WO2024047047A1 - Schaltgerät mit lichtbogenbegrenzung - Google Patents

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WO2024047047A1
WO2024047047A1 PCT/EP2023/073683 EP2023073683W WO2024047047A1 WO 2024047047 A1 WO2024047047 A1 WO 2024047047A1 EP 2023073683 W EP2023073683 W EP 2023073683W WO 2024047047 A1 WO2024047047 A1 WO 2024047047A1
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WO
WIPO (PCT)
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partition
arc
area
extinguishing
switching
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/073683
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Schmid
Stefan Kolm
Andrej Ignatov
Original Assignee
Schaltbau Gmbh
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
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes

Definitions

  • the present invention relates to a switching device according to the preamble of independent claim 1.
  • a generic switching device comprises at least one contact point with a first contact and a second contact, with at least one of the contacts being movable and the two contacts being able to be brought into contact with one another, and with the at least one contact point being assigned an extinguishing chamber which is designed to provide a to extinguish the switching arc that occurs when the contacts are opened, and a partition that divides the extinguishing chamber into a first extinguishing area and a second extinguishing area, and an arc blowing device that is set up to direct the switching arc that arises between the contacts in a first direction depending on the polarity of the contacts or to blow away from the contacts in a second direction opposite to the first direction
  • Switching electrical loads places high demands on the switching device.
  • an arc is created, which is more energetic and difficult to extinguish, the higher the load to be switched. If an arc can only be extinguished inadequately or not at all, the switching device can be severely damaged or even destroyed.
  • a switching device according to the preamble of independent claim 1 is known from DE102020104258A1.
  • This document describes a switching device with at least two extinguishing areas that communicate with each other.
  • the extinguishing areas are spatially separated from one another by a partition, the partition having overflow openings which connect the two extinguishing areas with one another in such a way that plasma generated by the arc can flow from one extinguishing area into the other, unused, extinguishing area.
  • the object of the present invention is to provide a switching device that is able to isolate higher electrical loads while maintaining a consistently compact design.
  • the switching device has a first deflection element and a second deflection element, the first deflection element being set up in such a way that the switching arc blows away into the first Direction is deflected into the first extinguishing area, and wherein the second deflection element is set up such that the switching arc is deflected into the second extinguishing area when blown away in the second direction.
  • the partition runs essentially parallel to the first and second directions of movement of the switching arc blown away from the contact point by the arc blowing device.
  • the partition is preferably designed as a flat partition that spans a level.
  • the partition has unevenness, such as a bend, an edge or the like, in which case a main direction of expansion of the partition and thus a plane can also be defined.
  • the partition can advantageously be made in one piece, but it is also conceivable that the partition is made in several parts.
  • the fact that the partition runs essentially parallel to the first and second directions of movement of the arc blowing device means in the present case that the angle between the directions of movement and the partition is not more than 15°, preferably not more than 10° and more preferably not more than 5° .
  • the two directions of movement not only run parallel to the partition or to the plane spanned by the partition, but almost within the plane spanned by the partition.
  • the extinguishing chamber has a first side wall and a second side wall opposite the first side wall, as well as a first end wall connecting the first and second side walls and a first end wall connecting the first and second side walls and opposite the first end wall. ending second end wall as well as a first ceiling closing the side walls and end walls and a second ceiling which is opposite the first ceiling and also closes off the side walls and end walls and the partition wall is essentially aligned orthogonally to the first and second side walls and to the first and second ceiling is aligned essentially parallel to the end walls.
  • the partition preferably divides the extinguishing chamber into two extinguishing areas of essentially the same size.
  • a substantially orthogonal alignment in this case means that the angle of the partition to the two side walls and to the two ceilings does not deviate from a right angle by more than 15°, preferably not more than 10° and more preferably not more than 5°.
  • the parallel alignment of the partition wall to the two end walls is preferably not more than 15°, more preferably not more than 10° and particularly preferably not more than 5°.
  • erasing areas of essentially the same size means that the size of an erasing area is not more than 75%, preferably not more than 70% and more preferably not more than 65% of the size of the erasing chamber.
  • the switching device has at least one contact point.
  • the switching device according to the invention has a particularly advantageous effect when designed as a bidirectional switch with double contact interruption and consequently with two contact points. Accordingly, an extinguishing chamber is then assigned to both contact points, which in turn are divided into two extinguishing areas by a partition wall.
  • a switching device designed in this way then comprises two partitions and two first deflection elements and two second deflection elements.
  • the delimitation of the extinguishing chambers from one another can be done in various ways. It is conceivable that each of the two extinguishing chambers is arranged in its own housing; alternatively, the delimitation can also be done by a specially designed component.
  • the partition has at least one overflow opening, which is suitable for allowing the plasma generated by the switching arc to flow from one of the two extinguishing areas into the other extinguishing area, the partition preferably having at least 5 overflow openings and further preferably has at least 20 overflow openings, the area of the overflow openings based on the total area of the partition being at least 10%, preferably at least 20% and more preferably at least 30%.
  • the advantage of having the largest possible area of overflow openings is that the plasma generated by the arc can flow from the extinguishing area in which the arc is extinguished into the other unused extinguishing area, thereby creating more favorable conditions for extinguishing the arc.
  • the partition can no longer effectively separate the two extinguishing areas from one another and there is a risk that the arc will spread throughout the entire extinguishing chamber and not just in the intended extinguishing area.
  • the partition forms a recurring pattern through the overflow openings, which is distributed over at least 50%, preferably over at least 60% and more preferably over at least 70% of the partition wall area.
  • the recurring pattern is a grid pattern and is distributed over the largest possible area of the partition.
  • the grid pattern is provided in the areas of the partition in which a particularly large amount of plasma is created by the spread of the arc.
  • the first and second deflection elements are arranged at an angle to the partition wall, the angle being at least 5°, preferably at least 10° and more preferably at least 35° and not more than 45°, the Alignment of the deflection element is preferably achieved by rotating the deflection elements relative to the partition about a first axis which lies within the partition and runs parallel to the first ceiling.
  • the deflection elements are additionally aligned at an angle about one or both other axes that are orthogonal to the first axis.
  • the two deflection elements are angled in opposite directions from the partition and the two deflection elements are made in one piece with the partition.
  • angles at which the two deflection elements are angled away from the partition are of equal magnitude.
  • angles at which the two deflection elements are angled away from the partition are of equal magnitude.
  • the angles have a different amount.
  • both the first and the second deflection element have at least one overflow opening, preferably at least two overflow openings and more preferably at least three overflow openings, which are suitable for allowing the plasma generated by the switching arc to flow from one extinguishing area to the other extinguishing area, the area of the overflow openings based on the total area of the deflection element being at least 5%, preferably at least 10% and more preferably at least 20%.
  • the switching device has a first and a second blocking element, the first blocking element delimiting the first extinguishing area in such a way that a switching arc, which extends circularly into the first due to the structure of the switching device and the arrangement of the arc blowing device or the second direction spreads around the second contact, is deflected into the first extinguishing area when blowing away in the first direction, is prevented from spreading beyond 350°, preferably beyond 300° and more preferably beyond 270°, and wherein the second blocking element the second extinguishing area is limited in such a way that a switching arc, which is deflected into the second extinguishing area when blown away in the second direction, is prevented from spreading beyond 350°, preferably beyond 300° and more preferably beyond 270°.
  • the structure of the extinguishing area in conjunction with the arrangement of the respective blocking element ensure that the switching arc is deflected as far as possible for rapid extinguishing, but is kept within the extinguishing area without coming into contact with other components of the extinguishing device. This also prevents the arc from being re-ignited by approaching a contact point.
