EP3195341A1 - KURZSCHLIEßEREINRICHTUNG, INSBESONDERE FÜR DEN STÖRLICHTBOGENSCHUTZ IN NIEDER- UND MITTELSPANNUNGSANLAGEN - Google Patents

KURZSCHLIEßEREINRICHTUNG, INSBESONDERE FÜR DEN STÖRLICHTBOGENSCHUTZ IN NIEDER- UND MITTELSPANNUNGSANLAGEN

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Publication number
EP3195341A1
EP3195341A1 EP15763295.1A EP15763295A EP3195341A1 EP 3195341 A1 EP3195341 A1 EP 3195341A1 EP 15763295 A EP15763295 A EP 15763295A EP 3195341 A1 EP3195341 A1 EP 3195341A1
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EP
European Patent Office
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housing
short
circuiting device
electrode
sacrificial element
Prior art date
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Granted
Application number
EP15763295.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3195341B1 (de
Inventor
Reinhold Kienlein
Markus HÖLLERL
Stefan DIETWEGER
Stefanie Schuster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dehn SE and Co KG
Original Assignee
Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dehn and Soehne GmbH and Co KG filed Critical Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Publication of EP3195341A1 publication Critical patent/EP3195341A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3195341B1 publication Critical patent/EP3195341B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H79/00—Protective switches in which excess current causes the closing of contacts, e.g. for short-circuiting the apparatus to be protected
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/764—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material in which contacts are held closed by a thermal pellet
    • H01H37/765—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material in which contacts are held closed by a thermal pellet using a sliding contact between a metallic cylindrical housing and a central electrode

Definitions

  • Short-circuiting device in particular for arc fault protection in low and medium voltage installations
  • the invention relates to a short-circuiting device, in particular for the
  • Arc fault protection in low and medium voltage installations consisting of a multi-part housing, which accommodates a fixed and a movable electrode, wherein the electrodes by a sacrificial element at a distance
  • a mechanical biasing element which acts on the movable electrode and a force vector in
  • This short-circuiting device comprises a switching element, which from the
  • Trigger signal of an error detection device is actuated. Furthermore, there are two opposing contact electrodes with means for supplying current, wherein these can be contacted to a circuit with terminals of different potential.
  • the contact electrodes are under mechanical bias such that in case of short circuit spring assisted relative movement of the electrodes is executed to each other.
  • a sacrificial element acts as a spacer between the contact electrodes. Moreover, there is an electrical connection between the sacrificial element and the switching element on the one hand and one of the contact electrodes on the other hand in order to bring about a thermal flow-induced thermal destruction of the sacrificial element in a targeted manner.
  • DE 102005 048 003 B4 is the Victim element a thin-walled hollow cylinder with a ratio between diameter and wall thickness of the hollow cylinder> 10: 1, wherein the material of the hollow cylinder is made high-melting.
  • the known short-circuiter is used in personal protection equipment which is capable of on the basis of an arc detection
  • Trigger switching element Such a teaching is shown in DE 10 2013 001 612 A1, where the energy for triggering the switching element is obtained there exclusively from the energy of the fault arc occurring.
  • the contact surfaces of the electrodes are compressed by the residual spring force of the biasing spring in the tripped state.
  • the biasing spring force can be overcome and the movable of the electrodes are pushed back. This in turn leads to a considerable electrode erosion and the duration of the current carrying capacity is reduced.
  • a short-circuiting device in particular for the arc fault protection in low and medium voltage systems, which consists of a multi-part housing, the housing accommodates both a fixed and a movable electrode, wherein the electrodes held by a sacrificial element at a distance from each other in the housing are.
  • a mechanical biasing device in particular a biasing element or a biasing spring is present, which acts on the movable electrode and provides a force vector in the direction of the fixed electrode.
  • Biasing element within a head portion of the housing. Furthermore, venting and pressure equalization channels and means for activating the sacrificial element are present such that the electrodes come into electrical contact with each other.
  • the sacrificial element is preferably designed as a fusible element, in particular as a fusible tube, and is connected to an electrical one
  • Sacrificial element is removed as a spacer.
  • a first aspect of the invention is in the head of the housing a
  • Locking arrangement is formed, which after activating the
  • the spring-biased pin is released and prevents the movable electrode from moving back and forth so that its position relative to the fixed electrode is locked and unchangeable.
