EP3869527A1 - Schaltgerät mit zumindest zwei miteinander kommunizierenden löschbereichen - Google Patents

Schaltgerät mit zumindest zwei miteinander kommunizierenden löschbereichen Download PDF

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EP3869527A1
EP3869527A1 EP21157513.9A EP21157513A EP3869527A1 EP 3869527 A1 EP3869527 A1 EP 3869527A1 EP 21157513 A EP21157513 A EP 21157513A EP 3869527 A1 EP3869527 A1 EP 3869527A1
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EP
European Patent Office
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extinguishing
switching device
switching
area
arc
Prior art date
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EP21157513.9A
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English (en)
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Korbinian Kreuzpointner
Andrej Ignatov
Martin GESCHKE
Johannes Schmid
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Schaltbau GmbH
Original Assignee
Schaltbau GmbH
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Publication date
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Publication of EP3869527B1 publication Critical patent/EP3869527B1/de
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    • H01H9/443—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets

Definitions

  • a generic switching device comprises closable contacts and an extinguishing chamber assigned to the contacts, which has a first extinguishing area and a second extinguishing area arranged directly next to the first extinguishing area, the first extinguishing area and second extinguishing area through a partition are spatially separated from one another, and the switching device is designed in such a way that a switching arc that occurs when the contacts are opened is always blown away from the place of its origin in one of the two extinguishing areas by means of an arc blowing device of the switching device and made to extinguish, whereas the other is the both deletion areas are not used for deletion.
  • a switching device is from U.S. 5,004,874 known. This document describes a bidirectional contactor in which, depending on the direction of the current, one of the two extinguishing areas is used while the other extinguishing area is not used.
  • Switching devices according to the preamble of independent claim 1 are used in various areas. There is a general trend towards switching devices that are becoming smaller and lighter. In order to avoid damage to neighboring parts and to be able to comply with the increasingly strict safety regulations, it must be prevented that plasma, which is generated by the switching arc inside the switching device during the switch-off process, is prevented from escaping to the outside.
  • the one from the pamphlet U.S. 5,004,874 known switching device is a closed contactor.
  • known closed contactors of compact design however, the rated switching capacity is relatively severely limited.
  • high switching powers a relatively large amount of plasma and, associated with it, a high overpressure is generated inside the housing, which, without correspondingly larger dimensions, can lead to the destruction of the switching device.
  • Another switching device is from JP 63 42 724 B2 known.
  • the object of the present invention is to provide a switching device of the generic type which guarantees a high switching capacity with a compact design, while at the same time ensuring that the plasma generated inside the housing due to the switching arc does not escape.
  • independent claim 1 the object is achieved by the features of independent claim 1. Accordingly, in a switching device according to the preamble of independent claim 1, there is an inventive solution to the object when the partition between the first extinguishing area and the second extinguishing area has at least one overflow opening which the connects the first extinguishing area to the second extinguishing area in such a way that plasma, which is generated by the switching arc, can flow from the extinguishing area in which the switching arc is extinguished into the other, unused extinguishing area.
  • each of the two extinguishing areas represents a space which has a first end that is closest to the location of the occurrence of the switching arc, a second end opposite the first end on which the switching arc is due to Action of the arc blowing device moved to a first side connecting the first end and the second end, as well as a second side opposite the first side and also connecting the first end and the second end, the partition wall forming a third side of the room and interconnecting the first end, the second end, the first side and the second side, and wherein the space further comprises a fourth side opposite the partition wall.
  • the distance between the first side and the second side defines a width of the erasure area
  • the distance between the first end and the second end defines a height of the erase area
  • the distance between the partition and the respective fourth side defines a depth of the erase area.
  • the first end, the second end, the first side and the second side of the first erase area correspond in position to the respective ends and sides of the second erase area. This means, for example, that the first side of the first erasing area coincides with the first side of the second erasing area or is only separated from the first side of the second erasing area by the partition.
  • the direction of movement of the switching arc in the first extinguishing area which is predetermined due to the arc blowing device, runs essentially parallel to the direction of movement of a switching arc to be extinguished in the second extinguishing area.
  • the arc blowing device ensures that the switching arc, regardless of whether the switching arc is in the first extinguishing area or in the second extinguishing area is made to extinguish, is always blown away in the same direction from the place of its origin.
  • essentially parallel means a deviation of a maximum of 15 °, preferably of a maximum of 10 °, more preferably of a maximum of 5 °. More preferably, there is parallelism.
  • arc blowing device is preferably designed in such a way that the direction of movement of the switching arc runs essentially parallel to the partition.
  • essentially parallel also means a deviation of a maximum of 15 °, preferably of a maximum of 10 °, more preferably of a maximum of 5 ° and particularly preferably of 0 °.
