Selbstschalter, insbesondere Leitungsschutzschalter

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Selbstschalter, insbesondere Leitungsschutzschalter, mit Lichtbogenlaufhilfe nach Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und geht von der DE-B-11 85 269 aus.

[0002] Derartige Selbstschalter sind bekannt (beispielsweise DE-A-30 30 429). Danach wird in üblicher Weise zum Einlaufen des Lichtbogens in eine Löschkammer, die insbesondere mit Löschblechen bestückt ist, eine Lichtbogenhilfe erreicht, indem Festkontakt und Schaltkontakt zusammen mit der Stromleitung eine U-förmige Stromschleife bilden und indem Platten aus magnetisch leitendem Material in elektrisch isolierendem Material eingebettet parallel zur Ebene der Kontaktbewegung angeordnet sind, wie es bereits bekannt war (DE-B-1012662, DE-C-480802). Bei solchen Lichtbogenlaufhilfen kann man ohne eine der damals häufig verwendeten zusätzlichen Blasspulen auskommen (DE-C-480 802). Die Platten für die Lichtbogenlaufhilfe sind zweckmäßigerweise mit einer Beschichtung aus elektrisch isolierendem Material versehen (DE-B 10 61866, DE-B-1012 662, DE-C-914 869). Hierbei war es auch bekannt, bei Selbstschaltern mit Lichtbogenlaufhilfe ein bei Hitze gasabgebendes Material zu verwenden (DE-C-914 869 ; DE-C 11 85 274. DE-C-28 06 663). Üblicherweise verwendet man für den Lichtbogen Führungsplatten, häufig aus lsoliermaterial, die sich von den Kontakten bis zur Löschkammer erstrecken, in der in der Regel Löschbleche angeordnet sind. Einen solchen Aufbau zeigen viele auf dem Markt befindliche Leitungsschutzschalter.

[0003] Die Entwicklung bei Leitungsschutzschaltern geht in Richtung immer höherer Nennstromstärken, einer Erweiterung der Bereiche für die Sofortauslösung und zu immer höherem Schaltvermögen bei niedrigerer Verlustleistung und niedrigeren Wärmedurchlaßwerten, mit anderen Worten : in Richtung eines geringeren Leistungsumsatzes bei kleinsten Abmessungen und niedrigen Herstellungskosten.

[0004] Die höheren Nennstromstärken und die Erweiterung der Bereiche für die Sofortauslösung haben zur Folge, daß die Kontakte bei immer höheren Stromwerten öffnen müssen. Trotz der üblichen magnetischen Schnellauslöser mit Schlagwirkung auf den beweglichen Kontakt und bei Lichtbogenantrieb durch eine Blasschleife, die Stromzuführung und Kontakte bilden, ist es nach derzeitigem Entwicklungsstand schwierig, den Lichtbogen ausreichend schnell in die Löschkammer zu treiben.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Selbstschalter zu entwickeln, bei dem der Lichtbogen einen besonders niedrigen Strömungswiderstand in Richtung seines Einlaufs in die Löschkammer vorfindet, indem eine an sich bekannte Umströmungstechnik andersartig gelöst wird.

[0006] Die Lösung der geschilderten Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß an einer Schmalseite der Lichtbogenkammer von den Kontakten bis zur Löschkammer Dichtkörper angeordnet sind und an der gegenüberliegenden Schmalseite Luftspalte freigelassen sind, und daß auch zwischen Platten und Gehäusewand eine Abdichtung ausgebildet ist.

[0007] Anders als bei bekannten Selbstschaltern mit einer Strömungsrückführung der Gase vor dem Lichtbogen bis hinter den Lichtbogen, nach der die Umströmung in einer Ebene senkrecht zu der Ebene liegt, in der die Kontaktbewegung erfolgt (FR-A-1 194 613, DE-B-11 85 269), erfolgt die Umströmung beim Selbstschalter nach der Erfindung in der Ebene der Kontaktbewegung. Hierbei kommt besonders zum Tragen, daß die den Lichtbogen führenden seitlichen Platten dicht bis an den Lichtbogen bzw. die Kontakte herangebracht werden können, wodurch der Antrieb auf den Lichtbogen besonders stark wird. Dadurch läßt sich auch die Antriebswirkung durch das gasabgebende Material besonders intensiv nutzen, da wegen der besonderen Strömungsverhältnisse einerseits die starke Gasströmung genutzt werden kann, andererseits diese nicht bis zu einem die Festigkeit der Lichtbogenkammer und der anschließenden Löschkammer übersteigenden Druck führen kann. Wegen der wünschenswert dichten Anordnung der Platten kann eine Umströmung in der Querschnittsebene des Lichtbogens keinen nennenswerten Beitrag leisten.