  • the spring-biased pin is mounted in a complementary recess in the head of the housing, wherein the direction of movement of the bolt substantially perpendicular to the direction of movement of the movable electrode or one with the
  • Electrode connected slide is.
  • the aforementioned recess communicates with a viewing window in the housing to the position of the bolt and thus the state of the short-circuiting device to
  • the bolt can be colored or have colored sections. At the initial position of the bolt is in
  • View window for example, a green mark recognizable.
  • the mark changes in the window z. B. towards the red.
  • Trigger case have both with the slide in
  • the sacrificial element can be designed as a melt spacer, starting from a foot part of the housing one, the Enamel Abstandsha! Ter encompassing annular wall or a corresponding annular wall is formed to prevent ingress of molten mass in the electrode gap,
  • venting and pressure equalization channels to a formed in at least one housing part Abbrandauffangraum or one
  • the cross-section of the venting and pressure equalizing channels increases outwardly from the interior of the device
  • Venting channels with the local surface especially in the case of a metallic surface, merges.
  • a wetterer part of the burn-up is transported by the air flow in the respective Abbrandauffangraum or the corresponding chamber and collected there.
  • Abbrandauffanghunt executed as one or more blind holes.
  • the head portion of the housing is made of a conductive material, e.g. Copper material or a copper alloy, and has an electrical terminal tab, wherein the movable electrode is arranged in the interior of the head part and laterally encompassed and guided by the head part material.
  • a conductive material e.g. Copper material or a copper alloy
  • a stabilizing and force-absorbing ring is clamped in such a way that undesired mechanical stresses occur
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a short-circuiting device according to the invention with two-part housing and locking arrangement in the untripped condition.
  • Fig. 2 is a view similar to that of FIG. 1, but in the
  • Fig. 3 is a detailed representation of the formation of ventilation faucets together
  • the short-circuiting device starts from a multi-part housing.
  • a housing head part 1, e.g.
  • a housing foot 2 consisting of copper, and a housing foot 2, e.g. formed of an insulating material.
  • a movable electrode 3 Within the head part 1 is a movable electrode 3.
  • a fixed electrode 4 is arranged in the foot part 2.
  • the electrodes 3 and 4 are replaced by a sacrificial element 5, which z. B. is designed as a melting element, at a distance from each other in two-part
  • a mechanical biasing element in particular a spring 6 is present, which acts on the movable electrode 3 and provides a force vector in the direction of the fixed electrode 4.
  • the spring 6 is located within the head part 1 and is supported, as it were, between the head part 1 and the movable electrode 3.
  • ventilation and pressure equalization channels 7 are provided and means for activating the sacrificial element 5 are formed.
  • these means are a power supply 8. If the
  • Sacrificial element 5 is activated by appropriate current flow, it loses its mechanical support or its rigidity, so that the movable electrode 3 moves in the direction of the fixed electrode 4 and comes into contact with the latter, so that the desired short circuit between the
  • Connecting straps 9; 10 is created.
  • a latching arrangement is formed, which after activating the sacrificial element 5 and contacting the electrodes 3; 4 prevents retraction of the movable electrode 3.
  • a slider 11 is arranged to follow the movement of the movable electrode.
  • a spring-biased pin 12 can then, when the slider in the direction as shown in FIG. 2, lowers, penetrate into the remaining space and prevent retraction of the slide 1 1 and the electrode 3 respectively.
  • the spring-biased pin 12 is mounted in a respective recess in the head part 1 of the housing, wherein the direction of movement of the bolt 12 substantially perpendicular to the direction of movement of the movable
  • Electrode 3 is oriented.
  • Fig. 2 shows the tripped state of the short-circuiting device with the clearly visible blocking function by the above-described locking arrangement. It can also be seen that the bolt 12 with the bolt spring 13 is subjected to a force.
  • the aforementioned recess communicates with a viewing window 14 in order to realize a status display 15. It is thus the position of the bolt 12 on the viewing window 14 from the outside visualized and recognizable »
  • the slider 11 is, as shown in FIG. 1 and 2, received by a Isolierhulse 16 and connected to the movable electrode 3.
  • the sacrificial element 5 is formed as a melt spacer, wherein, starting from the foot part 2 of the housing, a, the melt spacer encompassing wall or an annular wall 20 is formed to prevent penetration of molten material into the electrode gap.