  • arc blowing device is preferably designed in such a way that a longitudinal extension of the switching arc runs essentially parallel to the partition.
  • This embodiment also contributes to a compact design.
  • essentially parallel also means a deviation of a maximum of 15 °, preferably of a maximum of 10 °, more preferably of a maximum of 5 ° and particularly preferably of 0 °.
  • each erasure area is further preferably formed by side walls.
  • the overflow opening is formed on the first side and / or on the second side in the partition.
  • the overflow opening (s) is / are preferably located only on the outside on the first side and / or the second side.
  • the middle region of the partition, viewed in the width direction preferably has no overflow opening at least near the first end. More preferably, the middle region of the partition, viewed in the width direction, has no overflow opening at least between the first end and preferably provided extinguishing elements arranged at the second end.
  • the middle area of the partition without overflow opening viewed in the width direction further preferably takes up at least 70% of the width measured between the first side and the second side. This ensures an effective separation between the two extinguishing areas.
  • an overflow opening is formed in the partition wall both on the first side and on the second side. In this way a symmetrical distribution of plasma and non-ionized air is achieved.
  • the overflow opening is formed in a section of the partition wall facing the first end and facing away from the second end. This also contributes to an effective separation of the two extinguishing areas and leads to an advantageous flow behavior through the overflow opening.
  • extinguishing elements are arranged in each of the two extinguishing areas, into which the switching arc is driven by means of the arc blowing device and thereby made to extinguish.
  • the extinguishing elements are preferably arranged at the second end or near the second end.
  • the extinguishing elements preferably protrude from the partition wall or extend between the partition wall and the respective opposite fourth wall of the respective extinguishing area.
  • the overflow opening preferably as an additional overflow opening in addition to the overflow openings described above, is formed between the extinguishing elements and a cover or a housing wall of the switching device at the second end in the partition. This ensures that plasma can flow through the further overflow opening from the currently used extinguishing area into the unused extinguishing area. A counter pressure generated by the plasma is reduced or eliminated by the overflow opening, so that the switching arc can lengthen further, which leads to a higher breaking capacity.
  • the overflow opening preferably extends essentially over the entire width of the two extinguishing areas, measured between the first side and the second side, so that the partition (13) actually ends at the level of the extinguishing elements.
  • a particularly advantageous flow behavior or a particularly advantageous gas exchange between the two extinguishing areas is achieved.
  • Essentially over the entire width of the two erasing areas measured between the first side and the second side means in this context at least 80%, preferably 90%, particularly preferably 100% of the width of the respective erasing area.
  • the invention shows its advantages in particular when the switching device is designed to be closed.
  • the switching device is not hermetically sealed, so that pressure equalization with the environment, for example through gaps in a housing of the switching device, is possible.
  • the switching device is a bidirectional switching device, one of the two extinguishing areas being used depending on the direction of the current. More preferably, the switching device according to the invention is a contactor.
  • FIG Figure 1 shows a perspective view of a switching device 1 according to the invention.
  • the housing front side facing the viewer and the left housing wall are not shown.
  • the front of the case is also shown in the front view in Figure 2 not shown.
  • the switching device 1 has two fixed contacts 2, 3, which can be electrically connected to one another by means of a contact bridge 4.
  • the drive of the contact bridge 4 is of no importance for the present invention and was therefore also not shown further.
  • the two fixed contacts 2, 3 protrude laterally from the housing 7 of the switching device 1 according to the invention and thus simultaneously form the connection contacts of the switching device.
  • a switching arc 20 occurs, the base of which on the contact bridge side is caused to jump to the opposite fixed contact by means of an appropriately designed arc blowing device.
  • the switching arc 20 is subsequently driven by the arc-blowing device into the extinguishing chamber above the two fixed contacts 2, 3 and extinguished there.
  • the extinguishing chamber is divided by a partition 13 into a front, first extinguishing area 5 and a rear, second extinguishing area 6.
  • the switching device shown is a bidirectional switching device.
  • the base point of one of the two switching arcs jumps from the contact bridge to the respective opposite fixed contact, which leads to the extinguishing of the other switching arc.
  • the remaining switching arc 20 is either in front of or behind the partition 13, depending on the direction of the current, so that, depending on the direction of the current, either the first extinguishing area 5 or the second extinguishing area 6 is used to extinguish the switching arc. This means that one of the two extinguishing areas is not used during the shutdown process.
  • the two extinguishing areas 5 and 6 of the extinguishing chamber essentially have a cuboid volume and begin above the two fixed contacts 2 and 3.
  • the two fixed contacts 2 and 3 thus mark a lower first end 9 of the respective extinguishing area.
