EP2849192A1 - Abbrandelement für eine Lichtbogenlöschanordnung, Lichtbogenlöschanordnung und Verfahren zur Herstellung eines Abbrandelements - Google Patents
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- H01H31/28—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch with angularly-movable contact
Definitions
- the present invention relates to a consumable element for an arc extinguishing arrangement.
- Such a switching arc is often performed in circuit breakers and / or circuit breakers designed as a circuit breaker to protect the main contacts not on the main contacts, but on arc horns as an electrical bypass. Due to the thermal buoyancy of the arc column, sufficient free space is needed depending on the voltage across the arc column, in order not to damage any surrounding components. Therefore, such disconnectors are usually placed on the mast top of a traction power supply.
- the invention solves this problem by a Abbrandelement for an arc extinguishing arrangement, wherein the Abbrandelement is releasably attachable to the arc extinguishing arrangement.
- the burn-off element according to the invention is advantageous because it can be attached to an arc-quenching device and easily replaced without having to replace corresponding arcing horns of the arc-extinguishing arrangement.
- Another advantage is that when replacing the Abbrandemia no re-adjustment of the entire arcing horns must be made, which saves time and costs in maintenance. Furthermore, the technical availability of the catenary system is increased.
- the burn-off element can be detachably attached in the manner of a plug connection. This is advantageous because a connector is technically easy to implement and inexpensive to manufacture.
- the burn-off element can be detachably attached in the manner of a screw connection.
- a screw connection is advantageous in that on the one hand a long-term secure locking of the Abbrandelements is ensured by the screw on the arc extinguishing system and on the other hand, the Abbrandelement can be easily replaced.
- the screw connection is designed as an internal thread. This is advantageous because an internal thread after screwing has no contact surface with the surface of the Abbrandelements or the arc extinguishing arrangement and thereby does not hinder the electrical operation of the arc extinguishing arrangement. Another advantage is that the internal thread is exposed to less weather and thus less corrosion, which reduces availability and maintenance.
- the burn-off element can be detachably attached by means of a sleeve-type fastening device.
- a sleeve-type fastening device This is advantageous because in the manufacture of the Abbrandelements no costly and therefore costly processing of Abbrandelements must be made in order to allow a releasable attachment in the use of Abbrandelements. This is not necessary because the Abbrandelement is attachable by external pressure of a sleeve-like fastening device.
- the length of the burn-up element corresponds to an expected turn-off frequency of the arc extinguishing arrangement sized.
- the burn-off element is rounded off at its end remote from the attachment end.
- the formation of a rounded Abbrandelements is advantageous, as a result, the wear of Abbrandelements concentrated especially in the end of the Abbrandelements and good predictability of the life of the Abbrandelements is ensured.
- the material of the burn-up element comprises a dispersion-hardened copper material.
- the preparation of this material is powder metallurgically by reaction times;
- CEP DISCOP high-performance copper materials from Compound Extrusion Products GmbH in Freiberg are known (application brochure 09/09).
- the use of this refractory material is advantageous because it reduces the frequency of maintenance of the consumable elements.
- dispersion-strengthened copper material is further advantageous in that it is characterized by high wear resistance and high temperature resistance.
- a heat-resistant copper material are dispersion-hardened copper materials which, in particular, have a substantially reduced hardness at 20 ° C. after cooling only when the dispersion-hardened copper material was previously heated to above 800 ° C. for 1 hour.
- Such a dispersion strengthened copper material with a particularly high heat resistance is, for example of the alloys CEP DISCOP C3 / 11 and C3 / 80 of the Compound Extrusion Products GmbH in Freiburg (application brochure 09/09).
- the burn-off element has the dispersion-hardened copper material on the outer surface. This is advantageous because in this way the optimum material properties of the dispersion-strengthened copper material come into play in an arc extinguishing arrangement, while more cost-effective materials or materials with otherwise advantageous properties can be used for the internal design of the burn-up element.
- the dispersion-hardened copper material is suitable for machining.
- Known tungsten copper materials by comparison, can not be machined due to their hardness.
- the machinability of the dispersion-strengthened copper materials allows, for example, in the manufacturing process, the formation of a cavity and possibly an internal thread in order to attach the Abbrandelement later detachable can.