  • the ventilation and pressure equalization channels 7 located in the housing lead to a combustion chamber formed in at least one housing part or a corresponding chamber 21.
  • the combustion chamber or combustion chamber 21 can preferably be embodied as a blind hole.
  • the Abbrandauffangraum or the Abbrandauffanghunt 21 further has a connection 22 to the ambient atmosphere, which can be configured as an annular groove with a corresponding rotationally symmetrical design of the short-circuiting device.
  • venting and pressure equalization channels 7 to the Abbrandauffangraum or to
  • a stabilizing and force-absorbing ring 23 is located between the head part 1 of the housing and the housing foot part 2.
  • the ring 23 is braced between the head part 1 and the housing foot part 2 in such a way that undesired mechanical forces act on the body
  • Victim element 5 can be avoided.
  • a displacement of the movable electrode 3 in the tripped state is blocked on one side by the locking mechanism by one backlash.
  • the travel time of the spring-biased locking bolt 12 is set on the interpretation of the bolt spring 13 and the corresponding masses so that the bolt rests against the shifter 11 due to short-circuit pressure.
  • the bolt 12 is moved according to the embodiment so that a visual
  • the device according to the invention protrudes fall heights ⁇ lm. A compression of the sacrificial element is clearly limited even at higher heights.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kurzschließereinrichtung, insbesondere für den Störlichtbogenschutz in Nieder und Mittelspannungsanlagen, bestehend aus einem mehrteiligen Gehäuse, welches eine feste und eine bewegliche Elektrode aufnimmt, wobei die Elektroden durch ein Opferelement auf Abstand zueinander im Gehäuse gehalten sind. Weiterhin ist ein mechanisches Vorspannelement vorhanden, welches auf die bewegliche Elektrode einwirkt und einen Kraftvektor in Richtung der festen Elektrode bereitstellt. Das Vorspannelement ist innerhalb eines Kopfteils des Gehäuses befindlich. Weiterhin ist mindestens ein Entlüftungs- und Druckausgleichskanal vorhanden sowie Mittel zum Aktivieren des Opferelements derart, dass die Elektroden in elektrischen Kontakt zueinander gelangen. Erfindungsgemäß ist im Kopfteil des Gehäuses eine Verriegelungsanordnung ausgebildet, welche nach dem Aktivieren des Opferelements und Inkontaktgelangen der Elektroden ein Zurückfahren der beweglichen Elektrode verhindert, indem unmittelbar die bewegliche Elektrode oder mittelbar ein der Bewegung der beweglichen Elektrode folgender Schieber durch einen federvorgespannten Bolzen blockierbar ist.

Description

Kurzschließereinrichtung, insbesondere für den Störlichtbogenschutz in Nieder- und Mittelspannungsanlagen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Kurzschließereinrichtung, insbesondere für den
Störlichtbogenschutz in Nieder- und Mittelspannungsanlagen, bestehend aus einem mehrteiligen Gehäuse, welches eine feste und eine bewegliche Elektrode aufnimmt, wobei die Elektroden durch ein Opferelement auf Abstand
zueinander im Gehäuse gehalten sind, einem mechanischen Vorspannelement, weiches auf die bewegliche Elektrode einwirkt und einen Kraftvektor in
Richtung der festen Elektrode bereitsteilt und welche sich innerhalb eines Kopfteils des Gehäuses befindet, mindestens einem Entlüftungs- und
Druckausgleichskanal sowie Mitteln zum Aktivieren des Opferelements derart, dass die Elektroden in elektrischen Kontakt zueinander gelangen, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1...
Aus der DE 10 2005048003 B4 ist eine Kurzschließeinrichtong für den Einsatz in Nieder- und Mittelspannungsanlagen zum Sach- und Personenschutz vorbekannt.
Diese Kurzschließeinrichtung umfasst ein Schaltelement, welches vom
Auslösesignal einer Fehlererfassungseinrichtung betätigbar ist. Weiterhin sind zwei sich gegenüberliegende Kontaktelektroden mit Mitteln zur Stromzuführung vorhanden, wobei diese an einen Stromkreis mit Anschlüssen von unterschiedlichem Potential kontaktierbar sind. Die Kontaktelektroden stehen unter mechanischer Vorspannung derart, dass im Kurzschlussfall federkraftunterstützt eine Relativbewegung der Elektroden zueinander ausführbar ist.
