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Die
Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum und
strombegrenzender Lichtbogenlöscheinrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei Leitungsschutzschaltern
und Motorschutzschaltern verwendet werden.
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Leitungsschutzschalter
und Motorschutzschalter dienen dazu, im Störungsfall elektrische Leitungen,
die mit Überströmen hoher
Stromstärke
belastet sind, vom speisenden Netz zu trennen. Hierzu sind üblicherweise
ein festes und ein bewegliches Kontaktstück in einem Lichtbogen-Vorkammerraum vorgesehen,
die mit den jeweiligen Anschlussklemmen verbunden sind. Beim Öffnen des
Schaltkontaktes, d. h. beim Abheben des beweglichen Kontaktstückes vom
feststehenden Kontaktstück,
entsteht ein Schaltlichtbogen, welcher in einer hierzu vorgesehenen
Löscheinrichtung
gelöscht
wird. Der gezogene Lichtbogen kommutiert von den geöffneten
Kontaktstücken
auf Lichtbogenleitschienen, um sich anschließend in einem Lichtbogenlöschblechpaket (Deion-Löschkammer) zu unterteilen.
Dort wird eine hohe Lichtbogenspannung zur Strombegrenzung erzeugt,
so dass der Lichtbogen erlischt.
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Aus
der
DE 102 42 310
A1 ist eine Lichtbogenlöschanordnung
für ein
elektrisches Schaltgerät bekannt,
die eine Löschkammer
(in der bei einer Schalthandlung zwischen einem feststehenden und einem
beweglichen Kontaktstück
ein Lichtbogen erzeugt wird) und ein mehrere Lichtbogenlöschbleche aufweisendes
Lichtbogenlöschblechpaket
umfasst, in das der Lichtbogen über
Leitschienen hineingeführt
wird.
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Aus
der
EP 0 251 160 B1 ist
eine Löscheinrichtung
für einen
elektrischen Schalter mit in einem Vorkammerraum befindlichen Kontaktsstücken und einem
Löschblechsstapel
bekannt, wobei der Vorkammerraum seitlich durch Vorkammerplatten
begrenzt wird. Zwischen den Außenseiten
der Vorkammerplatten und der inneren Gehäusewand ist ein Spalt, der
eine Zurückführung des Überdruckes
aus dem Löschblechstapel
gestattet, ohne die Entwicklung des Lichtbogens zu stören. Die
rückströmende Druckwelle
dient zum Ausgleich des Unterdruckes und zur Deionisierung im Kontaktbereich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum
und strombegrenzender Lichtbogenlöscheinrichtung anzugeben, welches
optimale Eigenschaften hinsichtlich des Lichtbogenlauf- und Löschverhaltens
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch
die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die bei Entstehung eines Lichtbogens einhergehende Druckerhöhung im Vorkammerraum
nicht zu einem negativen Einfluss auf das Lichtbogenlauf- und Löschverhalten
führt,
da mit Hilfe der vorgeschlagenen Membran ein schneller Druckabbau
infolge eines flexiblen, „atmenden
Vorkammer-Volumen" erzielt
wird. Es handelt sich dabei einerseits um eine einfache und wenig
kostenaufwändige
und andererseits um eine sehr wirkungsvolle Maßnahme. Das Schaltvermögen wird
verbessert und das Ausschaltverhalten wird stabilisiert.
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Weitere
Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Schnitt durch ein Schaltgerät,
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2, 3, 4, 5 unterschiedliche Ausgestaltungen
zur Schaffung eines „atmenden Vorkammer-Volumens".
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In
1 ist
ein Schnitt durch ein Schaltgerät dargestellt.
Zum Aufbau eines derartigen auf einer Hutprofiltragschiene montierbaren
elektrischen Installationsgerätes
wird ausdrücklich
auf die eingangs erwähnte
DE 102 42 310 A1 hingewiesen.
