Beschreibung
Elektrische Schaltanlage mit einer Luftungs orrichtung und Lüftungsvorrichtung mit zwei Lüftungselementen
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltanlage mit wenigstens einem ein gekapseltes Gehäuse aufweisenden Punktionsmodul und mit einem an das Gehäuse angeschlossenen Druckentlastungskanal, wobei der Druckentlastungskanal in zumindest einer seiner Mantelflächen eine Lüftungsvorrichtung mit zwei wandartigen, mit Abstand hintereinandergeschalteten, mit Lüftungsöffnungen versehenen Luftungselementen aufweist, wobei ein Lüftungselement fest mit der Mantelfläche des Druckentlastungskanals verbunden ist und das andere Lüf- tungselement gegen das feste Lüftungselement geführt bewegbar ist.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Lüftungsvorrichtung mit zwei wandartigen, mit Abstand hintereinandergeschalteten, mit Lüftungsöffnungen versehenen Lüftungselementen, wobei ein Lüftungselement fest, mit einer Wandfläche der zu belüftenden Einrichtung verbunden ist und das andere Lüftungselement gegen das feste Lüftungselement geführt bewegbar ist.
Eine elektrische Schaltanlage besteht üblicherweise aus eh- reren voneinander getrennten Funktionsmodulen. Innerhalb dieser Funktionsmodule sind zumeist einzelne Funktionsräume vorgesehen. Bei den Funktionsräumen kann es sich beispielsweise um Schalträume, Kabelanschlussräume oder Sammelschienenräume handeln. Die in diesen Funktionsräumen enthaltenen Bauteile, insbesondere die Kabel- und Anschlussleitungen, führen hohe Ströme und erzeugen damit kontinuierlich Wärme. Diese rauss aus dem Gehäuseinneren abgeführt werden. Häufig sind zu diesem Zweck in den Funktionsmodulen Lüftungsöffnungen vorge-
sehen, durch die kalte Luft einströmen kann, die Wärme von den Bauteilen abführt und schließlich durch Entlüftungsöffnungen wieder aus dem Funktionsmodul austritt . Die Kühlung kann hierbei durch freie Konvektion oder durch erzwungene Konvektion, beispielsweise mit einem Lüfter, erreicht werden. Die Be- und Entlüftungsöffnungen bleiben dabei ständig geöffnet. Für den Fall, dass innerhalb des Funktionsmoduls ein störungsbedingter Lichtbogenüberschlag auftreten kann, können durch solche Öffnungen beispielsweise heiße Gase aus der Anlage austreten und das Anlagenpersonal verletzen oder sonstigen Schaden anrichten. Andererseits würde eine Lösung ohne Lüftungsöffnungen ein sehr großes Eigenvolumen der Funktionsmodule erfordern. Dies würde aber der kompakten und damit platz- und kostengünstigen Bauweise der Funktionsmodule entgegenstehen.
Es ist bekannt, im Falle eines Lichtbogenüberschlages und damit auftretendem Überdruck im Funktionsmodul die erwähnten Lüftungsöffnungen mechanisch zu verschließen, so dass die durch den Lichtbogenüberschlag entstandenen heißen Gase und die Druckwelle im Anlageninneren zurückgehalten werden. Hierzu können die Belüftungsöffnungen im Überdruckfall durch zwei hintereinander geschaltete und über ein Gestänge verbundene Rückschlagklappen verschlossen werden. Dabei ist das be- wegliche Element im Normalbetrieb durch einen leicht schmelzbaren Faden in der geöffneten Stellung fixiert. Im Falle eines Lichtbogenüberschlages mit damit verbundener hoher Wärmeentwicklung wird der Faden zerstört und das bewegliche Element schwingt unter Einfluss der Schwerkraft und der Druck- welle an der Gestängeführung gegen das feste Element und verschließt dieses - die Entlüftungsδffnungen hingegen sind als mit Luftschlitzen versehene Druckentlastungsklappen ausgeführt (DE 30 13 756) .
Es ist weiterhin bekannt, die Lüf ungsöffnungen einer Schaltanlage im Überdruckfall durch Scharnierklappen zu verschließen. Im Normalbetrieb werden die Klappen durch Federbauteile in der geöffneten Position gehalten. Durch die bei einem Lichtbogenüberschlag entstehende Druckwelle werden die Klappen aus ihrer Halterung gelöst und schlagen auf die Luftungs- schlitze auf . Eine Fixierung in der geschlossenen Position ist nicht vorgesehen (WO 97 13 264) .
Ausgehend von einer elektrischen Schaltanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache, platzsparende und kostengünstig herzustellende Lüftungsvorrichtung mit sich im Überdruckfall schließenden Lüftungsöffnungen vorzuschlagen, wobei die Lüftungsöffnungen über eine ausreichend lange Zeitdauer verschlossen bleiben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das bewegbare Luftungselement innerhalb eines Führungsrahmens linear bewegbar ist, dass die Lüftungsöffnungen der Luftungselemente versetzt zueinander angeordnet sind und dass das bewegbare Lüftungselement federartige Rastelemente aufweist, denen im Führungsrahmen Einrastöffnungen zugeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Lüftungsvorrichtung besitzt den Vorteil einer platzsparenden und zusätzlich einfach herzustellenden Konstruktion. Beispielsweise können die Lüftungselemente aus einfach geformten Bleche bestehen.