[0008] Mit dem Selbstschalter nach der Erfindung wird ein anderer Weg beschritten als er bisher bei der Umströmungstechnik verfolgt wurde. So ist nach einer bekannten Lösung vorgesehen (DE-C-1185274), daß in Lichtbogenlaufrichtung gesehen hinter den Kontakten eine Abdichtung ausgebildet wird, indessen werden erfindungsgemäß zwischen Kontakten und Platten hinter den Kontakten an der Schmalseite der Lichtbogenkammer Luftspalte freigelassen.

[0009] Es ist günstig, wenn die Platten im Bereich des Öffnungsweges der Kontakte jeweils eine im wesentlichen tellerförmige Vertiefung bilden, im Sinne der Erzielung eines größeren Abstandes zwischen Kontakten und gasabgebender Beschichtung der Platten als außerhalb des Kontaktweges. Dadurch wird sichergestellt, daß unter Einwirken des Lichtbogens auf die gasabgebende, elektrisch isolierende Beschichtung der Platten es nicht zu einer solchen Verkohlung kommen kann, die die Kontaktstrecke als Kriechweg überbrücken könnte. Andererseits können dadurch die Platten gerade besonders dicht zueinander angeordnet werden. Da keine Umströmung hinter den Platten, also zwischen Platten und Gehäusewand erfolgt, kann der Selbstschalter auch besonders schmal ausgebildet werden.

[0010] Da keine Umströmung hinter den Platten, also zwischen Platten und Gehäusewand erfolgt, braucht man die Platten nur auf ihrer Kontaktseite und an ihren Rändern zu beschichten. Dadurch

[0011] wird es möglich, die Platten vollmechanisiert zu beschichten, da sie im Werkzeug auf ihrer Rückseite anliegen können, so daß sich die Beschichtung vorbestimmt ausbilden läßt.

[0012] Wenn die Platten in ihrer Vertiefung einen Durchbruch aufweisen, durch den Material der gasabgebenden Isolierschicht eingreift bzw. durchgreift, kann man die Beschichtung druckknopfartig an den Platten festhalten. Dadurch werden auch dünne Schichten zuverlässig befestigt. Insbesondere kann man dadurch im Bereich der tellerförmigen Vertiefung den Abstand zu den Kontakten vergrößern.

[0013] Die Lichtbogenkammer kann an ihrer Schmalseite von den Kontakten bis zur Löschkammer einseitig dadurch besonders gut abgedichtet werden, daß die Dichtkörper als eine an der Beschichtung der Platten jeweils angeformte stegartige Lippe gebildet werden, die mit der Lippe der Gegenplatte zusammenstößt, wobei diese Stoßfuge durch eine vorgelagerte Lichtbogenlaufschiene zur Löschkammer abgedeckt ist. Dadurch erzielt man unterschiedliche Trennebenen, so daß sich eine labyrinthartige Dichtung ergibt.

[0014] Der Selbstschalter soll nun anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel grob schematisch wiedergegeben ist, näher erläutert werden :

In Fig. 1 ist ein Selbstschalter in Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt wiedergegeben.

In Fig. 2 ist der Selbstschalter nach Fig. 1 bei einem Schnitt, längs 11-11 genommen, veranschaulicht.

In Fig. 3 ist eine einzelne beschichtete Platte, wie sie als Lichtbogenlaufhilfe dient, im Querschnitt wiedergegeben.

In Fig. 4 ist eine Platte nach Fig. 3 in Seitenansicht dargestellt.

[0015] Der Selbstschalter nach Fig. 1, im Ausführungsbeispiel ein Leitungsschutzschalter, weist von einem Schaltschloß 1 betätigte Kontakte auf, den Schaltkontakt 2 und den Festkontakt 3. Diese sind in einer Lichtbogenkammer 4 angeordnet, die in eine Löschkammer 5 übergeht. Das Schaltschloß 1, eine magnetische und/oder thermische Auslöseeinrichtung 6 und die Kontakte 2 und 3 sowie Lichtbogenkammer 4 und Löschkammer 5 sind in einem Gehäuse 7 mit den Anschlußklemmen 8 und den Befestigungsmitteln 9 angeordnet. Der Selbstschalter kann statt als Leitungsschutzschalter auch als ein anderer selbstauslösender Schalter, beispielsweise als Geräteschutzschalter, ausgelegt sein.