  • the arc blowing device is designed in such a way that it drives the switching arc 20 starting from the first end 9 of the extinguishing area to the opposite second end 10 of the respective extinguishing area, which in turn is formed by the upper side 17 of the housing.
  • the housing wall on the left marks a first side 11 of the two extinguishing areas
  • the right housing wall marks the opposite second side 12 of the two extinguishing areas.
  • the partition 13 each forms a third side of the two erasing areas.
  • Each erasure area 5, 6 also has one of the dividing wall opposite fourth side 14, which is formed by the respective front side or rear side of the housing, which is particularly evident in the Figures 3 and 4 is shown.
  • Each of the two extinguishing areas 5, 6 has several extinguishing elements into which the switching arc is driven and thereby made to extinguish.
  • the extinguishing elements protrude from the upper end of the partition 13 or each extend between the partition and the opposite side of the housing.
  • the extinguishing plates 15 and permanent magnets 16 of the front extinguishing area 5 are clearly visible.
  • the rear, second extinguishing area 6 also has corresponding extinguishing elements 15 and 16, which is particularly evident from Figure 4 emerges.
  • the extinguishing space actually used in the two extinguishing areas 5 and 6 ends at the level of the extinguishing elements 15 and 16, since the switching arc 20, unless it is extinguished on the way to the extinguishing elements, is extinguished by the extinguishing elements 15 and 16.
  • housing ribs 18 are provided above the extinguishing elements 15 and 16. These protrude inward from the top of the housing and extend over the entire depth of the two extinguishing areas 5 and 6. They prevent the switching arc from being reignited above the extinguishing elements 15 and 16.
  • the switching device 1 is a closed switching device.
  • overflow openings 8 are provided in the central partition 13 between the two extinguishing areas 5 and 6 in the switching device according to the invention.
  • Two such overflow openings 8 are located laterally in the lower area of the partition, that is, at the lower first end 9 of the two extinguishing areas.
  • the close proximity to the lower end and to the respective side wall 11 or 12 furthermore guarantees an effective separation of the two extinguishing areas, at least as far as unintentional spreading or displacement of the switching arc is concerned.
  • the overflow openings enable a certain gas exchange between the two extinguishing areas, which makes a decisive contribution to preventing the plasma, which is generated within the housing due to the switching arc, from escaping to the outside.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Interconnected Communication Systems, Intercoms, And Interphones (AREA)

Abstract

Schaltgerät 1 mit schließbaren Kontakten 2, 3, 4 und einer den Kontakten zugeordneten Löschkammer, die einen ersten Löschbereich 5 sowie einen unmittelbar neben dem ersten Löschbereich angeordneten zweiten Löschbereich 6 aufweist, wobei erster Löschbereich und zweiter Löschbereich durch eine Trennwand 13 räumlich voneinander getrennt sind, und wobei das Schaltgerät 1 derart ausgelegt ist, dass ein beim Öffnen der Kontakte entstehender Schaltlichtbogen 20 stets in einem der beiden Löschbereiche mittels einer Lichtbogenblaseinrichtung des Schaltgeräts vom Ort seiner Entstehung weggeblasen und zum Erlöschen gebracht wird, wohingegen der jeweils andere der beiden Löschbereiche nicht zur Löschung genutzt wird, wobei die Trennwand 13 zwischen dem ersten Löschbereich 5 und dem zweiten Löschbereich 6 zumindest eine Überströmöffnung 8, 19 aufweist, die den ersten Löschbereich derart mit dem zweiten Löschbereich verbindet, dass Plasma, welches durch den Schaltlichtbogen erzeugt wird, von dem Löschbereich, in welchem der Schaltlichtbogen zum Erlöschen gebracht wird, in den jeweils anderen, ungenutzten Löschbereich strömen kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. Ein gattungsgemäßes Schaltgerät umfasst schließbare Kontakten und eine den Kontakten zugeordnete Löschkammer, die einen ersten Löschbereich sowie einen unmittelbar neben dem ersten Löschbereich angeordneten zweiten Löschbereich aufweist, wobei erster Löschbereich und zweiter Löschbereich durch eine Trennwand räumlich voneinander getrennt sind, und wobei das Schaltgerät derart ausgelegt ist, dass ein beim Öffnen der Kontakte entstehender Schaltlichtbogen stets in einem der beiden Löschbereiche mittels einer Lichtbogenblaseinrichtung des Schaltgeräts vom Ort seiner Entstehung weggeblasen und zum Erlöschen gebracht wird, wohingegen der jeweils andere der beiden Löschbereiche nicht zur Löschung genutzt wird.
  • Ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ist aus US 5,004,874 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt ein bidirektionales Schaltschütz, bei dem in Abhängigkeit der Stromrichtung einer der beiden Löschbereiche zum Einsatz kommt, während der jeweils andere Löschbereich nicht genutzt wird.
  • Schaltgeräte nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Dabei besteht ein allgemeiner Trend hin zu immer kleiner und leichter werdenden Schaltgeräten. Um Beschädigungen benachbarter Teile zu vermeiden und die immer strenger werdenden Sicherheitsvorschriften einhalten zu können, muss verhindert werden, dass Plasma, welches durch den Schaltlichtbogen beim Abschaltvorgang innerhalb des Schaltgeräts entsteht, nach außen tritt.
  • Bei dem aus der Druckschrift US 5,004,874 bekannten Schaltgerät handelt es sich um ein geschlossenes Schaltschütz. Bei bekannten geschlossenen Schaltschützen kompakter Bauweise ist die Nennschaltleistung jedoch relativ stark begrenzt. Bei hohen Schaltleistungen wird im Gehäuseinneren relativ viel Plasma und damit einhergehend ein hoher Überdruck erzeugt, der ohne entsprechend größere Dimensionierung zu einer Zerstörung des Schaltgeräts führen kann.
  • Ein weiteres Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ist aus JP 63 42 724 B2 bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltgerät der gattungsgemäßen Art anzugeben, das bei kompakter Bauweise eine hohe Schaltleistung garantiert, wobei gleichzeitig sichergestellt sein muss, dass das im Gehäuseinneren aufgrund des Schaltlichtbogen entstehende Plasma nicht nach außen tritt.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach liegt bei einem Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn die Trennwand zwischen dem ersten Löschbereich und dem zweiten Löschbereich zumindest eine Überströmöffnung aufweist, die den ersten Löschbereich derart mit dem zweiten Löschbereich verbindet, dass Plasma, welches durch den Schaltlichtbogen erzeugt wird, von dem Löschbereich, in welchem der Schaltlichtbogen zum Erlöschen gebracht wird, in den jeweils anderen, ungenutzten Löschbereich strömen kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass jeder der beiden Löschbereiche einen Raum darstellt, welcher ein erstes Ende, das dem Ort der Entstehung des Schaltlichtbogens am nächsten ist, ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende, auf das sich der Schaltlichtbogen aufgrund der Einwirkung der Lichtbogenblaseinrichtung zu bewegt, eine das erste Ende und das zweite Ende miteinander verbindende erste Seite, sowie eine der ersten Seite gegenüberliegende und ebenfalls das erste Ende und das zweite Ende miteinander verbindende zweite Seite aufweist, wobei die Trennwand jeweils eine dritte Seite des Raums bildet und das erste Ende, das zweite Ende, die erste Seite und die zweite Seite miteinander verbindet, und wobei der Raum ferner eine der Trennwand gegenüberliegende vierte Seite aufweist.
  • Dadurch wird eine kompakte Bauweise erzielt. Der Abstand zwischen erster Seite und zweiter Seite definiert eine Breite des Löschbereichs, der Abstand zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende eine Höhe des Löschbereichs, und der Abstand zwischen der Trennwand und der jeweils vierten Seite definiert eine Tiefe des Löschbereichs. Das erste Ende, das zweite Ende, die erste Seite und die zweite Seite des ersten Löschbereichs entsprechen in ihrer Position den jeweiligen Enden und Seiten des zweiten Löschbereichs. Das bedeutet beispielsweise, dass die erste Seite des ersten Löschbereichs mit der ersten Seite des zweiten Löschbereichs zusammenfällt bzw. lediglich durch die Trennwand von der ersten Seite des zweiten Löschbereichs getrennt ist. Die aufgrund der Lichtbogenblaseinrichtung vorgegebene Bewegungsrichtung des Schaltlichtbogens im ersten Löschbereich verläuft im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung eines im zweiten Löschbereich zum Erlöschen zu bringenden Schaltlichtbogens. Die Lichtbogenblaseinrichtung sorgt mit anderen Worten dafür, dass der Schaltlichtbogen, unabhängig davon, ob der Schaltlichtbogen im ersten Löschbereich oder im zweiten Löschbereich zum Erlöschen gebracht wird, stets in der gleichen Richtung vom Ort seiner Entstehung weggeblasen wird. Im Wesentlichen parallel bedeutet in diesem Zusammenhang eine Abweichung von maximal 15°, vorzugsweise von maximal 10°, weiter vorzugsweise von maximal 5°. Weiter vorzugsweise herrscht Parallelität.