Im Normalbetrieb kann die erwärmte Luft durch die in den Lüftungselementen angeordneten Lüftungsöffnungen aus der Anlage
ausströmen. Nur im Fall eines Lichtbogens mit anschließender Überdruckspitze werden die versetzt angeordneten Lüftungsöffnungen verschlossen, indem das bewegbare Lüftungselement gegen das feste Luftungselement bewegt und dort fixiert wird. Aufgrund der versetzten Anordnung der Lüftungsöffnungen werden diese dicht verschlossen. Das Verschließen der Lüftungsöffnungen wird durch die Druckspitze selbst eingeleitet, so dass keine weiteren Maßnahmen zur Lichtbogenerkennung oder zur Nerschluss-Steuerung vorgenommen werden müssen.
Da nur ein Lüftungselement bewegbar ausgeführt ist, wird die Anzahl der beweglichen und damit verschleißbaren Teile auf ein Minimum reduziert. Somit fällt nur ein geringer Wartungsaufwand an. Die federartigen Rastelemente an dem bewegbaren Lu tungselement dienen zum einen zur leicht lösbaren Fixierung des bewegbaren Lüftungselementes in der geöffneten Position. Zum anderen arretieren sie das bewegbare Element in der geschlossenen Position. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass auch, nachdem die erste Druckspitze abgebaut wurde, die Lüftungsöffnungen weiterhin sicher verschlossen bleiben. Auf diese Weise können heiße Gase, die auch nach der Druckspitze noch im Druckentlastungskanal enthalten sind, nicht aus der Anlage austreten. Die Bauweise mit den federartigen Rastelementen ermöglicht es, nach einem Störungsfall in der Anlage die bewegbaren Lüftungselemente ohne größeren Aufwand in ihre geöffnete Position zurückzusetzen. Hierfür werden keine besonderen Werkzeuge benötigt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass zur Führung des bewegbaren Lüftungselementes in
Führungsnuten gleitbare Führungsstifte vorgesehen sind.
Diese Bauweise ermöglicht eine sichere Führung des bewegbaren Luftungselementes und verhindert ein Verkanten der Luftungs- elemente .
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Lüftungsöffnungen als Schlitze ausgebildet sind.
Die Ausführung der Lüftungsöffnungen in Form von Schlitzen ist fertigungstechnisch einfach zu realisieren.
Lüftungsvorrichtungen, wie sie gemäß der Erfindung in den Druckentlastungskanal einer Schaltanlage integriert sind, können gegebenenfalls auch für andere Einrichtungen verwendet werden, bei denen es in bestimmten Fällen darauf ankommt, Druckspitzen oder hohe Temperaturen in der Einrichtung zurückzuhalten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt .
Es zeigen
Figur 1 eine dreidimensionale Ansicht einer ersten Aus- führungsform der LuftungsVorrichtung, Figur 2 eine Seitenansicht der LuftungsVorrichtung gemäß Figur 1 ,
Figur 3 eine Vorderansicht der Lüftungsvorrichtung gemäß Figur 1,
Figur 4 eine dreidimensionale Ansicht einer zweiten Ausfüh- rungsform der Lüftungsvorrichtung,
Figur 5 eine dreidimensionale Ansicht eines Druckentlastungskanals mit der Lüftungsvorrichtung gemäß Figur 1
und Figur 6 eine schematische Ansicht einer Schaltanlage mit einer der erfindungsgemäßen Lüftungsvorrichtungen gemäß Figur 1 oder 4.
Zur besseren Übersicht sind in allen Figuren jeweils nur die unmittelbar funktionell miteinander verknüpften Einrichtungen nur einmal mit Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Lüftungsvorrichtung LV, an der sich an einem fest stehenden Lüftungselement LE 1 ein Führungsrahmen FR befindet, der an seinen Stirnseiten Führungsnuten FN und an seinen Längsseiten Einrastöffnungen EO 1,2 aufweist. Außerdem zu erkennen ist das beweg- bare Lüftungselement LE 2 mit den versetzt zum festen Lüftungselement LE 1 angeordneten nicht bezeichneten Luftungs- schlitzen. Die gesamte Lüftungsvorrichtung LV wird solchermaßen in die Anlage eingebaut, dass die Seite mit dem bewegbaren Lüftungselement LE 2 zum Anlageninneren zeigt. Tritt nun innerήälb der Schaltanlage ein Überdruck auf, so wird das bewegbare Lüftungselement LE 2 durch die Druckwelle an das feste Lüftungselement LE 1 gepresst . Durch die versetzte Anordnung der Lüftungsschlitze wird die Anlage auf diese Weise verschlossen.
