DE10114743C1 - Elektrische Schaltanlage mit einer Lüftungsvorrichtung und Lüftungsvorrichtung mit zwei Lüftungselementen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltanlage (ES) mit wenigstens einem ein gekapseltes Gehäuse aufweisenden Funktionsmodul (FM, FM...), wobei das Gehäuse eine Lüftungsvorrichtung (LV, LV...) mit zwei parallel im Abstand hintereinanderliegenden, mit versetzt zueinander angeordneten Lüftungsöffnungen versehenen Lüftungselementen (LE 1, 2) aufweist, wobei ein Lüftungselement (LE 1) mit einem Führungsrahmen (FR) fest ist, das andere Lüftungselement (LE 2) innerhalb des Führungsrahmens (FR) gegen das feste Lüftungselement (LE 1) geführt bewegbar und mittels Rastelementen (RE) und Einrastöffnungen (EO 1, 2) arretierbar ist. DOLLAR A Um eine elektrische Schaltanlage hinsichtlich ihrer Belüftung möglichst einfach und kostengünstig herstellen zu können, sind die Lüftungselemente im Bereich der Lüftungsöffnungen flach ausgestaltet. Das bewegbare Lüftungselement (LE 2) ist durchgängig linear bewegbar und mit federartigen Rastelementen (RE) am Führungsrahmen arretierbar. DOLLAR A Derartige Schaltanlagen sind im Zusammenhang mit der Energieversorgung und -verteilung eingesetzt. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lüftungsvorrichtung zum Einsatz in elektrischen Schaltanlagen.

Description

Eine elektrische Schaltanlage besteht üblicherweise aus meh­ reren voneinander getrennten Funktionsmodulen. Innerhalb die­ ser Funktionsmodule sind zumeist einzelne Funktionsräume vor­ gesehen. 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 muss aus dem Gehäuseinneren abgeführt werden. Häufig sind zu die­ sem Zweck in den Funktionsmodulen Lüftungsöffnungen vorge­ sehen, durch die kalte Luft einströmen kann, die Wärme von den Bauteilen abführt und schließlich durch Entlüftungsöff­ nungen 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 geöff­ net. 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 aus der deutschen Patentschrift DE 30 13 756 C2 eine elektrische Schaltanlage bekannt, bei der im Falle eines Lichtbogenüberschlages und damit auftretendem Überdruck im Funktionsmodul Lüftungsöffnungen mechanisch schließen, so dass die durch den Lichtbogenüberschlag entstandenen heißen Gase und die Druckwelle im Anlageninneren zurückgehalten werden. Hierzu können die Lüftungsöffnungen im Überdruckfall durch zwei hintereinander geschaltete und über ein Gestänge verbundene Rückschlagklappen verschlossen werden. Dabei sind die Rückschlagklappen im Normalbetrieb durch einen leicht schmelzbaren Faden in ihrer geöffneten Stellung fixiert. Im Falle eines Lichtbogenüberschlages mit damit verbundener hoher Wärmeentwicklung wird der Faden zerstört und die Rückschlagklappen schwingen unter Einfluss der Schwerkraft und der Druckwelle an der Gestängeführung gegen eine feste, Öffnungen aufweisende Wand der Schaltanlage und verschließen diese.

Es ist ferner aus der WO 97/13 264 A1 bekannt, die Lüftungsöffnungen 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 Lüftungsschlitze auf. Eine Fixierung in der geschlossenen Position ist nicht vorgesehen.

Außerdem ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 91 02 513 U1 eine elektrische Schaltanlage bekannt, bei der auf die einzelnen Funktionsmodule ein Druckentlastungsraum aufgesetzt ist, der auch zur Temperaturminderung gegebenen­ falls entstehender heißer Gase beiträgt. Die einzelnen Funktionsmodule sind durch Klappen verschlossen, die sich bei einem Störfall mit Druckentwicklung in den Druckentlastungs­ raum öffnen. Dieser ist wiederum an der oberen Begrenzungsfläche mit einem Öffnungen besitzenden Metall­ geflecht versehen, das die Temperatur- und Druckminderung unterstützt.