  • Weiter vorzugsweise ist die Lichtbogenblaseinrichtung derart ausgelegt, dass die Bewegungsrichtung des Schaltlichtbogens im Wesentlichen parallel zur Trennwand verläuft. Im Wesentlichen parallel bedeutet auch in diesem Zusammenhang eine Abweichung von maximal 15°, vorzugsweise von maximal 10°, weiter vorzugsweise von maximal 5° und besonders bevorzugt von 0°.
  • Weiter vorzugsweise ist die Lichtbogenblaseinrichtung derart ausgelegt, dass eine Längserstreckung des Schaltlichtbogens im Wesentlichen parallel zur Trennwand verläuft. Diese Ausführungsform trägt ebenfalls zu einer kompakten Bauweise bei. Im Wesentlichen parallel bedeutet auch in diesem Zusammenhang eine Abweichung von maximal 15°, vorzugsweise von maximal 10°, weiter vorzugsweise von maximal 5° und besonders bevorzugt von 0°.
  • Die Seiten eines jeden Löschbereichs werden weiter vorzugsweise durch Seitenwände gebildet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Überströmöffnung an der ersten Seite und/oder an der zweiten Seite in der Trennwand ausgebildet. Die Überströmöffnung(en) befindet/befinden sich bevorzugt nur außen an der ersten Seite und/oder der zweiten Seite. Der in Breitenrichtung betrachtete mittlere Bereich der Trennwand weist vorzugsweise zumindest nahe dem ersten Ende keine Überströmöffnung auf. Weiter vorzugsweise weist der in Breitenrichtung betrachtete mittlere Bereich der Trennwand zumindest zwischen dem ersten Ende und vorzugsweise vorgesehenen, am zweiten Ende angeordneten Löschelementen keine Überströmöffnung auf. Der in Breitenrichtung betrachtete mittlere Bereich der Trennwand ohne Überströmöffnung nimmt weiter vorzugsweise zumindest 70 % der zwischen erster Seite und zweiter Seite gemessenen Breite ein. Dadurch bleibt eine wirksame Trennung zwischen den beiden Löschbereichen gewährleistet.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass sowohl an der ersten Seite als auch an der zweiten Seite jeweils eine Überströmöffnung in der Trennwand ausgebildet ist. So wird eine symmetrische Verteilung von Plasma und nichtionisierter Luft erreicht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Überströmöffnung in einem dem ersten Ende zugewandten und dem zweiten Ende abgewandten Abschnitt der Trennwand ausgebildet ist. Dies trägt ebenfalls zu einer wirksamen Trennung der beiden Löschbereiche bei und führt zu einem vorteilhaften Strömungsverhalten durch die Überströmöffnung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in den beiden Löschbereichen jeweils Löschelemente angeordnet, in die der Schaltlichtbogen mittels der Lichtbogenblaseinrichtung getrieben und dadurch zum Erlöschen gebracht wird. Die Löschelemente sind vorzugsweise am zweiten Ende oder nahe des zweiten Endes angeordnet. Vorzugsweise stehen die Löschelemente von der Trennwand ab bzw. erstrecken sich zwischen der Trennwand und der jeweils gegenüberliegenden vierten Wand des jeweiligen Löschbereichs.
  • Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Überströmöffnung, vorzugsweise als zusätzliche Überströmöffnung in Ergänzung zu den weiter oben beschriebenen Überströmöffnungen, zwischen den Löschelementen und einem Deckel oder einer, am zweiten Ende bestehenden Gehäusewand des Schaltgeräts in der Trennwand ausgebildet ist. Dies sorgt dafür, dass Plasma durch die weitere Überströmöffnung vom aktuell genutzten Löschbereich in den nicht genutzten Löschbereich strömen kann. Ein durch das Plasma erzeugter Gegendruck wird durch die Überströmöffnung verringert oder eliminiert, so dass sich der Schaltlichtbogen weiter längen kann, was zu einer höheren Abschaltleistung führt. Vorzugsweise erstreckt sich die Überströmöffnung dabei im Wesentlichen über die gesamte zwischen erster Seite und zweiter Seite gemessenen Breite der beiden Löschbereiche, sodass die Trennwand (13) tatsächlich auf Höhe der Löschelemente endet. Bei dieser Ausführungsform wird ein besonders vorteilhaftes Strömungsverhalten bzw. ein besonders vorteilhafter Gasaustausch zwischen den beiden Löschbereich erzielt. Im Wesentlichen über die gesamte zwischen erster Seite und zweiter Seite gemessenen Breite der beiden Löschbereiche bedeutet in diesem Zusammenhang zumindest 80%, vorzugsweise 90%, besonders bevorzugt 100% der Breite des jeweiligen Löschbereichs.