Ein Opferelement wirkt als Abstandshalter zwischen den Kontaktelektroden. Es besteht darüber hinaus eine elektrische Verbindung zwischen dem Opferelement und dem Schaltelement einerseits und einer der Kontaktelektroden anderseits, um eine stromflussbedingte thermische Zerstörung des Opferelements gezielt herbeizuführen. Gemäß der DE 102005 048 003 B4 ist das Opferelement ein dünnwandiger Hohlzylinder mit einem Verhältnis zwischen Durchmesser und Wandstärke des Hohlzylinders > 10: 1, wobei das Material des Hohlzylinders hochschmelzend ausgeführt ist.
Der bekannte Kurzschließer wird in Anlagen zum Personenschutz eingesetzt, die in der Lage sind, auf der Basis einer Störlichtbogenerkennung ein
Schaltelement auszulösen . Eine derartige Lehre zeigt die DE 10 2013 001 612 AI, wobei dort die Energie zum Auslösen des Schaltelements ausschließlich aus der Energie des auftretenden Störlichtbogens gewonnen wird.
Bei bekannten Kurzschließern werden die Kontaktflächen der Elektroden d urch die Restfederkraft der Vorspannfeder im ausgelösten Zustand zusammen- gepresst.
Aufgrund der auftretenden hohen Stromdichte an einzelnen Kontaktstellen besteht die Gefahr, dass die Oberfläche der Elektroden partiell aufschmilzt.
Durch den dabei entstehenden Druck zwischen den Kontaktflächen kann die Vorspannfederkraft überwunden und die bewegliche der Elektroden zurückgeschoben werden . Dies wiederum führt zu einem erheblichen Elektrodenabbrand und es ist die Dauer der Stromtragfähigkeit gemindert.
Bekannte Kurzschließer verfügen darüber hinaus nicht über die Möglichkeit der Zustandserkennung, so dass messtechnische Mittel erforderlich sind, um eine
Bewertung des betreffenden Bauelements vornehmen zu können.
Ein weiteres Problem bekannter Kurzschließer besteht darin, dass aufgrund notwendiger Druckausgleichskanäle Abbrand und Schmelze nach außen gelangen, war im Regelfall die Notwendigkeit einer Umhausung zur Bildung eines Auffangraums für derartige Partikel nach sich zieht. Hierdurch vergrößert sich der erforderliche Bauraum eines derart ertüchtigten Kurzschließers.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Kurzschließereinrichtung, insbesondere für den Störlichtbogenschutz in Nieder- und Mittelspannungsan lagen anzugeben, welcher eine volle
Stromtragfähigkeit über einen längeren Zeitraum ermöglicht, der darüber hinaus mit einer integrierten Zustandsanzeige versehen ist und welcher über eine solche mechanische Stabilität verfügt, dass eine Beschädigung des empfindlichen Opferelements als Abstandshalter bei Transport, Lagerung und Montagearbeiten ausgeschlossen werden kann.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Es wird demnach von einer Kurzschließereinrichtung, insbesondere für den Störlichtbogenschutz in Nieder- und Mittelspannungsanlagen ausgegangen, welche aus einem mehrteiligen Gehäuse besteht, Das Gehäuse nimmt sowohl eine feste als auch eine bewegliche Elektrode auf, wobei die Elektroden durch ein Opferelement auf Abstand zueinander im Gehäuse gehalten sind. Weiterhin ist eine mechanische Vorspanneinrichtung, insbesondere ein Vorspannelement bzw. eine Vorspannfeder vorhanden, welche auf die bewegliche Elektrode einwirkt und einen Kraftvektor in Richtung der festen Elektrode bereitstellt.
Bei einer Alternative besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, beide Elektroden beweglich auszuführen mit dem Ziel, im Kurzschlussauslösefall miteinander In Kontakt zu kommen .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich das mechanische
Vorspannelement innerhalb eines Kopfteils des Gehäuses. Weiterhin sind Entlüftungs- und Druckausgleichskanäle sowie Mittel zum Aktivieren des Opferelements derart vorhanden, dass die Elektroden in elektrischen Kontakt zueinander gelangen .
Das Opferelement ist bevorzugt als Schmelzelement, i nsbesondere als schmelzfähiges Röhrchen ausgebildet und steht mit ei nem elektrischen
Außenkontakt in Verbindung . Ein Auslösen des Opferelements erfolgt über eine Schalteinrichtung mit der Folge, dass durch das Opferelement ein Strom fließt, der dieses in einen solchen Zustand überführt, dass die Wirkung des
Opferelements als Abstandshalter aufgehoben wird .
