Kurzschliesser

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kurzschließer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Aus der DE 94 19 141 ist ein Kurzschließer mit Kurzschließertpatronen bekannt, der ein zylindrisches Unterteil aus Kupfer aufweist, in dem ein Kurzschließerbolzen und ein Sprengsatz integriert sind. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß ein Kurzschließer mit einer derartigen Patrone relativ groß ist, der Bolzen ungenau geführt wird und ein aus bekannten Gründen nachteiliger Sprengsatz vorgesehen ist.

[0003] Aus der DE 197 12 387 ist ein Kurzschließer bekannt, der ein Gehäuse aus Isoliermaterial aufweist, das mit dem Stromleiterabschnitt verbunden ist und der einen Gasgenerator als Druckelement aufweist.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kurzschließer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, der kompakt ist, eine gute Kolbenführung aufweist und kein Sprengsatz benötigt

[0005] Die Aufgabe 1 der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, während in den Unteransprüchen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.

[0006] Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, sollen die Erfindung, weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher beschrieben und erläutert werden.

[0007] Es zeigt:

Fig. 1

eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung des Kurzschließers,

Fig. 2

eine Schnittdarstellung des Kurzschließers,

Fig. 3

eine vergrößerte Schnittdarstellung,

Fig. 4

eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung des Kurzschließerkolbens, des Zentrierelementes und der Isolierfolie von unten und

Fig. 5

eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung des Kurzschließerkolbens, des Zentrierelementes und der Isolierfolie von oben.

[0008] Die Fig. 1 zeigt den anschlußfertigen Kurzschließer 23 mit drei flach nebeneinander angeordneten Anschlußschienen 3 in Form von Flachschienen mit entsprechenden Anschlußbohrungen 15, wie sie in dem Niederspannungs-Anlagenbau üblich sind.

[0009] Die mittlere Anschlußschiene 3 ist am Ende, bzw. am gegenüberliegenden Ende der Anschlußbohrungen 15, mit einer Verbindungsschiene 2 elektrisch verbunden, wobei die Verbindungsschiene 2 im nichtausgelösten Zustand von den Anschlußschienen 3, isoliert ist. Die Schienenanordnung ist E-förmig.

[0010] An den Enden der Anschlußschienen 3 sind zwei Kurzschließereinheiten 16, 17 mit jeweils einem Gasgeneratorantrieb auf Nitrocellulose-Basis angeordnet, wie er bei Airbags oder Gurtstraffem verwendet wird.

[0011] Die Anschlußschienen 3, die Verbindungsschiene 2 und weitere später beschriebene Isolierteile sind zu einem sandwichartigen E-förmigen Paket angeordnet.

[0012] Bei Zündung der Kurzschließereinheiten 16 und 17 entsteht ein dreipoliger Kurzschluß, der innerhalb einer Millisekunde einen Störlichtbogen löscht.
Die Kurzschließereinheiten 16 und 17 werden durch eine Auswerteelektonik angesteuert, die mit schnellen Strom- und Lichtsensoren zur Störlichtbogenerkennung versehen ist. Die Ansteuerung kann mit jeder Art von Sensoren erfolgen. Ebenso ist der Kurzschließer zum Schutz von Verbrauchern und Betriebsmittel bei Kurzschluß einsetzbar.

[0013] In der Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung der Kurzschließereinheit gezeigt, wobei Fig. 3 eine Vergrößerung zeigt.

[0014] Die Kurzschließereinheit 16 bzw. 17 besteht aus einem Gasgenerator 6, einer Kapselung 18 aus Isolierstoff für den Gasgenerator 6 mit einer nicht dargestellten Überwurfmutter.
Der Gasgenerator 6 ist in der Kapselung 18 gasdicht eingebettet.

[0015] Die Anschlußschienen 3 sind in einem Unterteil 9 aus Isolierstoff eingebettet und mit diesem Teil verschraubt. Das Unterteil 9 weist Einsenkungen 19, die etwa die gleiche Tiefe aufweisen wie die Dicke der Anschlußschienen 3. An einer Seite des Unterteils 9 sind Öffnungen 20 für die Durchführung der Anschlußschienen angeordnet, wie in Fig. 1 zu sehen ist.
An beiden Seiten des Unterteils 9, d.h. links und rechts von den Anschlußschienen 3 sind Befestigungsflansche 21 mit Befestigungsbohrungen 22 angeformt, die zur Befestigung des Kurzschließers 23 in einer Schaltanlage vorgesehen sind.

[0016] Die beiden äußeren Anschlußschienen sind im Bereich der Kurzschließereinheiten 16,17 mit einer Anschlußschienenbohrung 24 versehen, die eine Phase 25 für ein Zentrierelement 1 aufweisen.
Direkt unterhalb der Anschlußschienenbohrung 24 ist das Unterteil 9 mit einer Unterteilbohrung 26 versehen, die einen etwas größerer Durchmesser als die Anschlußschienenbohrung 24 aufweist.