  • Die Erfindung spielt ihre Vorzüge insbesondere dann aus, wenn das Schaltgerät geschlossen ausgeführt ist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass keine dedizierte Austrittsöffnung für den Schaltlichtbogen und/oder für Plasma, das durch den Schaltlichtbogen innerhalb des Schaltgeräts erzeugt wird, vorgesehen ist, wobei das Schaltgerät andererseits nicht hermetisch abgeschlossen ist, so dass ein Druckausgleich mit der Umgebung, beispielsweise durch Spalte in einem Gehäuse des Schaltgeräts, möglich ist.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Schaltgerät um ein bidirektionales Schaltgerät, wobei je nach Stromrichtung einer der beiden Löschbereiche zum Einsatz kommt. Weiter vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät um ein Schaltschütz.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit geöffneter Gehäusevorderseite und geöffneter linker Gehäusewand,
    Figur 2
    eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Schaltgeräts aus Figur 1 mit geöffneter Gehäusevorderseite,
    Figur 3
    einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Schaltgerät aus den Figuren 1 und 2 entlang der in Figur 2 eingezeichneten Schnittlinie III, und
    Figur 4
    eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Schaltgeräts aus den Figuren 1 bis 3 auf die in den Figuren 1 bis 3 jeweils links gelegene Gehäuseseite bei geöffneter linker Gehäusewand.
  • Für die folgenden Ausführungen gilt das gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Sofern in einer Figur Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.
  • Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1. Um die erfindungsrelevanten Merkmale bzw. Bauteile darstellen zu können, wurden in der Darstellung aus Figur 1 sowohl die dem Betrachter zugewandte Gehäusevorderseite als auch die linke Gehäusewand nicht dargestellt. Aus demselben Grund wurde die Gehäusevorderseite auch in der Vorderansicht in Figur 2 nicht dargestellt.
  • Das Schaltgerät 1 weist zwei Festkontakte 2, 3 auf, die mittels einer Kontaktbrücke 4 elektrisch miteinander verbunden werden können. Der Antrieb der Kontaktbrücke 4 ist für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung und wurde daher ebenfalls nicht weiter dargestellt. Die beiden Festkontakte 2, 3 ragen seitlich aus dem Gehäuse 7 des erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1 hervor und bilden somit gleichzeitig die Anschlusskontakte des Schaltgeräts.
  • Beim Öffnen der Kontakte entsteht ein Schaltlichtbogen 20, dessen kontaktbrückenseitiger Fußpunkt mittels einer entsprechend ausgelegten Lichtbogenblaseinrichtung dazu veranlasst wird, auf den gegenüberliegenden Festkontakt überzuspringen. Der Schaltlichtbogen 20 wird durch die Lichtbogenblaseinrichtung in weiterer Folge in die oberhalb der beiden Festkontakte 2, 3 bestehende Löschkammer getrieben und dort zum Erlöschen gebracht. Die Löschkammer ist durch eine Trennwand 13 aufgeteilt in einen vorderen ersten Löschbereich 5 und einen hinteren zweiten Löschbereich 6. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass es sich bei dem gezeigten Schaltgerät um ein bidirektionales Schaltgerät handelt. Beim Öffnen der Kontakte entsteht sowohl zwischen dem ersten Festkontakt 2 und der Kontaktbrücke 4 als auch zwischen dem zweiten Festkontakt 3 und der Kontaktbrücke 4 ein Schaltlichtbogen. Aufgrund einer speziellen Ausgestaltung der Kontaktbrücke 4 und einer entsprechenden Auslegung der Lichtbogenblaseinrichtung springt der Fußpunkt eines der beiden Schaltlichtbögen von der Kontaktbrücke auf den jeweils gegenüberliegenden Festkontakt über, was zum Erlöschen des jeweils anderen Schaltlichtbogens führt. Der verbleibende Schaltlichtbogen 20 befindet sich in Abhängigkeit der Stromrichtung entweder vor oder hinter der Trennwand 13, sodass in Abhängigkeit der Stromrichtung entweder der erste Löschbereich 5 oder der zweite Löschbereich 6 zum Einsatz kommt, um den Schaltlichtbogen zum Erlöschen zu bringen. Dies bedeutet, dass jeweils einer der beiden Löschbereiche beim Abschaltvorgang nicht genutzt wird.
