestreckter Abschnitt
    23 Festkontakthorn
    24 Festkontaktstück
    25 Zweite Leitschiene
    26 Schräger Schenkel
    27 Halteschenkel
    28 Bimetallbefestigungsstelle
    29 Bewegliches Kontaktstück
    30, 30', 30" Leitrippe
    31 Ringförmiger Steg
    32 Bogenförmiger Stegabschnitt
    33 Rippe
    34 Nut
    35 Erster Teilschenkel
    36 Abbiegung

Claims (5)

  1. Installationsschaltgerät (1), mit einem Gehäuse (2), einer Kontaktanordnung in einem Vorkammerraum (20), wobei die Kontaktanordnung ein feststehendes (24) und ein bewegliches (29) Kontaktstück umfasst, mit einer Lichtbogenlöschkammer (19), mit einer ersten (21) und einer zweiten (25) Lichtbogenleitschiene, welche den bei einer Schalthandlung an der Kontaktanordnung entstehenden Schaltlichtbogen in die Lichtbogenlöschkammer (19) leiten, wobei die erste Lichtbogenleitschiene (21) dem Festkontakt (24) zugeordnet ist, wobei der Vorkammerraum (20) auf zumindest einer Teilfläche der Gehäuseinnenseite mehrere vorstehende Leitrippen (30, 30', 30") aufweist, die von dem Bereich der Kontaktanordnung etwa in Laufrichtung des Schaltlichtbogens bis in den Bereich der Lichtbogenlöschkammer (19) langgestreckt verlaufend angeordnet sind, wobei der Vorkammerraum (20) auf zumindest einer Teilfläche der Gehäuseinnenseite im Bereich des Festkontaktstücks (24) einen vorstehenden Steg (31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (31) eine ringförmig geschlossener Umfangskontur aufweist und zwischen der dem Festkontaktstück (24) benachbarten Leitrippe (30") und der ersten Lichtbogenleitschiene (21) angeordnet ist, so dass sich zwischen der dem Festkontaktstück (24) benachbarten Leitrippe (30") und der ersten Lichtbogenleitschiene (21) eine den Steg (31) umströmende Gaszirkulation ausbilden kann.
  2. Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtbogenleitschiene (21) einen langgestreckten Abschnitt (22) aufweist, mit dessen einem Ende ein das feste Kontaktstück (24) tragendes, bogenförmig ausgebildetes Festkontakthorn (23) verbunden ist, und dass der Steg (31) mit ringförmig geschlossener Umfangskontur im Bereich des Festkontakthorns (23) angeordnet ist, so dass sich zwischen der dem Festkontakthorn (23) benachbarten Leitrippe (30") und dem langgestreckten Abschnitt (22) der ersten Lichtbogenleitschiene (21) eine den Steg (31) umströmende Gaszirkulation ausbilden kann.
  3. Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (31) einen bogenförmigen Stegabschnitt (32) aufweist, und dass die Umfangskontur des bogenförmigen Stegabschnitts (32) an die Umfangskontur des Festkontakthorns (23) angepasst ist.
  4. Installationsschaltgerät (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus zwei Gehäusehalbschalen (2) zusammengesetzt ist, wobei die Leitrippen (30, 30', 30") und der Steg (31) auf einer Teilfläche der Gehäuseinnenseite einer Gehäusehalbschale (2) angebracht sind.
  5. Installationsschaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus zwei Gehäusehalbschalen (2) zusammengesetzt ist, wobei auf gegenüberliegenden Teilflächen der Gehäuseinnenseiten jeder Gehäusehalbschale Teil - Leitrippen und ein Teil-Steg angeformt sind, die sich beim Zusammensetzen der Gehäusehalbschalen komplementär zu den Leitrippen 830, 30', 30") und dem Steg (31) ergänzen.
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