  • the second blocking element is formed by the first deflection element and the first blocking element is formed by the second deflection element.
  • the deflection elements and blocking elements are formed by different components.
  • the switching device comprises a first and a second limiting element, wherein the first limiting element forms an extension of the first blocking element which is oriented orthogonally to the first blocking element and projects into the first extinguishing area and thereby shields a side surface of the switching bridge from the first extinguishing area that the base point of a switching arc, which, when blown away in the first direction, moves together with the switching arc within the first extinguishing area and a plane running essentially parallel to the partition around the second contact, at a spread of more than 300 °, preferably more than 270 ° and more preferably more than 180 ° and wherein the second limiting element forms an extension of the second blocking element that is oriented orthogonally to the second blocking element and protrudes into the second extinguishing area and thereby shields a side surface of the switching bridge from the second extinguishing area in such a way that the Base point of a switching arc, which, when blown away in the
  • the partition wall therefore consists of a plastic or a suitable ceramic that is suitable for this purpose.
  • FIG. 1 a perspective view of a switching device according to the invention without a housing
  • Fig. 2 a structure and an arrangement of the extinguishing chambers of the invention
  • Fig. 6 a perspective view of an embodiment of the partition of the switching device according to the invention.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a switching device 1 according to the invention.
  • the front and side housings as well as the delimitation of the two extinguishing chambers have been omitted from this figure. However, these can be seen, for example, in Figures 2 and 3.
  • the switching device 1 comprises two contact points 2, each with a first contact 3 designed as a fixed contact and a second contact 4.
  • the contacts 3, 4 are designed as so-called contact pills, with the fixed contacts 3 being part of a contact area 3a.
  • the fixed contact 3 is designed as a large contact area 3a and the contact to the movable contact 4 is made by means of a contact pill 3.
  • the second contacts 4 are arranged on a contact bridge 27.
  • the drive of the contact bridge 27 is not shown for the sake of clarity.
  • the drive of the contact bridge 27 is set up to bring the two movable contacts 4 with the two fixed contacts 3 into a closed position, i.e. into contact, or to bring them from the closed position into an open position.
  • An extinguishing chamber 5 is assigned to both contact points 2. A more precise representation of the arrangement of the extinguishing chambers 5 relative to the contact points 2 and their delimitation from one another by the housing 26 can be seen in FIG. 2.
  • the first deflection element 12 and the second deflection element 13 are each designed in one piece with the partition 6. It can also be clearly seen that the deflection elements 12, 13 are arranged at a certain angle 21, see also FIG. 5, to the partition 6. In the advantageous exemplary embodiment shown, the angle 21 lies in a range of 35°-45°. In any case, the angle should be at least 5°, preferably at least 10° and particularly preferably, according to the exemplary embodiment shown, at least 35° and not more than 45°.
  • the plane of the deflection elements is inclined about an axis which runs orthogonally to the side walls 14, 15 and within the plane of the partition 6.
  • the deflection elements 12, 13 experience a rotation about a vertical axis which lies within the plane of the partition and runs parallel to the side walls 14, 15.
  • the arrangement of the deflection elements 12, 13 to the partition 6 ensures that a switching arc arises between the contacts 3, 4, which, depending on the polarity of the contacts 3, 4, is directed by the arc blowing device 9 in the first direction 10 or in the direction opposite to the first direction 10 second direction 11 is blown away from the contacts 3, 4, is deflected into the intended extinguishing area 7, 8.
  • the deflection elements 12, 13 are preferably arranged with an angle 21 of the same magnitude in the opposite direction to the partition 6. However, it is also conceivable that the respective angles 21 are unequal in magnitude. However, the alignment of the deflection elements 12, 13 in the opposite direction is necessary in the embodiment shown in FIG.
  • the first deflection element 12 is arranged such that an arc that is blown away from the contact point 2 by the arc blowing device 9 in the first direction 10 is deflected into the first extinguishing region 7.
  • the second deflection element 13 is arranged such that an arc that is blown away from the contact point 2 in the second direction 11 by the arc blowing device 9 is deflected into the second extinguishing area 8.
  • the partition 6 runs essentially parallel to the first 10 and second direction of movement 11 of the arc. 4, the arc is created at the contact point 2 between the first contact 3 and the second contact 4.
  • the resulting arc is depending on the polarity of the fixed contacts 3 the first direction 10 or in the second direction 11 is blown away from the contact point 2.
  • the base point of the arc moves within the representation plane from the second contact point 4 around the contact bridge 27.
  • the upper base point of the arc, which is created at the first contact 3, moves along the contact area 3a.
  • Fig. 3 shows that the arc hits the inclined plane of a deflection element 12, 13 as a result of the propagation in a direction 10, 11 and is deflected into the respective extinguishing area 7, 8 as the propagation progresses.
  • the first deflection element 12 is arranged such that an arc that is blown away in the first direction 10 is deflected into the first extinguishing area 7 and can expand further there and is thereby extinguished.
  • the partition 6 has an overflow opening 20 so that the plasma created by the arc can flow from the extinguishing area 7, 8 in which the arc is extinguished into the unused extinguishing area 7, 8 .
  • a large number of overflow openings 20 are provided.
  • the partition has at least 5 overflow openings 20 and preferably at least 10 overflow openings 20 and the total area of the overflow openings 20 based on the total area of the partition 6 is at least 10% and preferably at least 30%.
  • the deflection elements 12, 13 also have overflow openings 20, in which the area of the overflow openings 20 is at least 10% based on the total area of the deflection element 12, 13. Ideally, the overflow openings 20 are distributed approximately evenly over the entire area of the partition 6 and the deflection elements 12, 13.
  • the overflow openings 20 of the partition 6 When arranging the overflow openings 20 of the partition 6, a type of grid pattern is implemented, which is distributed over the largest possible area of the partition 6. However, it is also conceivable that the overflow openings 20 are preferably arranged where the arc preferably expands.
  • Fig. 2 illustrates the basic structure of the quenching chambers 5 of the switching device 1 according to the invention.
  • the quenching chambers 5 have a first side wall 14 and a second side wall 15 opposite the first side wall 14 as well as a first end wall 16 and a first end wall connecting the first side wall 14 and the second side wall 15 the first side wall 14 and the second side wall 15 connecting and the first end wall 16 opposite the second end wall 17.
  • the side walls 14, 15 and the end walls 16, 17 are formed by the housing. Both extinguishing chambers 5 are separated from one another by an extension of the housing 26, which is aligned orthogonally to the side walls 14, 15 and parallel to the end walls 16, 17.
  • the extinguishing chambers 5 have a first ceiling 18, which to a certain extent forms the bottom of the extinguishing chambers 5 and closes the side walls 14, 15 and the end walls 16, 17.
  • the second ceiling 19, which closes the extinguishing chambers 5 from above, is not shown in this figure. It can also be clearly seen that the arc blowing device 9 is arranged within the extinguishing chambers 5 and that the extinguishing chambers 5 are of the same size.
  • the side walls 14, 15, the end walls 16, 17 and the ceilings 18, 19 can in principle be formed by the housing of the switching device 1, it is also conceivable that these are formed by other components, such as covers or other functional elements.
  • partition walls 6 within the extinguishing chambers 5 can be seen from FIG.
  • the partition walls 6 are aligned parallel to the end walls 16, 17 and orthogonally to the side walls 14, 15. It is advantageous if the partition walls 6 are also arranged below the contact points 2, as in the present embodiment. If the relevant components are dimensioned accordingly, a partition 7 can divide an extinguishing chamber 5 into two extinguishing areas 7, 8 of equal size. However, it is also conceivable that the deletion areas 7, 8 have a different size.
  • Fig. 6 shows an embodiment of the partition 6 of a switching device 1 according to the invention.