  • Die beiden Löschbereiche 5 und 6 der Löschkammer haben im Wesentlichen ein quaderförmiges Volumen und beginnen oberhalb der beiden Festkontakte 2 und 3. Die beiden Festkontakte 2 und 3 markieren somit ein unteres erstes Ende 9 des jeweiligen Löschbereichs. Die nicht näher dargestellte Lichtbogenblaseinrichtung ist derart ausgelegt, dass sie den Schaltlichtbogen 20 vom ersten Ende 9 des Löschbereichs ausgehend zum gegenüberliegenden zweiten Ende 10 des jeweiligen Löschbereichs treibt, welches wiederum durch die Gehäuseoberseite 17 gebildet wird. Die in Figur 2 links gelegene Gehäusewand markiert eine erste Seite 11 der beiden Löschbereiche, die rechte Gehäusewand markiert die gegenüberliegende zweite Seite 12 der beiden Löschbereiche. Die Trennwand 13 bildet jeweils eine dritte Seite der beiden Löschbereiche. Jeder Löschbereich 5, 6 weist ferner noch eine der Trennwand gegenüberliegende vierte Seite 14 auf, die von der jeweiligen Gehäusevorderseite bzw. Gehäuserückseite gebildet wird, was insbesondere in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist.
  • Jeder der beiden Löschbereiche 5, 6 verfügt über mehrere Löschelemente, in die der Schaltlichtbogen getrieben und dabei zum Erlöschen gebracht wird. Die Löschelemente stehen dabei vom oberen Ende der Trennwand 13 ab bzw. erstrecken sich jeweils zwischen der Trennwand und der gegenüberliegenden Gehäuseseite. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt sich dabei zum einen um einfache Löschplatten 15 und zum anderen um zylindrische Permanentmagneten 16, die jeweils von einer Schutzhülse ummantelt sind, den Schaltlichtbogen an sich ziehen und dabei gleichzeitig als Löschelemente bzw. Löschmagneten fungieren. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass in Figur 1 lediglich die Löschplatten 15 und Permanentmagneten 16 des vorderen Löschbereichs 5 deutlich erkennbar sind. Der hintere zweite Löschbereich 6 verfügt ebenfalls über entsprechende Löschelemente 15 und 16, was insbesondere aus Figur 4 hervorgeht.
  • Der tatsächliche genutzte Löschraum der beiden Löschbereiche 5 und 6 endet auf Höhe der Löschelemente 15 und 16, da der Schaltlichtbogen 20, sofern er nicht bereits auf dem Weg zu den Löschelementen erlischt, durch die Löschelemente 15 und 16 zum Erlöschen gebracht wird. Gehäuseseitig sind oberhalb der Löschelemente 15 und 16 Gehäuserippen 18 vorgesehen. Diese stehen von der Gehäuseoberseite nach innen ab und erstrecken sich über die gesamte Tiefe der beiden Löschbereiche 5 und 6. Sie verhindern ein Wiederzünden des Schaltlichtbogens oberhalb der Löschelemente 15 und 16.
  • Wie den Zeichnungen unschwer entnommen werden kann, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät 1 um ein geschlossenes Schaltgerät. Um das Schaltvermögen bei gleichzeitig äußerst kompakter Bauweise zu erhöhen, sind bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät Überströmöffnungen 8 in der mittleren Trennwand 13 zwischen den beiden Löschbereichen 5 und 6 vorgesehen. Zwei derartige Überströmöffnungen 8 befinden sich dabei seitlich im unteren Bereich der Trennwand, also am unteren ersten Ende 9 der beiden Löschbereiche. Die unmittelbare Nähe zum unteren Ende und zu der jeweiligen Seitenwand 11 bzw. 12 garantiert weiterhin eine wirksame Trennung der beiden Löschbereiche, zumindest was eine unbeabsichtigte Ausbreitung oder Verlagerung des Schaltlichtbogens betrifft. Gleichzeitig ermöglichen die Überströmöffnungen einen gewissen Gasaustausch zwischen den beiden Löschbereichen, was entscheidend dazu beiträgt, das Plasma, welches aufgrund des Schaltlichtbogens innerhalb des Gehäuses erzeugt wird, nicht nach außen treten zu lassen.