Ein solches Schaltgerät
weist in einem schmalen, quaderförmigen
Gehäuse
an mindestens einer Stirnseite Anschlussmittel zur Verbindung mit
Stromschienen und/oder Anschlussleitungen (Eingangs- und Ausgangsanschlüsse), einen
elektromagnetischen Auslöser
zur Abschaltung von Kurzschlussströmen, einen thermischen Auslöser zur
Abschaltung von Überströmen, ein
Schaltschloss, einen Schaltknebel an der Oberseite des Gehäuses, mindestens
einen Schaltkontakt mit mindestens einem feststehenden und mindestens
einem beweglichen Schaltkontaktstück, Lichtbogenleitschienen
zur Führung
eines Lichtbogens von einem Lichtbogen-Vorkammerraum in eine strombegrenzende
Lichtbogenlöscheinrichtung,
insbesondere Lichtbogenlöschpaket
sowie an der Bodenseite des Gehäuses
Montagemittel zur Befestigung auf einer Hutprofiltragschiene auf.
Falls mehr als ein Schaltkontakt vorgesehen ist, sind selbstverständlich auch
Lichtbogenlöschpakete
inklusive Lichtbogenleitschienen entsprechend mehrfach vorhanden.
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Das
Schaltgerät 1 – ein Leitungsschutzschalter
oder ein Motorschutzschalter – weist
ein üblicherweise
aus zwei Hälften
zusammengesetztes Gehäuse
aus einem isolierenden Kunststoffmaterial auf. Innerhalb des von
der Gehäusewandung
umschlossenen Innenraumes befinden sich
- • je ein
Anschlussraum 3, 4 an jeder Stirnseite mit Anschlussmitteln
zur Verbindung mit Stromschienen und/oder Anschlussleitungen,
- • ein
Raum 5 zur Aufnahme eines elektromagnetischen Auslösers + thermischen
Auslösers
+ Schaltschlosses,
- • ein
Lichtbogen-Vorkammerraum 7 mit Schaltkontakt, bestehend
aus einem beweglichen Kontaktstück 8 und
einem festen Kontaktstück 9,
- • eine
strombegrenzende Löscheinrichtung 12, insbesondere
Lichtbogenlöschblechpaket,
- • eine
mit dem festen Kontaktstück 9 elektrisch verbundene
Lichtbogenleitschiene 10 sowie eine mit dem beweglichen
Kontaktsstück 8 elektrisch verbundene
Lichtbogenleitschiene 11, wobei diese beiden Lichtbogenleitschienen
dazu dienen, einen zwischen den Kontaktstücken 8, 9 entstandener
Lichtbogen 13 vom Entstehungsort zur Löscheinrichtung 12 zu
leiten.
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Auf
der Oberseite des Gehäuses
ist ein für manuelle
Schalthandlungen zu verwendender Schaltknebel 6 angeordnet.
An der Bodenseite des Gehäuses
sind Montagemittel 2 (feste Nase + bewegliche Nase) zur
Befestigung des Schaltgerätes 1 auf
einer Hutprofiltragschiene angeordnet.
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Der
Lichtbogen-Vorkammerraum 7 ist in Form eines flexiblen „atmenden" Vorkammer-Volumens ausgeführt. An
der Breitseite des Isolierstoffgehäuses ist im Bereich des Vorkammerraums
eine mit einer Membran 14 aus einem elastischen Material abgedeckte
Ausnehmung in der Gehäusewandung vorgesehen,
wobei diese Membran vorzugsweise in den Vorkammerbereich hineinragt.
Diese dehnbare Membran 14 wölbt sich im Falle einer plötzlichen
Druckerhöhung
im Lichtbogen-Vorkammerraum 7 infolge eines entstehenden
Lichtbogens 13 nach außen
hin aus, so dass sich das Vorkammervolumen erhöht und hierdurch eine Druckverminderung
im Lichtbogen-Vorkammerraum 7 eintritt. Wird der Druck
im Vorkammerraum abgebaut (beispielsweise indem Gas durch hierfür vorgesehene Öffnungen
nach außen
hin entweicht), so nimmt die Membran 14 wieder ihre Ausgangsstellung
ein. Als Material für
die Membran 14 kann ein elastisches, z. B. geschichtetes
Material eingesetzt werden. Bei Ausbildung des Isolierstoffgehäuses aus
einem Thermoplast kann die Membran 14 einstückig eingespritzt
werden und ist so im Isolierstoffgehäuse integriert. Vorteilhaft
sind dann zur Bildung des flexiblen Vorkammervolumens keinerlei
Montageschritte mehr erforderlich.