  • the partition 6 is designed in one piece with the deflection elements 12, 13 and also includes a first limiting element 24 and a second limiting element 25, the limiting elements 24, 25 each being an extension of one Deflection element 12, 13 are formed and protrude orthogonally from them.
  • the mechanism of arc extinguishing in a switching device 1 according to the invention will now be described below with reference to FIG.
  • an arc that arises at the front contact point 2 between the fixed contact 3 and the movable contact 4 is blown away to the right of the contact point 2 by the arc blowing device 9.
  • the arrangement of the contacts 3, 4 on the contact bridge 27 and the contact area 3a as well as the alignment of the magnetic field by the arc blowing device 9 causes the base point of the arc created at the contact 4 to move clockwise around the contact bridge 27 in the plane of the partition wall to carry out.
  • the base point of the arc, which is created at the fixed contact 3, moves in the image to the right along the contact area 3a of the front fixed contact 3, which is not shown here, but is designed analogously to the contact area 3a of the rear fixed contact 3 shown here.
  • the arc Due to the increasing distance between the two base points and the deflection of the arc in the form of an arc, the arc is stretched further and further. If the arc hits the inclined plane of the right front deflection element 20, it is deflected into the deletion area 7 at the front in the image.
  • the first blocking element 22 is formed by the second deflection element 13.
  • a second blocking element 23 which prevents an arc that is deflected into the second extinguishing area 8 of the front contact point 2 from further extending beyond the second extinguishing area 8, is formed by the first deflection element 12.
  • the base of the arc moving around the contact bridge 27 must also be prevented from reaching the contact 4 again.
  • the first limiting element 24 is for this purpose provided, which protrudes into the first extinguishing area 7 and thereby shields the left side surface of the contact bridge 27 in the picture from the first extinguishing area 7 in such a way that the base point of the arc has a further spread of more than 300 ° and preferably more than 270 ° around the Contact bridge 27 is prevented.
  • a second limiting element 25 is provided with the same function for the second deletion area 8.
  • the limiting elements 24, 25 are made in one piece with the partition 6 and the deflection elements 12, 13.
  • the arrangement described ensures that the arc can be deflected as much as possible within the extinguishing area 7, 8 and can therefore be effectively extinguished without coming into contact with components that could be damaged by the arc.
  • a particularly advantageous effect is that the spatial extent of the extinguishing area 7, 8 extends primarily in the direction of the propagation of the arc, whereby the installation space of the switching device 1 according to the invention can be optimally utilized.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit zumindest einer Kontaktstelle umfassend einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt, wobei zumindest einer der Kontakte beweglich ist und die bei-den Kontakte miteinander in Kontakt bringbar sind, und wobei der zumindest einen Kontaktstelle eine Löschkammer zugeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, einen beim Öffnen der Kontakte entstehenden Schaltlichtbogen zu löschen, und mit einer Trennwand, die die Löschkammer in einen ersten Löschbereich und einen zweiten Löschbereich unterteilt, und mit einer Lichtbogenblaseinrichtung, die eingerichtet ist, den zwischen den Kontakten entstehenden Schaltlichtbogen in Abhängigkeit der Polarität der Kontakte in eine erste Richtung oder in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung von den Kontakten wegzublasen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Schaltgerät ein erstes Ablenkelement und ein zweites Ablenkelement aufweist, wobei das erste Ablenkelement derart eingerichtet ist, dass der Schaltlichtbogen beim Wegblasen in die erste Richtung in den ersten Löschbereich abgelenkt wird, und wobei das zweite Ablenkelement derart eingerichtet ist, dass der Schaltlichtbogen beim Wegblasen in die zweite Richtung in den zweiten Löschbereich abgelenkt wird.

Description

Schaltgerät mit Lichtbogenbegrenzung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßes Schaltgerät umfasst zumindest eine Kontaktstelle mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt, wobei zumindest einer der Kontakte beweglich ist und die beiden Kontakte miteinander in Kontakt bringbar sind, und wobei der zumindest einen Kontaktstelle eine Löschkammer zugeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, einen beim Öffnen der Kontakte entstehenden Schaltlichtbogen zu löschen, und eine Trennwand, die die Löschkammer in einen ersten Löschbereich und einen zweiten Löschbereich unterteilt, sowie eine Lichtbogenblaseinrichtung, die eingerichtet ist, den zwischen den Kontakten entstehenden Schaltlichtbogen in Abhängigkeit der Polarität der Kontakte in eine erste Richtung oder in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung von den Kontakten wegzublasen
Gattungsgemäße Schaltgeräte werden in vielen Bereichen eingesetzt. Das Schalten von elektrischen Lasten bringt hohe Anforderungen an das Schaltgerät mit sich. So entsteht beim Öffnen eines stromdurchflossenen Kontaktes ein Lichtbogen, der umso energiereicher und schwerer zu löschen ist, je höher die zu schaltende Last ist. Kann ein Lichtbogen nur unzureichend oder gar nicht gelöscht werden, kann das Schaltgerät stark beschädigt oder gar zerstört werden.
Um Lichtbögen zu löschen, ist es daher bekannt, den Lichtbogen mittels eines Magnetfeldes auszulenken und ihn dadurch in die Länge zu ziehen, sodass der Lichtbogen von selber erlischt oder von einer entsprechenden Vorrichtung zum Erlöschen gebracht werden kann. Für hohe zu schaltende Lasten sind folglich komplexere Maßnahmen zur Lichtbogenlöschung nötig als bei geringeren Lasten, was bei steigenden zu schaltenden Lasten einen immer größer werdenden Bauraumbedarf zur Folge hat.
Ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ist aus DE102020104258A1 bekannt. Dieses Dokument beschreibt ein Schaltgerät mit zumindest zwei miteinander kommunizierenden Löschbereichen. Die Löschbereiche werden durch eine Trennwand räumlich voneinander getrennt, wobei die Trennwand Überströmöffnungen aufweist, die die beiden Löschbereiche derart miteinander verbindet, dass durch den Lichtbogen erzeugtes Plasma von einem Löschbereich in den jeweils ungenutzten anderen Löschbereich strömen kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltgerät anzugeben, das bei gleichbleibend kompakter Bauweise in der Lage ist, höhere elektrische Lasten zu trennen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach liegt dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn das Schaltgerät ein erstes Ablenkelement und ein zweites Ablenkelement aufweist, wobei das erste Ablenkelement derart eingerichtet ist, dass der Schaltlichtbogen beim Wegblasen in die erste Richtung in den ersten Löschbereich abgelenkt wird, und wobei das zweite Ablenkelement derart eingerichtet ist, dass der Schaltlichtbogen beim Wegblasen in die zweite Richtung in den zweiten Löschbereich abgelenkt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung verläuft die Trennwand im Wesentlichen parallel zur ersten und zweiten Bewegungsrichtung des durch die Lichtbogenblaseinrichtung von der Kontaktstelle weggeblasenen Schaltlichtbogens.
Die Trennwand ist vorzugsweise als ebene Trennwand ausgeführt, die eine Ebene aufspannt. Denkbar ist jedoch auch, dass die Trennwand Unebenheiten, wie beispielsweise einen Knick, eine Kante oder dergleichen aufweist, wobei sich auch in diesem Fall eine Hauptausdehnungsrichtung der Trennwand und somit eine Ebene definieren lässt. Die Trennwand kann vorteilhafterweise einteilig ausgeführt sein, denkbar ist jedoch auch, das die Trennwand mehrteilig ausgeführt ist.