- Another aspect of the invention is an arc extinguishing arrangement with arc horns and / or Vorzünd technicallynern and / or live skids, wherein the arcing horns and / or Vorzünd technicallyner and / or live skids at its free end for attachment of inventive Abbrandierin are formed.
- Arc horns and pre-ignition horns can be found, for example, in circuit breakers or switch disconnectors, current-carrying runners are provided, for example, in track insulators on railway overhead lines.
- the Abbrandetti are fastened by the fastening devices of Abbrandamine complementary fasteners of the arcing horns and / or Vorzünd toleratener and / or current-bearing runners. This results analogously in the same way as described above for the burn-off elements according to the invention.
- the arc horns and / or the pre-ignition horns and / or current-carrying runners have copper as the material. This is advantageous because copper is a widely used and inexpensive material for the production of arcing horns and / or pre-ignition horns and / or live runners.
- a thread is formed by milling or cutting on the inside of the cavity. This results in the same advantages as described above for the burn-up element.
- the FIG. 1 shows a Abbrandelement 1, which is formed in a substantially cylindrical shape.
- the burn-off element 1 has a rounded end 2; It is formed from a dispersion-strengthened copper material 3 and further has a cavity 4 with an internal thread 5.
- FIG. 2 shows an arc extinguishing device 20 according to the invention with arcing horns 22, which are attached to a switching device for connecting and disconnecting or grounding of sections in overhead line systems 21. At the free end of the arcing horns 22 while Abbrandieri invention 1 are screwed.
- the Abbrandieri can be easily unscrewed and replaced when worn, which saves time and money. In particular, it is not necessary to replace the entire arcing horns 22 and to readjust new arcing horns 22 after installation to ensure optimum arc quenching.
Landscapes
- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abbrandelement für eine Lichtbogenlöschanordnung.
- Beim Löschen von Betriebsströmen durch Freiluftschaltgeräte wie beispielsweise Wechselstrom-Trennschalter oder Gleichstrom-Trennschalter für Bahnanwendungen werden bei Kontakttrennung Schaltlichtbögen verursacht.
- Ein solcher Schaltlichtbogen wird bei Trennschaltern und/oder bei als Lasttrennschalter ausgebildeten Trennschaltern häufig zum Schutz der Hauptkontakte nicht über die Hauptkontakte, sondern über Lichtbogenhörner als elektrischer Bypass geführt. Durch den thermischen Auftrieb der Lichtbogensäule wird abhängig von der Spannung über der Lichtbogensäule ausreichend freier Platz benötigt, um keine umgebenden Komponenten zu schädigen. Deshalb werden derartige Trennschalter in der Regel auf der Mastspitze einer Bahnstromversorgung angeordnet.
- Aus dem europäischen Patent
EP 1 105 894 B1 ist eine Schaltvorrichtung für Fahrleitungsanlagen bekannt, bei der Lichtbogenhörner mit Abbrandelementen vorgesehen sind. - Ferner ist es im Stand der Technik bisher üblich, bei Trennschaltern die Lichtbogenhörner aus Kupfer herzustellen und beispielsweise im relativ aufwändigen Magna-Flash-Schweißverfahren Abbrandelemente aus einer Wolframkupferlegierung anzuschweißen. Solche Abbrandelemente aus einer Wolframkupferlegierung werden beispielsweise bei den Trennschaltern der Baureihe SICAT 8WL6144 der Siemens AG verwendet. Die stumpf auf die Lichtbogenhörner angeschweißten Abbrandelemente müssen bei Erodierung des Materials im Zuge einer Wartung ersetzt werden. Dabei werden die gesamten Lichtbogenhörner getauscht und neu ausgerichtet, damit die vorgesehene Schaltlichtbogenlöschung sichergestellt ist.
- Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Abbrandelement zur Verfügung zu stellen, das vergleichsweise kostensparend ist.
- Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Abbrandelement für eine Lichtbogenlöschanordnung, wobei das Abbrandelement lösbar an der Lichtbogenlöschanordnung anbringbar ist.