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In
den 2, 3, 4, 5 sind
unterschiedliche Ausgestaltungen zur Schaffung eines „atmenden
Vorkammer-Volumens" dargestellt.
Gemäß 2 ist
die Gehäusewandung 15 des Isolierstoffgehäuses am
Ort der vorstehend erwähnten Ausnehmung
mit einem umlaufenden, sich zum Gehäuse-Innenraum hin erstreckenden
Kranz 16 versehen, an welchem randseitig die Membran 14 befestigt ist.
Es ist in Form einer gestrichelten Linie angedeutet, dass sich die
Membran 14 im Falle einer plötzlichen Druckerhöhung in
Richtung der durch den Kranz 16 gebildeten (von außen sichtbaren)
Vertiefung 17 hin auswölbt.
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Gemäß 3 bilden
ein umlaufender Kranz 18 und eine randseitig mit diesem
verbundene Membran 14 eine Kappe, welche über den
an der Gehäusewandung 15 ausgebildeten
Kranz 16 gestülpt
wird. Im Vergleich zur Ausführungsform
gemäß 2 erleichtert
dies die Montage. Die Klappe kann als separates Teil vorgefertigt
werden und wird von der Innenseite her auf die Breitseite des Isolierstoffgehäuses aufgesteckt.
Es ergibt sich wiederum eine nach außen geöffnete Vertiefung 17 an
der Breitseite des Isolierstoffgehäuses.
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Gemäß 4 ist
wiederum ein zum Gehäuseinneren
hin gerichteter umlaufender Kranz 16 an der Gehäusewandung 15 angeformt,
an welchem randseitig eine Membran 14 befestigt ist, jedoch
ist die der Membran gegenüberliegende
Gehäuse-Außenfläche mittels
einer Platte 19 geschlossen. Auf diese Art und Weise entsteht
ein federelastischer, abgeschlossener Luftraum 20 („Luftfeder") zwischen Membran 14 und
Platte 19. Die Membran ist gegen Beschädigung von außen geschützt.
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Die
Ausführungsform
gemäß 5 stellt quasi
eine Kombination der Maßnahmen
nach den 3 und 4 dar, d. h. einerseits ist eine
durchgehende Gehäusewandung 15 mit
Kranz 16 und Platte 19 vorgesehen und andererseits
eine hierauf aufgesteckte Kappe, gebildet aus Kranz 18 mit
randseitig daran befestigter Membran 14. Dies führt ebenfalls
zu einem federelastischem Luftraum 20, in welchen sich
die Membran 14 bei Druckausgleich wölbt.
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Für alle vorstehend
angeführten
Alternativen gilt, dass der Kranz 16, 18 aus einem
elastischem, dehnbarem Material ausgebildet sein kann. Durch diese
Maßnahme
vergrößert sich
das nutzbare „atmende
Vorkammer-Volumen".
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- 1
- Schaltgerät
- 2
- Montagemittel
zur Befestigung auf einer Hutprofilschiene
- 3
- Anschlussraum
- 4
- Anschlussraum
- 5
- Raum
für elektromagnetischen
Auslöser/thermischen
Auslöser/
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- Schaltschloss
- 6
- Schaltknebel
- 7
- Lichtbogen-Vorkammerraum
- 8
- bewegliches
Kontaktstück
- 9
- festes
Kontaktstück
- 10
- Lichtbogenleitschiene
- 11
- Lichtbogenleitschiene
- 12
- strombegrenzende
Lichtbogenlöscheinrichtung,
insbesondere Licht
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- bogenlöschblechpaket
- 13
- Lichtbogen
- 14
- Membran
- 15
- Gehäusewandung
- 16
- Kranz
- 17
- Vertiefung
- 18
- Kranz
- 19
- Platte
- 20
- Luftraum