Dass die Trennwand im Wesentlichen parallel zur ersten und zweiten Bewegungsrichtung der Lichtbogenblaseinrichtung verläuft, bedeutet im vorliegenden Fall, dass der Winkel zwischen den Bewegungsrichtungen und der Trennwand nicht mehr als 15°, vorzugsweise nicht mehr als 10° und weiter vorzugsweise nicht mehr als 5° beträgt.
Vorzugsweise verlaufen die beiden Bewegungsrichtungen nicht nur parallel zur Trennwand bzw. zur von der Trennwand aufgespannten Ebene, sondern nahezu innerhalb der von der Trennwand aufgespannten Ebene.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Löschkammer eine erste Seitenwand und eine der ersten Seitenwand gegenüberliegende zweite Seitenwand auf, sowie eine die erste und zweite Seitenwand verbindende erste Stirnwand und eine die erste und zweite Seitenwand verbindende und der ersten Stirnwand gegenüberlie- gende zweite Stirnwand sowie eine die Seitenwände und Stirnwände abschließende erste Decke sowie eine zweite Decke, die der ersten Decke gegenüberliegt und ebenfalls die Seitenwände und Stirnwände abschließt und ist die Trennwand zur ersten und zweiten Seitenwand und zur ersten und zweiten Decke im Wesentlichen orthogonal ausgerichtet und zu den Stirnwänden im Wesentlichen parallel ausgerichtet ist. Vorzugsweise unterteilt die Trennwand die Löschkammer in zwei im Wesentlichen gleich große Löschbereiche.
Eine im Wesentlichen orthogonale Ausrichtung bedeutet in diesem Fall, dass der Winkel der Trennwand zu den beiden Seitenwänden und zu den beiden Decken nicht mehr als 15°, vorzugsweise nicht mehr als 10° und weiter vorzugsweise nicht mehr als 5° von einem rechten Winkel abweicht. Gleiches gilt für die parallele Ausrichtung der Trennwand zu den beiden Stirnwänden. Vorzugsweise beträgt die Parallelitätsabweichung nicht mehr als 15°, weiter vorzugsweise nicht mehr als 10° und besonders bevorzugt nicht mehr als 5°.
Im Wesentlichen gleich große Löschbereiche bedeutet im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung, dass die Größe eines Löschbereichs nicht mehr als 75 %, vorzugsweise nicht mehr als 70 % und weiter vorzugsweise nicht mehr als 65 % der Größe der Löschkammer beträgt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Schaltgerät zumindest eine Kontaktstelle aufweist. Besonders vorteilhaft wirkt sich das erfindungsgemäße Schaltgerät bei einer Ausführung als bidirektionaler Schalter mit doppelter Kontaktunterbrechung und folglich mit zwei Kontaktstellen aus. Entsprechend ist dann beiden Kontaktstellen jeweils eine Löschkammer zugeordnet, die wiederum durch jeweils eine Trennwand in zwei Löschbereiche aufgeteilt sind. Ein derart gestaltetes Schaltgerät umfasst dann zwei Trennwände sowie zwei erste Ablenkelemente und zwei zweite Ablenkelemente. Die Abgrenzung der Löschkammern zueinander kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Denkbar ist, dass jede der beiden Löschkammern in einem eigenen Gehäuse angeordnet ist, alternativ kann die Abgrenzung auch durch ein eigens dafür vorgesehenes Bauteil erfolgen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Trennwand zumindest eine Überströmöffnung auf, die dazu geeignet ist, das durch den Schaltlichtbogen erzeugte Plasma von einem der beiden Löschbereiche in den jeweils anderen Löschbereich strömen zu lassen, wobei die Trennwand vorzugsweise zumindest 5 Überströmöffnungen aufweist und weiter vorzugsweise zumindest 20 Überströmöffnungen aufweist, wobei die Fläche der Überströmöffnungen bezogen auf die Gesamtfläche der Trennwand zumindest 10 %, vorzugsweise zumindest 20 % und weiter vorzugsweise zumindest 30 % beträgt. Der Vorteil einer möglichst großen Fläche von Überströmöffnungen liegt darin, dass das vom Lichtbogen erzeugte Plasma von dem Löschbereich, in dem der Lichtbogen gelöscht wird, in den jeweils nicht genutzten anderen Löschbereich überströmen kann und dadurch günstigere Bedingungen zur Löschung des Lichtbogens geschaffen werden. Ist die Fläche von Überströmöffnungen jedoch zu groß, kann die Trennwand die beiden Löschbereiche nicht mehr effektiv voneinander trennen und es besteht die Gefahr, dass sich der Lichtbogen in der gesamten Löschkammer ausbreitet und nicht nur in dem vorgesehenen Löschbereich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung bildet die Trennwand durch die Überströmöffnungen ein wiederkehrendes Muster, das zumindest über 50 %, vorzugsweise über zumindest 60 % und weiter vorzugsweise über zumindest 70 % der T renn- wandfläche verteilt ist.
Vorteilhafterweise ist das wiederkehrende Muster ein Gittermuster und ist über einen möglichst großen Bereich der Trennwand verteilt. Denkbar ist jedoch auch, dass das Gittermuster in den Bereichen der Trennwand vorgesehen ist, in denen durch die Ausbreitung des Lichtbogens besonders viel Plasma entsteht.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung sind das erste und das zweite Ablenkelement unter einem Winkel zur T rennwand angeordnet, wobei der Winkel zumindest 5°, vorzugsweise zumindest 10° und weiter vorzugsweise zumindest 35° und nicht mehr als 45° beträgt, wobei die Ausrichtung des Ablenkelements vorzugsweise durch eine Drehung der Ablenkelemente relativ zur Trennwand um eine erste Achse erreicht wird, die innerhalb der Trennwand liegt und parallel zur ersten Decke verläuft.
Denkbar ist jedoch auch, dass die Ablenkelemente zusätzlich um eine oder beide anderen orthogonal zur ersten Achse stehenden Achsen angewinkelt ausgerichtet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die beiden Ablenkelemente in entgegengesetzte Richtungen von der Trennwand abgewinkelt und sind die beiden Ablenkelemente mit der Trennwand einteilig ausgeführt.
Von Vorteil ist dabei, wenn die Winkel, in denen die beiden Ablenkelemente von der Trennwand abgewinkelt sind, betragsmäßig gleich groß sind. Denkbar ist jedoch auch, dass, abhängig von der Position und der Lage der Trennwand innerhalb der Löschkammer, die Winkel einen unterschiedlichen Betrag aufweisen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weisen sowohl das erste als auch das zweite Ablenkelement zumindest eine Überströmöffnung, vorzugsweise zumindest zwei Überströmöffnungen und weiter vorzugsweise zumindest drei Überströmöffnungen auf, die dazu geeignet sind, das durch den Schaltlichtbogen erzeugte Plasma von einem Löschbereich in den anderen Löschbereich strömen zu lassen, wobei die Fläche der Überströmöffnungen bezogen auf die Gesamtfläche des Ablenkelements zumindest 5 %, vorzugsweise zumindest 10 % und weiter vorzugsweise zumindest 20 % beträgt.