Gemäß einem ersten Erfindungsaspekt ist im Kopf des Gehäuses eine
Verriegelungsanordnung ausgebildet, welche nach dem Aktivieren des
Opferelements und Inkontaktgelangen der Elektroden ein Zurückfahren der beweglichen Elektrode verhindert, indem unmittelbar die bewegliche Elektrode oder mittelbar ein der Bewegung der beweglichen Elektrode folgender Schieber durch einen federvorgespannten Bolzen oder ein ähnliches Mittel blockierbar ist.
Wenn also die bewegliche Elektrode ihre Ausgangsposition verlassen hat, wird der federvorgespannte Bolzen freigegeben und verhindert ein Zurückfahren bzw. Zurückbewegen der beweglichen Elektrode, so dass deren Position bezüglich der festen Elektrode arretiert wird und unveränderbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der federvorgespannte Bolzen in einer diesbezüglich komplementären Ausnehmung im Kopf des Gehäuses gelagert, wobei die Bewegungsrichtung des Bolzens im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der beweglichen Elektrode bzw. eines mit der
Elektrode verbundenen Schiebers ist.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken steht die vorerwähnte Ausnehmung mit einem Sichtfenster im Gehäuse in Verbindung, um die Lage des Bolzens und damit den Zustand der Kurzschließereinrichtung zu
visualisieren . Beispielsweise kann hier der Bolzen farbig ausgeführt sein oder farbige Abschnitte besitzen . Bei der Ausgangsposition des Bolzens ist im
Sichtfenster beispielsweise eine grüne Markierung erkennbar. Im Kurzschluss-, d.h . im Auslösefall der Einrichtung verändert sich die Markierung im Fenster z. B. hin zum Roten.
Um eine sichere Arretierung der Position der beweglichen Elektrode im
Auslösefall zu bewerkstelligen, besitzen sowohl das mit dem Schieber in
Kontakt kommende Bolzenende als auch der Schieber an seiner Bolzenkontaktfläche eine Keilform . Die erforderliche Selbsthemmung wird durch den
Neigungswinkel der Keilflächen sowie durch die Wahl der Werkstoffe von Bolzen, Schieber und Bolzenführung optimiert.
Im unausgelösten Zustand liegt der Bolzen stirnseitig am Schieber an, wodurch keine zusätzliche, nachteilige Druckkraft auf das Opferelement wirkt.
Wie bereits erwähnt, kann das Opferelement als Schmelzabstandshatter ausgebildet sein, wobei ausgehend von einem Fußteil des Gehäuses eine, den Schmelzabstandsha!ter umgreifende ringförmige Wand oder ein entsprechend ringförmiger Wall ausgebildet ist, um ein Eindringen von Schmelzmasse in den Elektrodenzwischenraum zu verhindern,
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung führen die im Gehäuse
befindlichen Entlüftungs- und Druckausgleichskanäle zu einem in mindestens einem Gehäuseteil ausgebildeten Abbrandauffangraum oder einer
entsprechenden Abbrandauffangkammer, wobei der diesbezügliche Raum oder die Kammer eine Verbindung zur Umgebungsatmosphäre besitzt.
In erfindungsgemißer Weise nimmt der Querschnitt der Entlüftungs- und Druckausgleichskanäle vom Inneren der Einrichtung nach außen hin
kontinuierlich oder diskontinuierlich zu.
Durch die Ausführung der Entlüftungskanäle wie vorbeschrieben, ist ein schneller Druckausgleich möglich, indem der Strömungswiderstand gering gehalten ist. Der Abbrandaustritt wird begrenzt, da ein Teil des im
Kurzschlussfall schmelzenden Elektrodenmaterials bereits in den
Entlüftungskanälen mit der dortigen Oberfläche, insbesondere im Fall einer metallischen Oberfläche, verschmilzt. Ein wetterer Teil des Abbrands wird durch den Luftstrom in den betreffenden Abbrandauffangraum oder die entsprechende Kammer befördert und dort aufgefangen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist der Abbrandauffangraum oder die
Abbrandauffangkammer als eine oder mehrere Sacklochbohrungen ausgeführt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Kopfteil des Gehäuses aus einem leitfähigen Material, z.B. Kupfermaterial bzw. einer Kupferlegierung, und weist eine elektrische Anschlusslasche auf, wobei die bewegliche Elektrode im Inneren des Kopfteils angeordnet und seitlich vom Kopfteilmaterial umgriffen und geführt ist.