Weiterhin ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 298 10 424 U1 eine Lüftungsvorrichtung für eine elek­ trische Schaltstation bzw. Schaltanlage bekannt, bei der in einer vertikal verlaufenden Wandfläche zwei Lüftungselemente parallel im Abstand hintereinander angeordnet sind, von denen eines in einem Führungsrahmen gegen das andere verschiebbar ist. Die Lüftungselemente an sind dabei aus mehreren annä­ hernd ein U-Profil aufweisenden Lamellen unter Bildung von versetzt zueinander angeordneten Lüftungsöffnungen zusammen­ gesetzt, deren offene Seiten beim Schließen ineinander grei­ fen. Eine Arretierung des bewegbaren Lüftungselementes in der geschlossenen Position wird durch Fangkerben in Führungs­ schlitzen erreicht, in die Führungsstifte des bewegbaren Lüftungselementes unter Schwerkrafteinwirkung quasi hineinfallen.

Ausgehend von einer elektrischen Schaltanlage dieser Art mit wenigstens einem ein gekapseltes Gehäuse aufweisenden Funktionsmodul, wobei das Gehäuse eine Lüftungsvorrichtung mit zwei parallel im Abstand hintereinanderliegenden, mit versetzt zueinander angeordneten Lüftungsöffnungen versehenen Lüftungselementen aufweist, wobei ein Lüftungselement fest ist, das andere Lüftungselement innerhalb eines Führungsrahmens gegen das feste Lüftungselement geführt bewegbar ist und das bewegbare Lüftungselement Rastelemente aufweist, denen im Führungsrahmen Einrastöffnungen zugeordnet sind, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltanlage mit einer möglichst einfach und kostengünstig herzustellenden 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 die Lüftungselemente im Bereich der Lüftungsöffnungen flach ausgestaltet sind, das bewegbare Lüftungselement durchgängig linear bewegbar und mit federartigen Rastelementen am Führungsrahmen arretierbar ist.

Die erfindungsgemäße Lüftungsvorrichtung besitzt den Vorteil einer platzsparenden und zusätzlich einfach herzustellenden Konstruktion. Beispielsweise können die Lüftungselemente aus einfach geformten Blechen bestehen.

Im Normalbetrieb kann die erwärmte Luft durch die in den Lüf­ tungselementen angeordneten Lüftungsöffnungen aus der Anlage ausströmen. Nur im Fall eines Lichtbogens mit anschließender Überdruckspitze werden die versetzt angeordneten Lüftungsöff­ nungen verschlossen, indem das bewegbare Lüftungselement ge­ gen das feste Lüftungselement bewegt und dort fixiert wird. Aufgrund der versetzten Anordnung der Lüftungsöffnungen wer­ den diese dicht verschlossen. Das Verschließen der Lüftungs­ öffnungen wird durch die Druckspitze selbst eingeleitet, so dass keine weiteren Maßnahmen zur Lichtbogenerkennung oder zur Verschluss-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 Wartungs­ aufwand an. Die federartigen Rastelemente an dem bewegbaren Lüftungselement dienen zum einen zur leicht lösbaren Fixie­ rung des bewegbaren Lüftungselementes in der geöffneten Posi­ tion. 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 Rastele­ menten ermöglicht es, nach einem Störungsfall in der Anlage die bewegbaren Lüftungselemente ohne größeren Aufwand in ihre geöffnete Position zurückzusetzen. Hierfür werden keine be­ sonderen Werkzeuge benötigt.

Eine 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.

Die Erfindung betrifft auch eine Lüftungsvorrichtung zur Verwendung in einer elektrischen Schaltanlage mit zwei parallel im Abstand hintereinanderliegenden, mit versetzt zueinander angeordneten Lüftungsöffnungen versehenen Lüftungselementen, wobei ein Lüftungselement mit einem Führungsrahmen fest mit einer Wandfläche der zu belüftenden Einrichtung verbunden ist, das andere Lüftungselement innerhalb des Führungsrahmens gegen das feste Lüftungselement geführt bewegbar und mittels Rastelementen und Einrastöffnungen arretierbar ist.