Um möglichst viel Plasma in den an der Löschung des Lichtbogens nicht beteiligten Löschbereich strömen zu lassen, ist es von Vorteil, eine möglichst große Gesamtfläche der Überströmöffnungen zu erreichen. Die Überströmöffnungen selber und die Gesamtfläche der Überströmöffnungen können allerdings nicht beliebig groß ausgeführt werden, da die eigentliche Funktion der Ablenkelemente, nämlich das Ablenken des Lichtbogens in den jeweiligen Löschbereich, nicht beeinträchtigt werden soll.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weist das Schaltgerät ein erstes und ein zweites Blockierelement auf, wobei das erste Blockierelement den ersten Löschbereich derart begrenzt, dass ein Schaltlichtbogen, der sich durch den Aufbau des Schaltgeräts und durch die Anordnung der Lichtbogenblaseinrichtung kreisförmig in die erste oder die zweite Richtung um den zweiten Kontakt ausbreitet, beim Wegblasen in die erste Richtung in den ersten Löschbereich abgelenkt wird, an einer Ausbreitung über 350° hinaus, vorzugsweise über 300° hinaus und weiter vorzugsweise über 270° hinaus gehindert wird und wobei das zweite Blockierelement den zweiten Löschbereich derart begrenzt, dass ein Schaltlichtbogen, der beim Wegblasen in die zweite Richtung in den zweiten Löschbereich abgelenkt wird, an einer Ausbreitung über 350° hinaus, vorzugsweise über 300° hinaus und weiter vorzugsweise über 270° hinaus gehindert wird.
Der Aufbau des Löschbereichs in Verbindung mit der Anordnung des jeweiligen Blockierelements sorgen dafür, dass der Schaltlichtbogen für ein schnelles Erlöschen möglichst weit ausgelenkt wird, dabei jedoch innerhalb des Löschbereichs gehalten wird, ohne in Kontakt mit weiteren Bauteilen des Löschgerätes zu kommen. Auch ein mögliches Wiederzentzünden des Lichtbogens durch Annäherung an eine Kontaktstelle wird dadurch verhindert.
Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das zweite Blockierelement durch das erste Ablenkelement gebildet und wird das erste Blockierelement durch das zweite Ablenkelement gebildet. Denkbar ist jedoch auch eine Ausführung, bei der die Ablenkelemente und Blockierelemente durch unterschiedliche Bauteile gebildet werden. Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst das Schaltgerät ein erstes und ein zweites Begrenzungselement, wobei das erste Begrenzungselement einen orthogonal zum ersten Blockierelement ausgerichteten Fortsatz des ersten Blockierelements bildet und in den ersten Löschbereich hineinragt und dabei eine Seitenfläche der Schaltbrücke derart gegenüber dem ersten Löschbereich abschirmt, dass der Fußpunkt eines Schaltlichtbogens, der beim Wegblasen in die erste Richtung zusammen mit dem Schaltlichtbogen eine Bewegung innerhalb des ersten Löschbereichs und einer im Wesentlichen parallel zur Trennwand verlaufenden Ebene um den zweiten Kontakt herum vollzieht, an einer Ausbreitung von mehr als 300°, vorzugsweise mehr als 270° und weiter vorzugsweise mehr als 180° gehindert wird und wobei das zweite Begrenzungselement einen orthogonal zum zweiten Blockierelement ausgerichteten Fortsatz des zweiten Blockierelements bildet und in den zweiten Löschbereich hineinragt und dabei eine Seitenfläche der Schaltbrücke derart gegenüber dem zweiten Löschbereich abschirmt, dass der Fußpunkt eines Schaltlichtbogens, der beim Wegblasen in die zweite Richtung zusammen mit dem Schaltlichtbogen eine Bewegung innerhalb des zweiten Löschbereichs und einer im Wesentlichen parallel zur Trennwand verlaufenden Ebene um den zweiten Kontakt herum vollzieht, an einer Ausbreitung von mehr als 300°, vorzugsweise mehr als 270° und weiter vorzugsweise mehr als 180° gehindert wird.
Innerhalb einer im Wesentlichen parallel zur Trennwand verlaufenden Ebene, bedeutet im vorliegenden Fall, dass der idealisierte Bogen, den die Bewegung des Lichtbogenfußpunktes beschreibt nicht mehr als 15°, vorzugsweise nicht mehr als 10° und weiter vorzugsweise nicht mehr als 5° von besagter Ebene abweicht.
Neben der die Lichtbogenausbreitung begrenzenden Wirkung besteht noch eine weitere Anforderung an die Trennwand und an die vorzugsweise einteilig mit der Trennwand ausgebildeten Ablenk- und Blockier- bzw. Begrenzungselemente. Durch den Kontakt mit dem Lichtbogen soll diesem durch Wärmeleitung und in Form von Verdampfungsenergie Wärme entzogen werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Trennwand daher aus einem entsprechend hierfür geeigneten Kunststoff oder einer geeigneten Keramik.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts ohne Gehäuse, Fig. 2: einen Aufbau und eine Anordnung der Löschkammern des erfindungsgemäßen
Schaltgeräts,
Fig. 3: eine Ansicht von oben durch einen Schnitt durch das Gehäuse des erfindungsgemäßen Schaltgeräts,
Fig. 4: eine Vorderansicht durch einen Schnitt durch das Gehäuse des erfindungsgemäßen Schaltgeräts,
Fig. 5: eine Seitenansicht der Anordnung der Trennwände in den Löschkammern des erfindungsgemäßen Schaltgeräts,
Fig. 6: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Trennwand des erfindungsgemäßen Schaltgeräts.
Für die folgenden Ausführungsformen gilt, dass 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 verwiesen.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1. Zur besseren Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Merkmale wurde auf die Darstellung des vorderen und seitlichen Gehäuses sowie die Abgrenzung der beiden Löschkammern in dieser Figur verzichtet. Diese lassen sich jedoch beispielsweise den Figuren 2 und 3 entnehmen.
Das Schaltgerät 1 umfasst zwei Kontaktstellen 2 mit jeweils einem als Festkontakt ausgeführten ersten Kontakt 3 und einem zweiten Kontakt 4. Die Kontakte 3, 4 sind als sogenannte Kontaktpillen ausgeführt, wobei die Festkontakte 3 Teil eines Kontaktbereichs 3a sind.
Anhand des in der Darstellung hinteren Festkontakts 3 ist gut zu erkennen, wie der Festkontakt 3 als großer Kontaktbereich 3a ausgeführt ist und der Kontakt zum beweglichen Kontakt 4 mittels einer Kontaktpille 3 hergestellt wird. Bei dem in der Darstellung vorderen Festkontakt 3 ist aus Gründen der Übersicht nur die Kontaktpille gezeigt. Die zweiten Kontakte 4 sind auf einer Kontaktbrücke 27 angeordnet. Der Antrieb der Kontaktbrücke 27 ist der Übersicht halber nicht dargestellt. Der Antrieb der Kontaktbrücke 27 ist eingerichtet, die beiden beweglichen Kontakte 4 mit den beiden Festkontakten 3 in eine geschlossene Stellung, also in Kontakt, zu bringen oder aus der geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung zu bringen. Beiden Kontaktstellen 2 ist jeweils eine Löschkammer 5 zugeordnet. Eine genauere Darstellung der Anordnung der Löschkammern 5 zu den Kontaktstellen 2 und ihrer Abgrenzung voneinander durch das Gehäuse 26 ist Fig. 2 zu entnehmen.
Mit Bezug wieder auf Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 3 ist die Unterteilung der Löschkammern 5 in einen ersten Löschbereich 7 und einen zweiten Löschbereich 8 durch die Trennwände 6 zu erkennen. In der gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1 sind das erste Ablenkelement 12 und das zweite Ablenkelement 13 jeweils einteilig mit der Trennwand 6 ausgeführt. Gut zu erkennen ist auch, dass die Ablenkelemente 12, 13 unter einem bestimmten Winkel 21 , siehe dazu auch Fig. 5, zur Trennwand 6 angeordnet sind. Der Winkel 21 liegt im gezeigten vorteilhaften Ausführungsbeispiel in einem Bereich von 35°-45°. Jedenfalls sollte der Winkel zumindest 5°, vorzugsweise zumindest 10° und besonders bevorzugt entsprechend dem gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest 35° und nicht mehr als 45°. Dabei ist die Ebene der Ablenkelemente um eine Achse geneigt, die orthogonal zu den Seitenwänden 14, 15 und innerhalb der Ebene der Trennwand 6 verläuft.