Zwischen dem Kopfteil des Gehäuses und einem Gehäusefußteil ist gemäß einem ergänzenden Erfindungsaspekt ein stabilisierender und kraftaufnehmender Ring verspannt derart, dass unerwünschte mechanische
Krafteinwirkungen auf das Opferelement vermeidbar sind. Bei bekannten Kurzschließern wird das als Schmelzelement oder Schmelzrohr ausgebildete Opferelement bereits bei einem Sturz aus geringer Fallhöhe auf die Anschlusslaschen gestaucht. Die gewünschte Spannungsfestigkeit ist dann nicht mehr gegeben. Besonders problematisch ist die Tatsache, dass diese Beschädigung äuSerlich nicht festgestellt werden kann, Weiterhin können auch durch oder nach dem Einbau mechanische Kräfte von außen her direkt auf das Opferelement einwirken, was ebenfalls nachteilig ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lehre sind deutlich größere Belastungen, auch größere zulässige Fallhöhen möglich. Insbesondere werden äußere Kräfte von den Anschlusslaschen respektive Stromschienen durch den erfindungsgemäßen kraftaufnehmenden Ring abgeleitet und wirken nicht auf das sensible
Opferelement,
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kurzschließereinrichtung mit zweiteiligem Gehäuse und Verriegelungsanordnung im nicht ausgelösten Zustand;
Fig. 2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 1, jedoch im
ausgelösten Zustand und
Fig. 3 eine Detaildarstellung der Ausbildung von Entlüftungskanäten nebst
Abbrandauffangraum.
Die Kurzschließereinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel geht von einem mehrteiligen Gehäuse aus. Insbesondere ist ein Gehäusekopfteil 1, z.B.
bestehend aus Kupfer, sowie ein Gehäusefußteil 2, z.B. bestehend aus einem Isolationsmaterial ausgebildet.
Innerhalb des Kopfteils 1 befindet sich eine bewegliche Elektrode 3.
Im Fußteil 2 ist eine feste Elektrode 4 angeordnet. Die Elektroden 3 und 4 werden durch ein Opferelement 5, welches z. B. als Schmelzelement ausgeführt ist, auf Abstand zueinander im zweiteiligen
Gehäuse gehalten .
Darüber hinaus ist ein mechanisches Vorspannelement, insbesondere eine Feder 6 vorhanden, welches auf die bewegliche Elektrode 3 einwirkt und einen Kraftvektor in Richtung der festen Elektrode 4 bereitstellt.
Die Feder 6 befindet sich innerhalb des Kopfteils 1 und stützt sich quasi zwischen Kopfteil 1 und beweglicher Elektrode 3 ab.
Weiterhin sind Entlüftungs- und Druckausgleichskanäle 7 vorhanden sowie Mittel zum Aktivieren des Opferelements 5 ausgebildet. Bei diesen Mitteln handelt es sich insbesondere um eine Stromzuführung 8. Wenn das
Opferelement 5 durch entsprechenden Stromfluss aktiviert wird, verliert es seinen mechanischen Halt respektive seine Steifigkeit, so dass sich die bewegliche Elektrode 3 in Richtung feste Elektrode 4 bewegt und mit letzterer in Kontakt kommt, so dass der gewünschte Kurzschluss zwischen den
Anschlusslaschen 9; 10 entsteht.
Im Kopfteil 1 der Kurzschließereinrichtung ist eine Verriegelungsanordnung ausgebildet, welche nach dem Aktivieren des Opferelements 5 und Inkontakt- gelangen der Elektroden 3; 4 ein Zurückfahren der beweglichen Elektrode 3 verhindert.
Diesbezüglich ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Schieber 11 so angeordnet, dass dieser der Bewegung der beweglichen Elektrode folgt.
Ein federvorgespannter Bolzen 12 kann dann, wenn sich der Schieber in Richtung, wie in Fig . 2 gezeigt, absenkt, in den verbleibenden Freiraum eindringen und ein Zurückfahren des Schiebers 1 1 respektive der Elektrode 3 verhindern .