  • Zwischen den Löschelementen 15, 16 und der Gehäuseoberseite 17 besteht eine weitere Überströmöffnung 19, die sich im Wesentlichen über die gesamte Breite der beiden Löschbereiche erstreckt, sodass die Trennwand 13 tatsächlich auf Höhe der Löschelemente 15, 16 endet. Die weitere Überströmöffnung 19 verstärkt den oben beschriebenen positiven Effekt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltgerät
    2
    Festkontakt
    3
    Festkontakt
    4
    Kontaktbrücke
    5
    erster Löschbereich
    6
    zweiter Löschbereich
    7
    Gehäuse
    8
    Überströmöffnung
    9
    erstes Ende des Löschbereichs
    10
    zweites Ende des Löschbereichs
    11
    erste Seite des Löschbereichs
    12
    zweite Seite des Löschbereichs
    13
    Trennwand bzw. dritte Seite des Löschbereichs
    14
    vierte Seite des Löschbereichs
    15
    Löschelement
    16
    Löschmagnet
    17
    Gehäuseoberseite
    18
    Gehäuserippen
    19
    weitere Überströmöffnung
    20
    Schaltlichtbogen

Claims (11)

  1. Schaltgerät (1) mit schließbaren Kontakten (2, 3, 4) und einer den Kontakten zugeordneten Löschkammer, die einen ersten Löschbereich (5) sowie einen unmittelbar neben dem ersten Löschbereich angeordneten zweiten Löschbereich (6) aufweist, wobei erster Löschbereich und zweiter Löschbereich durch eine Trennwand (13) räumlich voneinander getrennt sind, und wobei das Schaltgerät (1) derart ausgelegt ist, dass ein beim Öffnen der Kontakte entstehender Schaltlichtbogen (20) stets in einem der beiden Löschbereiche mittels einer Lichtbogenblaseinrichtung des Schaltgeräts vom Ort seiner Entstehung weggeblasen und zum Erlöschen gebracht wird, wohingegen der jeweils andere der beiden Löschbereiche nicht zur Löschung genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (13) zwischen dem ersten Löschbereich (5) und dem zweiten Löschbereich (6) zumindest eine Überströmöffnung (8, 19) aufweist, die den ersten Löschbereich derart mit dem zweiten Löschbereich verbindet, dass Plasma, welches durch den Schaltlichtbogen erzeugt wird, von dem Löschbereich, in welchem der Schaltlichtbogen zum Erlöschen gebracht wird, in den jeweils anderen, ungenutzten Löschbereich strömen kann.
  2. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Löschbereiche (5, 6) einen Raum darstellt, welcher ein erstes Ende (9), das dem Ort der Entstehung des Schaltlichtbogens am nächsten ist, ein dem ersten Ende (9) gegenüberliegendes zweites Ende (10), auf das sich der Schaltlichtbogen aufgrund der Einwirkung der Lichtbogenblaseinrichtung zu bewegt, eine das erste Ende (9) und das zweite Ende (10) miteinander verbindende erste Seite (11), sowie eine der ersten Seite (11) gegenüberliegende und ebenfalls das erste Ende (9) und das zweite Ende (10) miteinander verbindende zweite Seite (12) aufweist, wobei die Trennwand (13) jeweils eine dritte Seite des Raums bildet und das erste Ende (9), das zweite Ende (10), die erste Seite (11) und die zweite Seite (12) miteinander verbindet, und wobei der Raum ferner eine der Trennwand (13) gegenüberliegende vierte Seite (14) aufweist.
  3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnung (8) an der ersten Seite (11) und/oder an der zweiten Seite (12) in der Trennwand (13) ausgebildet ist.
  4. Schaltgerät (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl an der ersten Seite (11) als auch an der zweiten Seite (12) jeweils eine Überströmöffnung (8) in der Trennwand (13) ausgebildet ist.
  5. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnung (8) in einem dem ersten Ende (9) zugewandten und dem zweiten Ende (10) abgewandten Abschnitt der Trennwand (13) ausgebildet ist.
  6. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Ende (10) oder nahe des zweiten Endes (10) Löschelemente (15, 16) angeordnet sind, in die der Schaltlichtbogen (20) mittels der Lichtbogenblaseinrichtung getrieben und dadurch zum Erlöschen gebracht wird.
  7. Schaltgerät (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnung (19), vorzugsweise als zusätzliche Überströmöffnung (19), zwischen den Löschelementen (15, 16) und einem Deckel oder einer, am zweiten Ende (10) bestehenden Gehäusewand (17) des Schaltgeräts (1) in der Trennwand (13) ausgebildet ist.
  8. Schaltgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Überströmöffnung (19) im Wesentlichen über die gesamte zwischen erster Seite (11) und zweiter Seite (12) gemessenen Breite der beiden Löschbereiche (5, 6) erstreckt, sodass die Trennwand (13) tatsächlich auf Höhe der Löschelemente (15, 16) endet.
  9. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (1) geschlossen ausgeführt ist.
  10. Schaltgerät (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass keine dedizierte Austrittsöffnung für den Schaltlichtbogen (20) und/oder für Plasma, das durch den Schaltlichtbogen (20) innerhalb des Schaltgeräts (1) erzeugt wird, vorgesehen ist, wobei das Schaltgerät (1) andererseits nicht hermetisch abgeschlossen ist, so dass ein Druckausgleich mit der Umgebung, beispielsweise durch Spalte in einem Gehäuse (7) des Schaltgeräts, möglich ist.
  11. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (1) als bidirektionales Schaltgerät ausgeführt ist, wobei je nach Stromrichtung einer der beiden Löschbereiche (5, 6) zum Einsatz kommt.
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