- Das erfindungsgemäße Abbrandelement ist vorteilhaft, weil es an einer Lichtbogenlöscheinrichtung angebracht und leicht ausgetauscht werden kann, ohne dass entsprechende Lichtbogenhörner der Lichtbogenlöschanordnung ausgetauscht werden müssen. Hierdurch sinken sowohl in der Fertigung der Abbrandelemente als auch in der Wartung der Lichtbogenlöschanordnungen Kosten, da nun nur die Abbrandelemente ausgetauscht werden müssen.
- Ein weiterer Vorteil ist es, dass beim Austausch der Abbrandelemente keine Neujustierung der kompletten Lichtbogenhörner erfolgen muss, was Zeit und Kosten in der Wartung einspart. Des Weiteren wird die technische Verfügbarkeit des Fahrleitungssystems erhöht.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbrandelements ist das Abbrandelement nach Art einer Steckverbindung lösbar anbringbar. Dies ist von Vorteil, weil eine Steckverbindung technisch leicht umzusetzen und kostengünstig zu fertigen ist.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbrandelements ist das Abbrandelement nach Art einer arretierbaren Steckverbindung, insbesondere einer Klemmverbindung, lösbar anbringbar. Dies ist vorteilhaft, weil eine arretierbare Steckverbindung ein unplanmäßiges Ablösen des Abbrandelements von der Lichtbogenlöschanordnung verhindert. Eine Arretierung kann dabei in Form einer Klemmverbindung ausgebildet sein.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbrandelements ist das Abbrandelement nach Art einer Schraubverbindung lösbar anbringbar. Eine solche Schraubverbindung ist dadurch vorteilhaft, dass durch die Verschraubung einerseits eine langfristig sichere Arretierung des Abbrandelements an der Lichtbogenlöschanordnung gewährleistet wird und andererseits das Abbrandelement leicht ausgetauscht werden kann.
- In einer bevorzugten Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbrandelements ist die Schraubverbindung als Innengewinde ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, weil ein Innengewinde nach der Verschraubung keine Kontaktfläche zur Oberfläche des Abbrandelements beziehungsweise der Lichtbogenlöschanordnung aufweist und dadurch die elektrische Funktionsweise der Lichtbogenlöschanordnung nicht behindert. Ein weiterer Vorteil ist es, dass das Innengewinde geringeren Witterungseinflüssen und somit geringerer Korrosion ausgesetzt ist, was Verfügbarkeit und Wartungsaufwand verringert.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbrandelements ist das Abbrandelement mittels einer manschettenartigen Befestigungsvorrichtung lösbar anbringbar. Dies ist vorteilhaft, weil in der Herstellung des Abbrandelements keine aufwändige und damit kostenintensive Bearbeitung des Abbrandelements erfolgen muss, um in der Benutzung des Abbrandelements eine lösbare Anbringung zu gestatten. Dies ist nicht nötig, weil das Abbrandelement durch äußeren Druck einer manschettenartigen Befestigungsvorrichtung anbringbar ist.
- In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbrandelements ist die Länge des Abbrandelements entsprechend einer erwarteten Ausschalthäufigkeit der Lichtbogenlöschanordnung bemessen. Dies ist ein Vorteil, weil so abhängig von Kunden- oder Projektanforderungen in Bezug auf die Ausschalthäufigkeit der Lichtbogenlöschanordnung ein Abbrandelement geeigneter Länge gewählt werden kann, um beispielsweise ein vorgegebenes Wartungsintervall auch bei starker Beanspruchung der Abbrandelemente ohne zusätzlicher Wartung einzuhalten.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbrandelements ist das Abbrandelement an seinem vom Anbringungsende abgewandten Ende abgerundet. Die Ausbildung eines abgerundeten Abbrandelements ist vorteilhaft, da hierdurch der Verschleiß des Abbrandelements sich besonders im Endpunkt des Abbrandelements konzentriert und eine gute Vorhersagbarkeit der Lebensdauer des Abbrandelements gewährleistet ist.
- In einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbrandelements umfasst das Material des Abbrandelements einen dispersionsverfestigten Kupferwerkstoff. Die Herstellung dieses Materials erfolgt pulvermetallurgisch durch Reaktionsmalen; bekannt sind beispielsweise CEP DISCOP Hochleistungs-Kupferwerkstoffe der Compound Extrusion Products GmbH in Freiberg (Anwendungsbroschüre 09/09). Die Verwendung dieses hitzebeständigen Materials ist vorteilhaft, weil es die Wartungshäufigkeit für die Abbrandelemente verringert.