Der federvorgespannte Bolzen 12 ist in einer diesbezüglichen Ausnehmung im Kopfteil 1 des Gehäuses gelagert, wobei die Bewegungsrichtung des Bolzens 12 im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der beweglichen
Elektrode 3 orientiert ist. Die Fig, 2 zeigt den ausgelösten Zustand der Kurzschließereinrichtung mit der deutlich sichtbaren Blockierfunktion durch die vorbeschriebene Verriegelungsanordnung . Es ist auch ersichtlich, dass der Bolzen 12 mit der ßolzenfeder 13 kraftbeaufschlagt ist.
Die vorerwähnte Ausnehmung steht mit einem Sichtfenster 14 in Verbindung, um eine Statusanzeige 15 zu realisieren. Es ist hierdurch die Lage des Bolzens 12 über das Sichtfenster 14 von außen visualisier- und erkennbar»
Der Schieber 11 ist, wie in Fig . 1 und 2 ersichtlich, von einer Isolierhulse 16 aufgenommen und mit der beweglichen Elektrode 3 verbunden.
Die Detaildarstellung nach Fig. 3 macht weiterhin deutlich, dass sowohl das mit dem Schieber 1 1 in Kontakt kommende Bolzenende 12 als auch der Schieber 1 1 an seiner Bolzenkontaktfläche eine Keilform aufweisen, um die notwendige Selbsthemmung zu bewirken.
Das Opferelement 5 ist als Schmelzabstandshalter ausgebildet, wobei sich ausgehend vom Fußteil 2 des Gehäuses eine, den Schmelzabstandshalter umgreifende Wand oder ein ringförmiger Wall 20 ausgebildet ist, um ein Eindringen von Schmelzmasse in den Elektrodenzwischenraum zu verhindern .
Die im Gehäuse befindlichen Entlüftungs- und Druckausgleichskanäle 7 führen zu einem in mindestens einem Gehäuseteil ausgebildeten Abbrandauffangraum oder einer dementsprechenden Kammer 21. Der Abbrandauffangraum bzw. Abbrandauffangkammer 21 ist bevorzugt als Sacklochbohrung ausbildbar.
Der Abbrandauffangraum bzw. die Abbrandauffangkammer 21 besitzt weiterhin eine Verbindung 22 zur Umgebungsatmosphäre, die als Ringnut bei einer entsprechenden rotationssymmetrischen Ausbildung der Kurzschließereinrichtung ausgestaltet werden kann.
Es ist insbesondere aus der Fig . 3 ersichtlich, dass sich die Entlüftungs- und Druckausgleichskanäle 7 bis hin zum Abbrandauffangraum bzw. zur
Abbrandauffangkammer 21 querschnittsseitig von innen nach außen
vergrößern. Zwischen dem Kopfteil 1 des Gehäuses und dem Gehäusefußteil 2 befindet sich, wie i n den Figuren erkennbar, ein stabilisierender und kraftaufnehmender Ring 23. Der Ring 23 ist zwischen Kopfteil 1 und Gehäusefußteil 2 verspannt derart, dass unerwünschte mechanische Krafteinwirkungen auf das
Opferelement 5 vermieden werden können.
Gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel wird durch den Verriegel ungsmechanismus eine Verschiebung der beweglichen Elektrode 3 im ausgelösten Zustand einseitig spielfrei blockiert. Die Verfahrzeit des federvorgespannten Verriegelungsbolzens 12 ist über die Auslegung der Bolzenfeder 13 und die entsprechenden Massen so eingestellt, dass der Bolzen noch vor kurzschlussbedingter Druckentstehung am Schieber 11 anliegt. Mit Auslösung wird der Bolzen 12 gemäß Ausführungsbeispiel so verfahren, dass eine visuelle
Änderung über die Sichtfensteröffnung 14 feststellbar ist. Es wird also die Statusanzeige 15 so weit verfahren, dass diese nicht mehr im Sichtfenster 14 erkennbar ist.
Die Integration des oder der Abbrandauff angräume oder Abbrandauffang- kammern im Gehäusebauteil ermöglicht einen schnellen Druckausgleich bei gleichzeitig geringem Abbrandaustritt. Weiterhin wird das gesamte
Bauvolumen der Kurzschließereinrichtung reduziert.