Denkbar ist auch, dass die Ablenkelemente 12, 13 zusätzlich zur dargestellten Drehung eine Drehung um eine Hochachse, die innerhalb der Ebene der Trennwand liegt und parallel zu den Seitenwänden 14, 15 verläuft, erfahren.
Die Anordnung der Ablenkelemente 12, 13 zur Trennwand 6 sorgt dafür, dass ein zwischen den Kontakten 3, 4 entstehender Schaltlichtbogen, der je nach Polarität der Kontakte 3, 4 von der Lichtbogenblaseinrichtung 9 in die erste Richtung 10 oder in die der ersten Richtung 10 entgegengesetzte zweite Richtung 11 von den Kontakten 3, 4 weggeblasen wird, in den vorgesehenen Löschbereich 7, 8 abgelenkt wird. Vorzugsweise sind die Ablenkelemente 12, 13 mit einem betragsmäßig gleichen Winkel 21 in entgegengesetzter Richtung zur Trennwand 6 angeordnet. Denkbar ist jedoch auch, dass die jeweiligen Winkel 21 betragsmäßig ungleich sind. Die Ausrichtung der Ablenkelemente 12, 13 in entgegengesetzter Richtung ist jedoch bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform notwendig.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Ablenkelement 12 derart angeordnet, dass ein Lichtbogen, der durch die Lichtbogenblaseinrichtung 9 in die erste Richtung 10 von der Kontaktstelle 2 weggeblasen wird, in den ersten Löschbereich 7 abgelenkt wird. Entsprechend ist das zweite Ablenkelement 13 derart angeordnet, dass ein Lichtbogen, der durch die Lichtbogenblaseinrichtung 9 in die zweite Richtung 11 von der Kontaktstelle 2 weggeblasen wird, in den zweiten Löschbereich 8 abgelenkt wird. Insbesondere aus Fig. 3 geht gut hervor, dass die Trennwand 6 im Wesentlichen parallel zur ersten 10 und zweiten Bewegungsrichtung 11 des Lichtbogens verläuft. Mit Bezug auch auf Fig. 4 entsteht der Lichtbogen an der Kontaktstelle 2 zwischen dem ersten Kontakt 3 und dem zweiten Kontakt 4. Aufgrund der Ausrichtung der Kontaktbrücke 27 und des durch die Lichtbogenblaseinrichtung 9 erzeugten Magnetfelds wird der entstehende Lichtbogen je nach Polarität der Festkontakte 3 in die erste Richtung 10 oder in die zweite Richtung 11 von der Kontaktstelle 2 weggeblasen. Dabei wandert der Fußpunkt des Lichtbogens innerhalb der Darstellungsebene von der zweiten Kontaktstelle 4 ausgehend um die Kontaktbrücke 27 herum. Der obere Fußpunkt des Lichtbogens, der an der am ersten Kontakt 3 entsteht, vollzieht eine Bewegung entlang des Kontaktbereichs 3a. Fig. 3 zeigt, dass der Lichtbogen infolge der Ausbreitung in eine Richtung 10, 11 auf die schräge Ebene eines Ablenkelements 12, 13 trifft und bei einer fortschreitenden Ausbreitung in den jeweiligen Löschbereich 7, 8 abgelenkt wird. Wie bereits beschrieben, ist das erste Ablenkelement 12 derart angeordnet, dass ein Lichtbogen, der in die erste Richtung 10 weggeblasen wird, in den ersten Löschbereich 7 abgelenkt wird und sich dort weiter ausdehnen kann und dadurch gelöscht wird.
Zur effektiven Löschung des Lichtbogens ist es von Vorteil, wenn die Trennwand 6 eine Überströmöffnung 20 aufweist, damit das durch den Lichtbogen entstehende Plasma von dem Löschbereich 7, 8, in dem der Lichtbogen gelöscht wird, in den jeweils ungenutzten Löschbereich 7, 8 überströmen kann. In der gezeigten Ausführung der Trennwand 6 ist eine Vielzahl an Überströmöffnungen 20 vorgesehen. Ein besonders guter Effekt wird erzielt, wenn die Trennwand zumindest 5 Überströmöffnungen 20 und vorzugsweise zumindest 10 Überströmöffnungen 20 aufweist und die Gesamtfläche der Überströmöffnungen 20 bezogen auf die Gesamtfläche der Trennwand 6 zumindest 10 % und vorzugsweise zumindest 30 % beträgt. Auch die Ablenkelemente 12, 13 weisen Überströmöffnungen 20 auf, bei denen die Fläche der Überströmöffnungen 20 bezogen auf die Gesamtfläche des Ablenkelements 12, 13 zumindest 10 % beträgt. Idealerweise sind die Überströmöffnungen 20 annähernd gleichmäßig über die Gesamtfläche der Trennwand 6 und der Ablenkelemente 12, 13 verteilt.
Bei der Anordnung der Überströmöffnungen 20 der Trennwand 6 ist eine Art Gittermuster umgesetzt, das über eine möglichst große Fläche der Trennwand 6 verteilt ist. Denkbar ist jedoch auch, dass die Überströmöffnungen 20 vorzugsweise dort angeordnet werden, wo sich der Lichtbogen bevorzugt ausdehnt.
In Fig. 3 ist auch gut zu erkennen, dass der Bogen, den der Lichtbogen durch die Ausdehnung beschreibt, im Wesentlichen in der Ebene der Trennwand 6 liegt und nach dem Ablenken in einen der beiden Löschbereiche 7, 8 im Wesentlichen parallel zur Trennwand 6 ausgerichtet bleibt.
Fig. 2 veranschaulicht den grundsätzlichen Aufbau der Löschkammern 5 des erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1. Die Löschkammern 5 weisen eine erste Seitenwand 14 und eine der ersten Seitenwand 14 gegenüberliegende zweite Seitenwand 15 sowie eine die erste Seitenwand 14 und die zweite Seitenwand 15 verbindende erste Stirnwand 16 und eine die erste Seitenwand 14 und die zweite Seitenwand 15 verbindende und der ersten Stirnwand 16 gegenüberliegende zweite Stirnwand 17 auf. In der Ausführung, die in der Fig. 2 gezeigt ist, sind die Seitenwände 14, 15 und die Stirnwände 16, 17 durch das Gehäuse gebildet. Beide Löschkammern 5 werden durch einen Fortsatz des Gehäuses 26, das orthogonal zu den Seitenwänden 14, 15 und parallel zu den Stirnwänden 16, 17 ausgerichtet ist, voneinander abgegrenzt. Ferner weisen die Löschkammern 5 eine erste Decke 18 auf, die gewissermaßen den Boden der Löschkammern 5 bildet und die Seitenwände 14, 15 sowie die Stirnwände 16, 17 abschließt. Die zweite Decke 19, die die Löschkammern 5 von oben abschließt, ist in dieser Figur nicht dargestellt. Gut zu erkennen ist auch, dass die Lichtbogenblaseinrichtung 9 innerhalb der Löschkammern 5 angeordnet ist und dass die Löschkammern 5 gleich groß ausgeführt sind.
Die Seitenwände 14, 15, die Stirnwände 16, 17 und die Decken 18, 19 können zwar grundsätzlich durch das Gehäuse des Schaltgeräts 1 gebildet werden, denkbar ist jedoch auch, dass diese durch andere Bauteile, wie Abdeckungen oder weitere Funktionselemente, gebildet werden.