[0016] Der Selbstschalter weist verschiedene Maßnahmen zur Förderung des Lichtbogenlaufs auf : Festkontakt 3 und Schaltkontakt 2 bilden zusammen mit der Stromzuleitung 10 eine U-förmige Stromschleife. Anhand der Zeichnung orientiert sind von den Kontakten ausgehend hinter der Zeichenebene und vor der Zeichenebene Platten aus magnetisch leitendem Material in der Lichtbogenkammer angeordnet, also parallel zur Ebene der Kontaktbewegung, die die Kontakte bis zur Öffnung durchführen. Die Platten 11 aus magnetisch leitendem Material sind mit einer Beschichtung 12 aus bei Hitze gasabgebendem, elektrisch isolierendem Material versehen.

[0017] Wie im einzelnen aus Fig. 2 deutlicher zu ersehen ist, ist auch zwischen den Platten 11 mit der Beschichtung 12 und der Wand des Gehäuses 7, also der Gehäusewand, eine Abdichtung ausgebildet. Diese Abdichtung kommt nach Fig. 2 dadurch zustande, daß die Platten randseitig auf dem Gehäuse aufliegen und an ihrer zwischenliegenden Rückseite freiliegen, so daß eine satte Auflage am Rand der Platten gewährleistet ist. Diese Abdichtung unterstützt die Wirkung der Dichtkörper 14 an der einen Schmalseite der Lichtbogenkammer 4. Im Ausführungsbeispiel werden die Dichtkörper 14 durch eine an der Beschichtung 12 der Platten jeweils angeformte stegartige Lippe 15 gebildet, die mit der Lippe der Gegenplatte zusammenstößt. Dabei wird diese Stoßfuge durch eine vorgelagerte Lichtbogenlaufschiene 16 abgedeckt, die einen Lichtbogenfußpunkt zur Löschkammer 5 hinführt, in der im Ausführungsbeispiel Löschbleche 17 angeordnet sind.

[0018] Durch die besondere Anordnung der Platten 11 in der Lichtbogenkammer 4 wird sichergestellt, daß die Gase, in Laufrichtung des Lichtbogens gesehen, vor dem Lichtbogen bis hinter den Lichtbogen zurück in der Ebene zurückströmen können, in der die Kontaktbewegung verläuft. Diese Umströmung ist durch den Pfeil 13 veranschaulicht. Dabei läßt sich beim Selbstschalter nach Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die bekannte Lichtbogenlaufhilfe der Kontaktanordnung in Beziehung zur Richtung der Löschbleche 17 nutzen, die man so beschreiben kann, daß die gedachte Achse der durch die Kontakte gelegten U-förmigen Stromschleife senkrecht zur Richtung der Löschbleche 17 steht.

[0019] Nach einer Weiterbildung weisen die Platten 11 im Bereich des Öffnungsweges der Kontakte, Festkontakt 3 und Schaltkontakt 2, jeweils im wesentlichen tellerförmige Vertiefungen 18 - man vergleiche Fig. 2 - auf, die sich auch in der Beschichtung 12 als Einprägung auswirken. Dadurch erzielt man einen größeren Abstand zwischen den Kontakten 2 und 3 und der gasabgebenden Beschichtung 12 der Platten 11, und zwar einen größeren Abstand als außerhalb des Öffnungsweges Kontakte.

[0020] Durch den besonderen Aufbau des Selbstschalters hinsichtlich der Kontaktausbildung und insbesondere bezüglich des Aufbaus der Lichtbogenkammer 4 mit der besonderen Umströmung genügt es, die Platten 11 nur auf ihrer Kontaktseite und an ihren Rändern zu beschichten.

[0021] Die Platten 11 weisen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in ihrer Vertiefung 18 einen Durchbruch 19 auf, durch den Material der gasabgebenden Isolierschicht eingreift bzw. durchgreift. Dadurch wird die Beschichtung 12 nach Art eines Druckknopfs an den Platten 11 im Mittenbereich befestigt.