Bedingt durch die Lösung der Stabilisierung der Gesamtanordnung unter
Rückgriff auf den kraftaufnehmenden Ring 23 übersteht die erfindungsgemäße Einrichtung Fallhöhen < lm . Eine Stauchung des Opferelements ist auch bei größeren Fallhöhen deutlich begrenzt.

Claims

Patentansprüche
1. Kurzschließereinrichtung, insbesondere für den Störlichtbogenschutz in Nieder- und Mittelspannungsanlagen, bestehend aus einem mehrteiligen Gehäuse, welches eine feste (4) und bewegliche (3) Elektrode aufnimmt, wobei die Elektroden (3; 4) durch ein Opferelement ( 5) auf Abstand
zueinander im Gehäuse gehalten sind, einem mechanischen Vorspannelement (6), welches auf die bewegliche Elektrode (3) einwirkt und einen Kraftvektor in Richtung der festen Elektrode (4) bereitstellt und welches sich Innerhalb eines Kopfteils ( 1) des Gehäuses befindet, mindestens einem Entlüftungs- und Druckausgleichskanal (7) sowie Mitteln (8) zum Aktivieren des Opferelements (5) derart, dass die Elektroden (3; 4) in elektrischen Kontakt zueinander gelangen,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Kopfteil ( 1 ) des Gehäuses eine Verriegelungsanord nung ausgebildet ist, welche nach dem Aktivieren des Opferelements (5) und Inkontaktgelangen der Elektroden (3; 4) ein Zurückfahren der beweglichen Elektrode (3) verhindert, indem unmittelbar die bewegliche Elektrode (3) oder mittelbar ein der
Bewegung der beweglichen Elektrode (3) folgender Schieber ( 11 ) durch einen federvorgespannten Bolzen ( 12) blockierbar ist.
2. Kurzschließereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der federvorgespannte Bolzen ( 12) in einer Ausnehmung im Kopfteil ( 1 ) des Gehäuses gelagert ist, wobei die Bewegungsrichtung des Bolzens (12) im
Wesentlichen senkrecht zur B^ewegungsrichtung der beweglichen Elektrode (3) orientiert ist.
3. Kurzschließereinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung mit einem Sichtfenster ( 14) im Gehäuse in Verbindung steht, um die Lage des Bolzens ( 12) oder einer Statusanzeige ( 15) und damit den Zustand der Kurzschließereinrichtung zu visualisieren .
4. Kurzschließereinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das mit dem Schieber (11) in Kontakt kommende Bolzenende als auch der Schieber (11) an seiner Bolzenkontaktfläche eine Keilform besitzen,
5. Kurzschließereinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Opferelement (5) als Schmelzabstandshalter ausgebildet ist, wobei ausgehend von einem Fußteil (2) des Gehäuses eine, den Schmelzabstandshalter umgreifende ringförmige Wand oder ein derartiger ringförmiger Wall (20) ausgebildet ist, um ein Eindringen von Schmelzmasse in den Elektrodenzwischenraum zu verhindern,
6. Kurzschließereinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die im Gehäuse befindlichen Entlüftungs- und Druckausgleichskanäle (7) zu einem in mindestens einem Gehäuseteil ausgebildeten Abbrandauffangraum oder einer Abbrandauffangkammer (21) führen, wobei der diesbezügliche Raum oder die diesbezügliche Kammer (21) eine Verbindung (22) zur
Umgebungsatmosphäre besitzt.
7. Kurzschließereinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Querschnittsfläche der Entlüftungs- und Druckausgleichskanäle (7) von innen nach außen hin zunimmt.
8. Kurzschließereinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Kopfteil (1) des Gehäuses aus einem leitfähigen Material besteht und eine Anschlusslasche (10) aufweist, wobei die bewegliche Elektrode (3) im Inneren des Kopfteils (1) angeordnet und seitlich von Kopfteilmaterial umgriffen und geführt ist.
9. Kurzschließereinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Kopfteil (1) des Gehäuses und einem Gehäusefußteil (2) ein stabilisierender und kraftaufnehmender Ring (23) verspannt ist, derart, dass unerwünschte mechanische Krafteinwirkungen auf das Opferelement
vermeidbar sind.
10. Kurzschließereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch g eken nzeich net, dass
der Äbbrandauffangraum bzw. die Abbrandauffangkammer (21) als eine oder mehrere Sacklochbohrungen ausgeführt ist.
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