Eine solche Lüftungsvorrichtung kann insbesondere der eingangs genannten Gebrauchsmusterschrift DE 298 10 424 U1 entnommen werden.

Ausgehend von dieser bekannten Lüftungsvorrichtung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lüftungsvorrichtung für den Einsatz in einer elektrischen Schaltanlage bereitzustellen, die einfach und kostengünstig herzustellen ist und deren Lüftungsöffnungen für eine ausreichend lange Zeitdauer verschlossen bleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lüftungselemente im Bereich der Lüftungsöffnungen flach ausgestaltet sind, das bewegbare Lüftungselement durchgängig linear bewegbar ist und mit federartigen Rastelementen am Führungsrahmen arretierbar ist.

Lüftungsvorrichtungen, wie sie gemäß der Erfindung in eine 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

Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht einer ersten Aus­ führungsform der Lüftungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Lüftungsvorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Lüftungsvorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine dreidimensionale Ansicht einer zweiten Ausfüh­ rungsform der Lüftungsvorrichtung,

Fig. 5 eine dreidimensionale Ansicht eines Druckentlas­ tungskanals mit der Lüftungsvorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Schaltanlage mit einer der erfindungsgemäßen Lüftungsvorrichtungen gemäß Fig. 1 oder 4.

Zur besseren Übersicht sind in allen Figuren jeweils nur die unmittelbar funktionell miteinander verknüpften Einrichtungen nur einmal mit Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Lüftungsvorrich­ tung LV, an der sich an einem fest stehenden Lüftungselement LE1 ein Führungsrahmen FR befindet, der an seinen Stirnsei­ ten Führungsnuten FN und an seinen Längsseiten Einrastöff­ nungen EO1, 2 aufweist. Außerdem zu erkennen ist das beweg­ bare Lüftungselement LE2 mit den versetzt zum festen Lüf­ tungselement LE1 angeordneten nicht bezeichneten Lüftungs­ schlitzen. Die gesamte Lüftungsvorrichtung LV wird solcher­ maßen in die Anlage eingebaut, dass die Seite mit dem beweg­ baren Lüftungselement LE2 zum Anlageninneren zeigt. Tritt nun innerhalb der Schaltanlage ein Überdruck auf, so wird das bewegbare Lüftungselement LE2 durch die Druckwelle an das feste Lüftungselement LE1 gepresst. Durch die versetzte Anordnung der Lüftungsschlitze wird die Anlage auf diese Weise verschlossen.

In Fig. 2 sind neben dem festen Lüftungselement LE1 und dem bewegbaren Lüftungselement LE2 die Einrastöffnungen EO1, 2 im Führungsrahmen FR zu erkennen. Diese dienen dazu, den Rastelementen RE Einrastpunkte zu geben, so dass das beweg­ bare Lüftungselement LE2 auch nach einem Druckabbau am fes­ ten Lüftungselement LE1 lagefixiert wird. Im Normalbetrieb liegen die Rastelemente RE in den Einrastöffnungen EO2, wodurch das bewegbare Lüftungselement LE in der geöffneten Stellung lagefixiert wird.

Dies ist insbesondere wichtig bei einem Einbau der Lüf­ tungsvorrichtung LV im Bereich einer unteren Begrenzungs­ fläche der elektrischen Schaltanlage, um diese nach unten hin zu verschließen (siehe auch Abb. 4).

Die Rastelemente RE rasten nach einer Aufwärtsbewegung des bewegbaren Lüftungselementes LE2 in die Einrastöffnungen EO1 ein und fixieren so das bewegbare Lüftungselement LE2 in seiner geschlossenen Position.