[0022] In Fig. 3 ist eine einzelne Platte 11 mit einer Beschichtung 12 im Querschnitt wiedergegeben, an deren Beschichtung eine Lippe 15 ausgebildet ist. Die angeformte stegartige Lippe 15 ist nach Fig. 4 längs der Schmalseite ausgebildet, die im eingebauten Zustand nach Fig. 1 die gedachte Verbindung vom Festkontakt 3 zur Löschkammer 5 bildet. Auf der gegenüberliegenden Schmalseite der Lichtbogenkammer 4 verbleiben Luftspalte zwischen dem beweglichen Kontakt 2 sowie der Laufhilfe 20 und den beschichteten Platten 11. Weitere Luftspalte für die Umströmung verbleiben an der die Luftspalte bildenden Schmalseite zwischen den einzelnen Bauteilen. Der eine Lichtbogenfußpunkt kann über die Lichtbogenlaufschiene 16 und der andere Fußpunkt des Lichtbogens über die Laufhilfe 20 in die Löschkammer 5 einlaufen. Der Übergang des beweglichen Kontaktes 2 in die Offenstellung ist in seiner Mittelstellung durch den punktiert eingezeichneten beweglichen Kontakt 21 veranschaulicht. Im offenen Zustand liegt der bewegliche Kontakt 2 mit seiner Rückseite an der Laufhilfe 20 an.

[0023] Die Umströmung in der Ebene der Kontaktbewegung wird durch eine an sich bekannte Löschkammer unterstützt, die in Laufrichtung des Lichtbogens gesehen, Gase am Ende der Löschbleche 17 nicht nur durch einen Gasauslaßkanal 22 ins Freie ableitet, sondern wegen einer stegartigen Unterteilung 23 auch über den Innenraum des Schalters in Pfeilrichtung 24 teilweise zurückführt. Selbstschalter mit solchen Löschkammern sind auf dem Markt, jedoch ohne eine die besondere Umströmung ermöglichende Lichtbogenkammer 4 mit der Abdichtung auf ihrer einen Schmalseite und der Abdichtung zwischen der den Lichtbogen seitlich flankierenden Führungsplatten, die bei den üblichen Schaltern dieser Art als Begrenzungsplatten aus Keramik oder aus Isolierwerkstoff ohne magnetisch leitendes Material ausgebildet sind.

Ansprüche

1. Selbstschalter, insbesondere Leitungsschutzschalter, mit Lichtbogenlaufhilfe zum Einlaufen des Lichtbogens in eine Löschkammer (5), die insbesondere mit Löschblechen (17) bestückt ist, mit einer Lichtbogenkammer (4), in der Festkontakt (3) und Schaltkontakt (2) zusammen mit der Stromleitung (10) eine U-förmige Stromschleife bilden und in der Platten (11) aus magnetisch leitendem Material parallel zur Ebene der Kontaktbewegung bis zur Öffnung angeordnet sind, die mit einer Beschichtung (12) aus bei Hitze gasabgebendem elektrisch isolierendem Material versehen sind und sich von den Kontakten (2, 3) bis zur Löschkammer (5) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Schmalseite der Lichtbogenkammer (4) von den Kontakten (2, 3) bis zur Löschkammer (5) Dichtkörper (14) angeordnet sind und an der gegenüberliegenden Schmalseite Luftspalte freigelassen sind, und daß auch zwischen den Platten (11) aus magnetisch leitendem Material und Gehäusewand (7) eine Abdichtung ausgebildet ist.

2. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (11) in Bereich des Öffnungsweges der Kontakte (2, 3) jeweils eine im wesentlichen tellerförmige Vertiefung (18) bilden, im Sinne der Erzielung eines größeren Abstandes zwischen den Kontakten (2, 3) und gasabgebender Beschichtung (12) der Platten (11) als außerhalb des Kontaktweges.

3. Selbstschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (11) nur auf ihrer Kontaktseite und an ihren Rändern beschichtet sind.

4. Selbstschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (11) in ihrer Vertiefung (18) einen Durchbruch (19) aufweisen, durch den Material der gasabgebenden Beschichtung (12) eingreift bzw. durchgreift.

5. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkörper (14) gebildet werden durch eine an der Beschichtung (12) der Platten (11) jeweils angeformte stegartige Lippe (15), die mit der Lippe (15) der Gegenplatte (11) zusammenstößt, wobei diese Stoßfuge durch eine vorgelagerte Lichtbogenlaufschiene (16) bis zur Löschkammer (5) abgedeckt ist.