- Die Verwendung von dispersionsverfestigtem Kupferwerkstoff ist weiterhin dadurch vorteilhaft, dass sich dieser durch eine hohe Verschleißfestigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit auszeichnet. Beispiele für einen hitzebeständigen Kupferwerkstoff sind dispersionsverfestigte Kupferwerkstoffe, die insbesondere eine wesentlich verringerte Härte bei 20°C nach Abkühlung nur dann aufweisen, wenn der dispersionsverfestigte Kupferwerkstoff zuvor 1 Stunde auf über 800°C erhitzt wurde. Ein solcher dispersionsverfestigter Kupferwerkstoff mit einer besonders hohen Hitzebeständigkeit ist beispielsweise von den Legierungen CEP DISCOP C3/11 und C3/80 der Compound Extrusion Products GmbH in Freiburg bekannt (Anwendungsbroschüre 09/09).
- Es ist ein Vorteil dispersionsverfestigter Kupferwerkstoffe, dass sie im Vergleich zu Wolframkupfermaterialien bei vergleichbarem Leistungsverhalten vergleichsweise kostengünstig sind, was die Herstellungskosten für ein Abbrandelement verringert.
- In einer Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform weist das Abbrandelement den dispersionsverfestigten Kupferwerkstoff auf der Außenfläche auf. Dies ist vorteilhaft, weil hierdurch die optimalen Werkstoffeigenschaften des dispersionsverfestigten Kupferwerkstoffs in einer Lichtbogenlöschanordnung zum Tragen kommen, während für die innere Ausgestaltung des Abbrandelements noch kostengünstigere Materialien oder Materialien mit anderweitig vorteilhaften Eigenschaften eingesetzt werden können.
- In einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbrandelements ist der dispersionsverfestigte Kupferwerkstoff für eine spanende Bearbeitung geeignet. Dies ist ein Vorteil, weil solche dispersionsverfestigten Kupferwerkstoffe hervorragend bearbeitbar sind und mit kurzer und gleichmäßiger Spanbildung spanend ausgeformt werden können. Bekannte Wolframkupfermaterialien können im Vergleich dazu aufgrund ihrer Härte nicht spanend bearbeitet werden. Die spanende Bearbeitbarkeit der dispersionsverfestigten Kupferwerkstoffe gestattet beispielsweise im Herstellungsprozess das Ausbilden eines Hohlraumes und ggf. eines Innengewindes, um das Abbrandelement später lösbar anbringen zu können.
- Ein anderer Aspekt der Erfindung ist eine Lichtbogenlöschanordnung mit Lichtbogenhörnern und/oder Vorzündhörnern und/oder stromführenden Kufen, bei der die Lichtbogenhörner und/oder Vorzündhörner und/oder stromführenden Kufen an ihrem freien Ende zur Befestigung von erfindungsgemäßen Abbrandelementen ausgebildet sind. Lichtbogenhörner und Vorzündhörner finden sich beispielsweise bei Trennschaltern oder Lasttrennschaltern, stromführende Kufen sind zum Beispiel bei Streckentrennern an Bahnoberleitungen vorgesehen. Die Abbrandelemente werden dabei durch den Befestigungsvorrichtungen der Abbrandelemente komplementäre Befestigungselemente der Lichtbogenhörner und/oder Vorzündhörner und/oder stromführenden Kufen befestigt. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für die erfindungsgemäßen Abbrandelemente beschrieben.
- In einer bevorzugten Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschanordnung weisen die Lichtbogenhörner und/oder die Vorzündhörner und/oder stromführenden Kufen als Material Kupfer auf. Dies ist vorteilhaft, weil Kupfer ein weit verbreites und kostengünstiges Material für die Herstellung von Lichtbogenhörnern und/oder Vorzündhörnern und/oder stromführenden Kufen ist.
- Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Abbrandelements, bei dem das Abbrandelement zur Ausbildung eines Hohlraumes spanend bearbeitet wird, Gegenstand der Erfindung. Es ergeben sich die gleichen Vorteile wie eingangs für das Abbrandelement beschrieben.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf der Innenseite des Hohlraumes ein Gewinde durch Fräsen oder Schneiden ausgebildet. Es ergeben sich die gleichen Vorteile wie eingangs für das Abbrandelement beschrieben.
- Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren schematisch dargestellt, dabei zeigt
- Figur 1
- eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbrandelements und
- Figur 2
- eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschanordnung.
- Die
Figur 1 zeigt ein Abbrandelement 1, das in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet ist. Das Abbrandelement 1 weist ein abgerundetes Ende 2 auf; es ist aus einem dispersionsverfestigten Kupferwerkstoff 3 gebildet und weist weiterhin einen Hohlraum 4 mit einem Innengewinde 5 auf. - Die
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Lichtbogenlöschanordnung 20 mit Lichtbogenhörnern 22, die an einer Schalteinrichtung zum Zu- und Abschalten oder Erden von Streckenabschnitten bei Fahrleitungsanlagen 21 angebracht sind. Am freien Ende der Lichtbogenhörner 22 sind dabei die erfindungsgemäßen Abbrandelemente 1 aufgeschraubt. - Die Abbrandelemente können bei Verschleiß einfach abgeschraubt und ausgetauscht werden, wodurch Zeit und Kosten eingespart werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich, die gesamten Lichtbogenhörner 22 auszutauschen und neue Lichtbogenhörner 22 nach Anbringung neu zu justieren, um eine optimale Lichtbogenlöschung zu gewährleisten.
Claims (15)
- Abbrandelement (1) für eine Lichtbogenlöschanordnung (20), wobei das Abbrandelement (1) lösbar an der Lichtbogenlöschanordnung (20) anbringbar ist.
- Abbrandelement (1) nach Anspruch 1, wobei das Abbrandelement (1) nach Art einer Steckverbindung lösbar anbringbar ist.
- Abbrandelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Abbrandelement (1) nach Art einer arretierbaren Steckverbindung, insbesondere einer Klemmverbindung, lösbar anbringbar ist.
- Abbrandelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Abbrandelement (1) nach Art einer Schraubverbindung lösbar anbringbar ist.
- Abbrandelement (1) nach Anspruch 4, bei dem die Schraubverbindung als Innengewinde (5) ausgebildet ist.
- Abbrandelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Abbrandelement (1) mittels einer manschettenartigen Befestigungsvorrichtung lösbar anbringbar ist.
- Abbrandelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Länge entsprechend einer erwarteten Ausschalthäufigkeit der Lichtbogenlöschanordnung (20) bemessen ist.
- Abbrandelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Abbrandelement (1) an seinem vom Anbringungsende abgewandten Ende (2) abgerundet ist.
- Abbrandelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Material einen dispersionsverfestigten Kupferwerkstoff (3) umfasst.
- Abbrandelement (1) nach Anspruch 8, das den dispersionsverfestigten Kupferwerkstoff (3) auf der Außenfläche des Abbrandelements (1) aufweist.
- Abbrandelement (1) nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der dispersionsverfestigte Kupferwerkstoff (3) für eine spanende Bearbeitung geeignet ist.
- Lichtbogenlöschanordnung (20) mit Lichtbogenhörnern (22) und/oder Vorzündhörnern und/oder stromführenden Kufen, bei der die Lichtbogenhörner (22) und/oder Vorzündhörner und/oder stromführenden Kufen an ihrem freien Ende zur Befestigung von Abbrandelementen (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet sind.
- Lichtbogenlöschanordnung (20) nach Anspruch 12, bei der die die Lichtbogenhörner (22) und/oder Vorzündhörner und/oder stromführenden Kufen als Material Kupfer aufweisen.
- Verfahren zur Herstellung eines Abbrandelements (1) nach Anspruch 11, bei dem das Abbrandelement (1) zur Ausbildung eines Hohlraumes (4) spanend bearbeitet wird.
- Verfahren nach Anspruch 14, bei dem auf der Innenseite des Hohlraumes (4) ein Gewinde durch Fräsen oder Schneiden ausgebildet wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
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17P | Request for examination filed |
Effective date: 20140828 |
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AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
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AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: BA ME |
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R17P | Request for examination filed (corrected) |
Effective date: 20150805 |
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RBV | Designated contracting states (corrected) |
Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
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18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20150919 |