In Figur 2 sind neben dem festen Lüftungselement LE 1 und dem bewegbaren Lüftungselement LE 2 die Einrastöffnungen EO 1,2 im Führungsrahmen FR zu erkennen. Diese dienen dazu, den Rastelementen RE Einrastpunkte zu geben, so dass das beweg- bare Lüftungselement LE 2 auch nach einem Druckabbau am festen Luftungselement LE 1 lagefixiert wird. Im Normalbetrieb liegen die Rastelemente RE in den Einrastöffnungen EO 2, wo-
durch das bewegbare Lüftungselement LE 2 in der geöffneten Stellung lagefixiert wird.
Dies ist insbesondere wichtig bei einem Einbau der Lüf- tungsVorrichtung LV im Bereich einer unteren Begrenzungs- flache der elektrischen Schaltanlage, um diese nach unten hin zu verschließen (siehe auch Abb. 4) .
Die Rastelemente RE rasten nach einer Aufwärtsbewegung des bewegbaren Lüftungselementes LE 2 in die EinrastÖffnungen EO 1 ein und fixieren so das bewegbare Lüftungselement LE 2 in seiner geschlossenen Position.
In Figur 3 sind die Führungsnuten FN zu erkennen, in denen die Führungsstifte FS des bewegbaren Lüftungselementes LE 2 gleitend geführt werden. Außerdem sind die Rastelemente RS des bewegbaren Lüftungselementes LE 2 erkennbar, die zur Fixierung der Lage des bewegbaren Lüftungselementes LE 2 in seiner jeweiligen Position zum festen Lüftungselement LE 1 dienen.
Figur 4 zeigt eine mögliche Anordnung mehrerer Lüftungsvorrichtungen LV, LV... auf einer gemeinsamen Befestigungsfläche BF, die z. B. die als untere Begrenzungsfläche eines Druck- entlastungskanals DK (Fig. 5) realisiert sein kann. Dabei können die LüftungsVorrichtungen LV... unterschiedliche Größen aufweisen .
Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn mehrere Funktionsräume über jeweils eigene Lüftungsvorrichtungen mit dem Druckentlastungskanal verbunden werden sollen.
Erkennbar ist, dass das Rastelement RE des bewegbaren Lüftungselementes LE 2 durch seine Auflage auf der Einrastöffnung EO 2 des Führungsr hmens FR das bewegbare Lüftungselement LE 2 im Normalbetriebsfall in der geöffneten Position hält . Die Federwirkung des Rastelementes RE ist so bemessen, dass im Fall des Überdrucks in der Schaltanlage das bewegbare Lüftungselement LE 2 in die geschlossene Position bewegt werden kann und durch Einrasten der Rastelemente RE in die Einrastöf nungen EO 1 im Führungsrahmen FR in der geschlos- senen Position lagefixiert wird.
In Figur 5 ist beispielhaft der Einbau der beschriebenen Lüftungsvorrichtung LV gemäß Figur 1 im Bereich der Dachfläche DE des Druckentlastungskanals DK dargestellt .
Figur 6 zeigt schematisch die Zuordnung der neuen Belüftungsvorrichtungen LV, LV. . . zu einer elektrischen Schaltanlage ES . Man erkennt den oberen Teil von aneinandergrenzenden Funktionsmodulen FM, FM. . . , wobei jedes Funktionsmodul FM, FM . . . im oberen Bereich durch eine eigene Lüftungsvorrichtung LV, LV. . . begrenzt ist . Den Funktionsmodulen FM, FM. . . ist ein gemeinsamer Druckentlastungskanal DK derart zugeordnet , dass seine Bodenfläche BF überwiegend durch die Befestigungsfläche BF mit den Lüftungsvorrichtungen LV. . . gebildet ist . Darüber hinaus weist der Druckentlastungskanal DK im Bereich seiner Dachfläche DF eigene Lüftungsvorrichtungen LV. . . ggf . gleicher Bauart auf .
Liegt nun im Funktionsmodul FM eine Störung mit Lichtbogen- Überschlag vor, so wird - bedingt durch den Überdruck - die darüber angeordnete Lüftungsvorrichtung LV geöffnet . Die heißen Gase breiten sich durch die geöffnete Lüf ungs Vorrichtung LV in den Druckentlastungskanal DK entlang der Pfeile aus .
Aufgrund des hohen Druckes schließen sich alle übrigen Lüftungsvorrichtungen LV... und verhindern somit, dass die Druckwelle und die heißen Gase einerseits in die übrigen Funktionsmodule FM... und andererseits in den die Schaltanlage umgebenden Raum eindringen können. Wie man erkennen kann, ist der Einbau dieser Lüftungsvorrichtungen LV sowohl ortsunabhängig in Schaltanlagen und sonstigen Gerätschaften möglich als auch lageunabhängig in deren Dach- und sonstigen Begrenzungsflächen anzuordnen.