Claims

1. Circuit-breaker, especially a line-protection circuit-breaker, having means for assisting travel of the arc into a quenching chamber (5), especially one which is fitted with quenching plates (17), having an arcing chamber (4) in which a fixed contact (3) and moving contact (2), together with the current lead (10), form a U-shaped current loop, and in which plates (11) of magnetically conductive material are arranged parallel to the plane of contact movement to effect opening, which plates are provided with a coating (12) of electrically insulating material which emits gas when heated, and extend from the contacts (2, 3) to the quenching chamber (5), characterised in that sealing members (14) are arranged on one narrow side of the arcing chamber (4), from the contacts (2, 3) to the quenching chamber (5), and air gaps are left on the opposite narrow side, and in that a seal is also formed between the plates (11) of magnetically conductive material and the housing wall (7).

2. Circuit-breaker according to claim 1, characterised in that the plates (11) are each formed with a substantially dish-shaped depression (18) in the zone of the opening movement of the contacts (2, 3), with a view to achieving a greater distance between the contacts (2, 3) and the gas-emitting coating (12) of the plates (11) than exists remote from the opening movement.

3. Circuit-breaker according to claim 2, characterised in that the plates (11) are coated only on their contact side and on their edges.

4. Circuit-breaker according to claim 3, characterised in that the plates (11) have a through-hole (19) in their depression (18), which material of the gas-emitting coating (12) enters or passes through. 5. Circuit-breaker according to claim 1, characterised in that the sealing members (14) are formed by a bar-like lip (15) formed in each case on the coating (12) of the plates (11), which abuts the lip (15) of the other plate (11). this butt joint being covered by a pre-mounted arc travel bar (16) as far as the quenching chamber (5).

Revendications

1. Interrupteur automatique, notamment disjoncteur de ligne, comportant un système auxiliaire de guidage de l'arc électrique servant à introduire l'arc électrique dans une chambre d'extinction (5), qui est équipée notamment de tôles d'extinction (17), une chambre (4) de soufflage de l'arc électrique et dans laquelle un contact fixe (3) et un contact mobile (2) forment, en association avec la ligne de courant (10), une boucle de courant en forme de U et dans laquelle se trouvent disposées, parallèlement au plan de déplacement du contact et jusqu'à l'ouverture, des plaques (11) réalisées en un matériau conduisant le flux magnétique et qui sont munies d'un revêtement (12) constitué en un matériau isolant du point de vue électrique et dégageant un gaz et s'étendent depuis les contacts (2, 3) jusqu'à la chambre d:extinction (5), caractérisé par le fait que sur un petit côté de la chambre (4) de soufflage de l'arc électrique, des organes d'étanchéité (14) sont disposés de manière à s'étendre depuis les contacts (2, 3) jusqu'à la chambre d'extinction (5) et que des fentes d'air sont ménagées sur le petit côté opposé, et qu'une étanchéité est établie également entre les plaques (11) réalisées en un matériau conduisant le flux magnétique et la paroi (7) du boîtier.

2. Interrupteur automatique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans la zone de la voie d'ouverture des contacts (2, 3), les plaques (11) présentent respectivement un enfoncement (18) sensiblement en forme de cuvette, dans le but d'obtenir une distance plus importante entre les contacts (2, 3) et le revêtement (12), dégageant un gaz, de la plaque (11), qu'à l'extérieur de la voie des contacts.

3. Interrupteur automatique suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les plaques (11) comportent le revêtement uniquement sur leur face portant les contacts et sur leurs bords.

4. Interrupteur automatique suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que les plaques (11) comportent, dans leur enfoncement (18), un perçage (19), dans lequel le matériau du revêtement (12) dégageant du gaz pénètre ou que ce matériau traverse.

5. Interrupteur automatique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les organes d'étanchéité (14) sont formés par un rebord (15) en forme de barrette, qui est respectivement formé par façonnage sur le revêtement (12) des plaques (11) et qui est en aboutement contre le rebord (15) de la plaque antagoniste (11), ce joint par aboutement étant recouvert par un rail (16), monté préalablement, de guidage de l'arc électrique, jusqu'à la chambre d'extinction (5).

Zeichnung