In Fig. 3 sind die Führungsnuten FN zu erkennen, in denen die Führungsstifte FS des bewegbaren Lüftungselementes LE2 gleitend geführt werden. Außerdem sind die Rastelemente RE des bewegbaren Lüftungselementes LE2 erkennbar, die zur Fixierung der Lage des bewegbaren Lüftungselementes LE2 in seiner jeweiligen Position zum festen Lüftungselement LE1 dienen.

Fig. 4 zeigt eine mögliche Anordnung mehrerer Lüftungsvor­ richtungen 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 Grö­ ßen aufweisen.

Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn mehrere Funktionsräume über jeweils eigene Lüftungsvorrichtungen mit dem Druckent­ lastungskanal verbunden werden sollen.

Erkennbar ist, dass das Rastelement RE des bewegbaren Lüf­ tungselementes LE2 durch seine Auflage auf der Einrastöff­ nung EO2 des Führungsrahmens FR das bewegbare Lüftungsele­ ment LE2 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 LE2 in die geschlossene Position bewegt werden kann und durch Einrasten der Rastelemente RE in die Einrastöffnungen EO1 im Führungsrahmen FR in der geschlos­ senen Position lagefixiert wird.

In Fig. 5 ist beispielhaft der Einbau der beschriebenen Lüf­ tungsvorrichtung LV gemäß Fig. 1 im Bereich der Dachfläche DF des Druckentlastungskanals DK dargestellt.

Fig. 6 zeigt schematisch die Zuordnung der neuen Belüftungs­ vorrichtungen 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 Befestigungs­ fläche 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 hei­ ßen Gase breiten sich durch die geöffnete Lüftungsvorrichtung 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 er­ kennen kann, ist der Einbau dieser Lüftungsvorrichtungen LV sowohl ortsunabhängig in Schaltanlagen und sonstigen Gerät­ schaften möglich als auch lageunabhängig in deren Dach- und sonstigen Begrenzungsflächen anzuordnen.

Claims (4)

1. Elektrische Schaltanlage (Es) mit wenigstens einem ein gekapseltes Gehäuse aufweisenden Funktionsmodul (FM, FM. . .), wobei das Gehäuse eine Lüftungsvorrichtung (LV, LV . . .) mit zwei parallel im Abstand hintereinanderliegenden, mit versetzt zueinander angeordneten Lüftungsöffnungen versehenen Lüftungselementen (LE1, 2) aufweist, wobei
ein Lüftungselement (LE1) mit einem Führungsrahmen (FR) fest ist,
das andere Lüftungselement (LE2) innerhalb des Führungsrahmens (FR) gegen das feste Lüftungselement (LE1) geführt bewegbar und mittels Rastelementen (RE) und Einrastöffnungen (EO1, 2) arretierbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lüftungselemente (LE1, 2) im Bereich der Lüftungsöffnungen eben ausgestaltet sind,
das bewegbare Lüftungselement (LE2) durchgängig linear bewegbar und mit federartigen Rastelementen (RE) am Führungsrahmen (FR) arretierbar ist.

2. Elektrische Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsöffnungen als Schlitze ausgebildet sind.

3. Elektrische Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsvorrichtung (LV, LV . . .) an einen Druckentlastungskanal (DK) angrenzend angeordnet ist.

4. Lüftungsvorrichtung zur Verwendung in einer elektrischen Schaltanlage mit zwei parallel im Abstand hintereinanderliegenden, mit versetzt zueinander angeordneten Lüftungsöffnungen versehenen Lüftungselementen (LE1, 2), wobei
ein Lüftungselement (LE1) mit einem Führungsrahmen (FR) fest mit einer Wandfläche der zu belüftenden Einrichtung verbunden ist,
das andere Lüftungselement (LE2) innerhalb des Führungsrahmens (FR) gegen das feste Lüftungselement (LE1) geführt bewegbar und mittels Rastelementen (RE) und Einrastöffnungen arretierbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lüftungselemente (LE1, 2) im Bereich der Lüftungsöffnungen eben ausgestaltet sind,
das bewegbare Lüftungselement (LE2) durchgängig linear bewegbar ist und mit federartigen Rastelementen(RE) am Führungsrahmen arretierbar ist.