Aus Fig. 3 geht die Anordnung der Trennwände 6 innerhalb der Löschkammern 5 hervor. Die Trennwände 6 sind parallel zu den Stirnwänden 16, 17 und orthogonal zu den Seitenwänden 14, 15 ausgerichtet. Von Vorteil ist, wenn die Trennwände 6 außerdem wie in der vorliegenden Ausführungsform unterhalb der Kontaktstellen 2 angeordnet sind. Bei entsprechender Dimensionierung der maßgeblichen Bauteile kann eine Trennwand 7 eine Löschkammer 5 in zwei gleich große Löschbereiche 7, 8 aufteilen. Denkbar ist jedoch auch, dass die Löschbereiche 7, 8 eine unterschiedliche Größe aufweisen.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der T rennwand 6 eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1. Die Trennwand 6 ist einteilig mit den Ablenkelementen 12, 13 ausgeführt und umfasst überdies ein erstes Begrenzungselement 24 und ein zweites Begrenzungselement 25, wobei die Begrenzungselemente 24, 25 jeweils als Fortsatz eines Ablenkelements 12, 13 ausgebildet sind und orthogonal von diesen abstehen. Anhand von Fig. 1 wird nun im Folgenden der Mechanismus der Lichtbogenlöschung bei einem erfindungsgemäßen Schaltgerät 1 beschrieben.
Wird der Kontakt an beiden Kontaktstellen 2 durch eine Bewegung der Kontaktbrücke 27 nach unten unterbrochen, entsteht an beiden Kontaktstellen 2 zwischen den Kontakten 3, 4 ein Lichtbogen. Der Einfachheit halber wird im Folgenden auf die im Bild vordere Kontaktstelle 2 und den Fall, dass der Lichtbogen nach rechts von der Kontaktstelle 2 weggeblasen wird, Bezug genommen.
Bei entsprechender Polarität wird ein Lichtbogen, der an der vorderen Kontaktstelle 2 zwischen dem Festkontakt 3 und dem beweglichen Kontakt 4 entsteht, durch die Lichtbogenblaseinrichtung 9 nach rechts von der Kontaktstelle 2 weggeblasen. Durch die Anordnung der Kontakte 3, 4 auf der Kontaktbrücke 27 und des Kontaktbereichs 3a sowie die Ausrichtung des Magnetfelds durch die Lichtbogenblaseinrichtung 9 wird der am Kontakt 4 entstehende Fußpunkt des Lichtbogens dazu veranlasst, eine in der Trennwandebene liegende Bewegung im Uhrzeigersinn um die Kontaktbrücke 27 herum zu vollziehen. Der Fußpunkt des Lichtbogens, der am Festkontakt 3 entsteht, vollzieht dagegen eine Bewegung im Bild nach rechts entlang des Kontaktbereichs 3a des vorderen Festkontakts 3, der hier nicht dargestellt ist, jedoch analog zum hier dargestellten Kontaktbereich 3a des hinteren Festkontakts 3 ausgeführt ist. Durch den größer werdenden Abstand der beiden Fußpunkte zueinander und die Auslenkung des Lichtbogens in Form eines Bogens wird der Lichtbogen immer weiter in die Länge gezogen. Trifft der Lichtbogen auf die schräge Ebene des rechten vorderen Ablenkelements 20, wird dieser in den im Bild vorderen Löschbereich 7 abgelenkt.
Der Lichtbogen breitet sich nun innerhalb des Löschbereichs 7 im Wesentlichen parallel zur Trennwand 6 aus, bis das erste Blockierelement 22, das den ersten Löschbereich 7 an dieser Stelle begrenz, den Lichtbogen daran hindert, sich weiter auszubreiten und den vorderen Kontaktbereich 3a links der Kontaktbrücke 27 zu erreichen und sich erneut zu entzünden.
In der gezeigten Ausführungsform wird das erste Blockierelement 22 durch das zweite Ablenkelement 13 gebildet. Analog dazu wird ein zweites Blockierelement 23, das einen Lichtbogen, der in den zweiten Löschbereich 8 der vorderen Kontaktstelle 2 abgelenkt wird, an der weiteren Ausdehnung über den zweiten Löschbereich 8 hinaus gehindert, durch das erste Ablenkelement 12 gebildet.
Auch der um die Kontaktbrücke 27 wandernde Fußpunkt des Lichtbogens muss daran gehindert werden, den Kontakt 4 wieder zu erreichen. Dazu ist das erste Begrenzungselement 24 vorgesehen, das in den ersten Löschbereich 7 hineinragt und dabei die im Bild linke Seitenfläche der Kontaktbrücke 27 derart gegenüber dem ersten Löschbereich 7 abschirmt, dass der Fußpunkt des Lichtbogens an einer weiteren Ausbreitung von mehr als 300° und vorzugsweise von mehr als 270° um die Kontaktbrücke 27 herum gehindert wird. Ein zweites Begrenzungselement 25 ist mit der gleichen Funktion für den zweiten Löschbereich 8 vorgesehen. Die Begrenzungselemente 24, 25 sind einteilig mit der Trennwand 6 und den Ablenkelementen 12, 13 ausgeführt.
Die beschriebene Anordnung sorgt dafür, dass der Lichtbogen innerhalb des Löschbereichs 7, 8 größtmöglich ausgelenkt und damit effektiv zur Löschung gebracht werden kann, ohne dabei in Kontakt mit Bauteilen zu kommen, die durch den Lichtbogen beschädigt werden könnten. Besonders vorteilhaft wirkt sich dabei aus, dass sich die räumliche Ausdehnung des Löschbereichs 7, 8 vor allem in Richtung der Ausbreitung des Lichtbogens erstreckt, wodurch der Bauraum des erfindungsgemäßen Schaltgerät 1 optimal ausgenutzt werden kann.
Ein weiterer Vorteil zeigt sich durch die spezifische Anordnung der Kontakte 3, 4 in Verbindung mit den jeweiligen Kontaktbereichen 3a der Festkontakte 3 oberhalb der Trennwand 6 und im Wesentlichen innerhalb der Ebene der Trennwand 6 und mittig zwischen den beiden angewinkelten Ablenkelementen 12, 13, wobei die Ablenkelemente 12, 13 gleichzeitig die Blockierelemente 22, 23 bilden.
Bezugszeichenliste:
1 Schaltgerät
2 Kontaktstelle
3 erster Kontakt
3a Kontaktbereich
4 zweiter Kontakt
5 Löschkammer
6 T rennwand
7 erster Löschbereich
8 zweiter Löschbereich 9 Lichtbogenblaseinrichtung
10 erste Richtung
11 zweite Richtung
12 erstes Ablenkelement 13 zweites Ablenkelement
14 erste Seitenwand
15 zweite Seitenwand
16 erste Stirnwand
17 zweite Stirnwand 18 erste Decke
19 zweite Decke
20 Überströmöffnung
21 Winkel
22 erstes Blockierelement 23 zweites Blockierelement
24 erstes Begrenzungselement
25 zweites Begrenzungselement
26 Gehäuse
27 Kontaktbrücke

Claims

Ansprüche
1. Schaltgerät (1) mit zumindest einer Kontaktstelle (2) umfassend einen ersten Kontakt (3) und einen zweiten Kontakt (4), wobei zumindest einer der Kontakte (3, 4) beweglich ist und die beiden Kontakte (3, 4) miteinander in Kontakt bringbar sind, und wobei der zumindest einen Kontaktstelle (2) eine Löschkammer (5) zugeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, einen beim Öffnen der Kontakte (3, 4) entstehenden Schaltlichtbogen zu löschen, und mit einer Trennwand (6), die die Löschkammer (5) in einen ersten Löschbereich (7) und einen zweiten Löschbereich (8) unterteilt, und mit einer Lichtbogenblaseinrichtung (9), die eingerichtet ist, den zwischen den Kontakten (3, 4) entstehenden Schaltlichtbogen in Abhängigkeit der Polarität der Kontakte (3, 4) in eine erste Richtung (10) oder in eine der ersten Richtung (10) entgegengesetzte zweite Richtung (11) von den Kontakten (3, 4) wegzublasen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (1) ein erstes Ablenkelement (12) und ein zweites Ablenkelement (13) aufweist, wobei das erste Ablenkelement (12) derart eingerichtet ist, dass der Schaltlichtbogen beim Wegblasen in die erste Richtung (10) in den ersten Löschbereich (7) abgelenkt wird, und wobei das zweite Ablenkelement (13) derart eingerichtet ist, dass der Schaltlichtbogen beim Wegblasen in die zweite Richtung (11) in den zweiten Löschbereich (8) abgelenkt wird.
2. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (6) im Wesentlichen parallel zur ersten (10) und zweiten Bewegungsrichtung (11) des durch die Lichtbogenblaseinrichtung (9) von der Kontaktstelle (2) weggeblasenen Schaltlichtbogens verläuft.
3. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschkammer (5) aufweist eine erste Seitenwand (14) und eine der ersten Seitenwand (14) gegenüberliegende zweite Seitenwand (15), sowie eine die erste (14) und zweite Seitenwand (15) verbindende erste Stirnwand (16) und eine die erste (14) und zweite Seitenwand (15) verbindende und der ersten Stirnwand (16) gegenüberliegende zweite Stirnwand (17) sowie eine die Seitenwände (14, 15) und Stirnwände (16, 17) abschließende erste Decke (18) sowie eine zweite Decke (19), die der ersten Decke (18) gegenüberliegt und ebenfalls die Seitenwände (14, 15) und Stirnwände (16, 17) abschließt und dass die Trennwand (6) zur ersten (14) und zweiten Seitenwand (15) und zur ersten (18) und zweiten Decke (19) im Wesentlichen orthogonal ausgerichtet ist und zu den Stirnwänden (16, 17) im Wesentlichen parallel ausgerichtet ist.
4. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (6) zumindest eine Überströmöffnung (20) aufweist, die dazu geeignet ist, das durch den Schaltlichtbogen erzeugte Plasma von einem der beiden Löschbereiche (7, 8) in den jeweils anderen Löschbereich (7, 8) strömen zu lassen, wobei die Trennwand (6) vorzugsweise zumindest 5 Überströmöffnungen (20) aufweist und weiter vorzugsweise zumindest 20 Überströmöffnungen (20) aufweist, wobei die Fläche der Überströmöffnungen (20) bezogen auf die Gesamtfläche der Trennwand (6) zumindest 10 %, vorzugsweise zumindest 20 % und weiter vorzugsweise zumindest 30 % beträgt.
5. Schaltgerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (6) durch die Überströmöffnungen (20) ein wiederkehrendes Muster bildet, das zumindest über 50 %, vorzugsweise über zumindest 60 % und weiter vorzugsweise über zumindest 70 % der Trennwandfläche verteilt ist.
6. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Ablenkelement (12, 13) unter einem Winkel (21) zur Trennwand (6) angeordnet sind, wobei der Winkel (21) zumindest 5°, vorzugsweise zumindest 10° und weiter vorzugsweise zumindest 35° und nicht mehr als 45° beträgt, wobei die Ausrichtung der Ablenkelemente (12, 13) vorzugsweise durch eine Drehung der Ablenkelemente (12, 13) relativ zur Trennwand (6) um eine Achse erreicht wird, die innerhalb der Trennwand (6) liegt und parallel zur ersten Decke (18) verläuft.
7. Schaltgerät (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ablenkelemente (12, 13) in entgegengesetzte Richtungen von der Trennwand (6) abgewinkelt sind und dass die beiden Ablenkelemente (12, 13) einteilig mit der Trennwand (6) ausgeführt sind.
8. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das erste (12) als auch das zweite Ablenkelement (13) zumindest eine Überströmöffnung (20), vorzugsweise zumindest zwei Überströmöffnungen (20) und weiter vorzugsweise zumindest drei Überströmöffnungen (20) aufweisen, die dazu geeignet sind, das durch den Schaltlichtbogen erzeugte Plasma von einem Löschbereich (7, 8) in den anderen Löschbereich (7, 8) strömen zu lassen, wobei die Fläche der Überströmöffnungen (20) bezogen auf die Gesamtfläche des Ablenkelements (12, 13) zumindest 5 %, vorzugsweise zumindest 10 % und weiter vorzugsweise zumindest 20 % beträgt.
9. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (1) ein erstes Blockierelement (22) und ein zweites Blockierelement (23) aufweist, wobei das erste Blockierelement (22) den ersten Löschbereich (7) derart begrenzt, dass ein Schaltlichtbogen, der sich durch den Aufbau des Schaltgeräts (1) und durch die Anordnung der Lichtbogenblaseinrichtung (9) kreisförmig in die erste (10) oder die zweite Richtung (11) um den zweiten Kontakt (4) ausbreitet, beim Wegblasen in die erste Richtung (10) in den ersten Löschbereich (7) abgelenkt wird, an einer Ausbreitung über 350° hinaus, vorzugsweise über 300° hinaus und weiter vorzugsweise über 270° hinaus gehindert wird und wobei das zweite Blockierelement (23) den zweiten Löschbereich (8) derart begrenzt, dass ein Schaltlichtbogen, der beim Wegblasen in die zweite Richtung (11) in den zweiten Löschbereich (8) abgelenkt wird, an einer Ausbreitung über 350° hinaus, vorzugsweise über 300° hinaus und weiter vorzugsweise über 270° hinaus gehindert wird.
10. Schaltgerät (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Blockierelement (23) durch das erste Ablenkelement (12) gebildet wird und dass das erste Blockierelement (22) durch das zweite Ablenkelement (13) gebildet wird.
11. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (1) ein erstes Begrenzungselement (24) und ein zweites Begrenzungselement (25) umfasst, wobei das erste Begrenzungselement (24) einen orthogonal zum ersten Blockierelement (22) ausgerichteten Fortsatz des ersten Blockierelements (22) bildet und in den ersten Löschbereich (7) hineinragt und dabei eine Seitenfläche der Schaltbrücke (27) derart gegenüber dem ersten Löschbereich (7) abschirmt, dass der Fußpunkt eines Schaltlichtbogens, der beim Wegblasen in die erste Richtung (10) zusammen mit dem Schaltlichtbogen eine Bewegung innerhalb des ersten Löschbereichs (7) und einer im Wesentlichen parallel zur Trennwand (6) verlaufenden Ebene um den zweiten Kontakt (4) herum vollzieht, an einer Ausbreitung von mehr als 300°, vorzugsweise mehr als 270° und weiter vorzugsweise mehr als 180° gehindert wird und wobei das zweite Begrenzungselement (25) einen orthogonal zum zweiten Blockierelement (23) ausgerichteten Fortsatz des zweiten Blockierelements (23) bildet und in den zweiten Löschbereich (8) hineinragt und dabei eine Seitenfläche der Schaltbrücke (27) derart gegenüber dem zweiten Löschbereich (8) abschirmt, dass der Fußpunkt eines Schaltlichtbogens, der beim Wegblasen in die zweite Richtung (11) zusammen mit dem Schaltlichtbogen eine Bewegung innerhalb des zweiten Löschbereichs (8) und einer im Wesentlichen parallel zur Trennwand (6) verlaufenden Ebene um den zweiten Kontakt (4) herum vollzieht, an einer Ausbreitung von mehr als 300°, vorzugsweise mehr als 270° und weiter vorzugsweise mehr als 180° gehindert wird.
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