[0017] Auf der rechten und der linken Anschlußschiene 3 liegt eine dünne Isollerfolie 27 auf, die breiter als die Anschlußschienenbreite ist und ein Folienloch aufweist, durch das ein Zentrienelement 1 eingesetzt werden kann .

[0018] Der Kurzschließer weist ein Zentrierelement 1 aus Isoliermaterial zur Zentrierung von einer Anschlußschiene 3 mit einer Verbindungsschiene 2 auf.
Das Zentrierelement 1 weist eine Isoliermembran 4 auf, die bei Zündung des Druckelements 6 von einem Kurzschließerkolben 5 bzw. Zentierelement durchstoßen wird.

[0019] Zwischen der Anschlußschiene 3 und der Stromschiene 2 eine Isolierfolie 27 angeordnet ist, die ein Folienloch aufweist, das größer als der Durchmesser des Kurzschließerkolbens 5 ist und in das das Zentierelement 1 eingesetzt werden kann.

[0020] Das Zentrierteil 1 besteht aus einer ringförmigen Hülse 11, die größer als der Durchmesser des Kurzschließerkolbens 5 ist, besteht. Das Zentrierteil 1 weist einen an der Hülse 11 radial nach außen angeformten Isolierkragen auf.

[0021] Die Isoliermembrane 4 ist mit einer Sollbruchstelle 29 versehen, wie in Fig. 3 dargestellt ist.

[0022] Ein Halteteil 7 weist einen kaminartigen ersten Bereich 30 auf, in dem der Gasgenerator 6 gehalten ist. In diesem ersten Bereich 30 ist ein Vorvolumen 31 in der Art eines Kaminschachtes angeordnet.

[0023] Der Gasgenerator 6 ist in dem oberen Teil des ersten Bereichs in einer zylindrischen Aufnahme 32 eingebettet, die einen größeren Durchmesser aufweist als der Bereich des Vorvolumens 31.
Der erste Bereich ist mit einer Haltephase 33 versehen, an der sich des Gasgenerator 6 abstüzt und gegen diese durch eine nicht näher gezeigte Überwurfmutter gedrückt wird, ähnlich wie in der DE 19746815 (Fig. 3, Bezugszeichen 13) gezeigt ist. Mit dem Bezugszeichen 34 ist das hierfür erforderliche Gewinde angedeutet.

[0024] Das Vorvolumen 31 beträgt ca. 1 cm³ , wobei der Gasgenerator 6 für dieses Volumen optimiert ist.

[0025] Der zweite Bereich 35 ist für die Halterung und Isolierung der Verbindungsschiene 2 vorgesehen und ist wie ein Isoliermantel über der Verbindungschiene 2 übergestülpt und mit dieser durch Schraubenverbindungen 36 verbunden.
Die Verbindungsschiene 2 ist relativ hoch. Die Höhe beträgt etwa zwei Drittel der Breite, damit der Kurzschließerkolben 5 nahezu vollständig in der Verbindungsschiene eingebettet werden kann.

[0026] In einem zweiten Bereich 35 ist ein runder Kragen angeformt, der in eine Durchgangsbohrung 38 der Verbindungsschiene 2 hineinragt, wobei der Kurzschließerkolben 5 in dieser Durchgangsbohrung 38 angeordnet ist.

[0027] Durch den Kragen sind die Gase gasdicht eingeschlossen, wobei auch eine Dichtung an hierfür vorgesehenen Rillen 39 eingesetzt werden kann.
Der zweite Bereich 35 erstreckt sich bis zu den Anschlußschienen 3.

[0028] Um den zweiten Bereich 35 ist ein rechteckförmiger dritter Bereich 40, wie ein Schirm, angeordnet, welcher die Anschlußschienen 3 isolierend abschirmt und fast die Gehäuseabmessung erreicht.
Das Unterteil 9 und die Anschlußschienen 3 bilden mit der querliegenden Verbindungsschiene 2 und dem Halteteil 7 ein sandwichartiges Paket.
Über diesem Paket ist um den dritten Bereich 40 die Haube 10 angeordnet. Sie bildet zusammen mit dem Paket ein Gehäuse, in dem die Anschlußstecker und die Leitungen für Gasgeneratoren geschützt angeordnet sind. Die Anschlußstecker sind direkt unter der Haube 10 angeordnet (nicht dargestellt), damit sie nicht gegen ein ungewolltes herausziehen geschützt sind. Die Haube 10 ist weiterhin mit einer Kabeldurchführung und Zugentlastung für die Gasgeneratorleitung versehen.

[0029] Quer über den beiden äußeren Anschlußschienen 3 ist jeweils eine dünne Isolierfolie 27 zur Isolation der Verbindungsschiene 2 mit den beiden äußeren Anschlußschienen 3 angeordnet. Die mittlere Anschlußschiene 3 ist, wie bereits beschrieben, elektrisch mit der Verbindungsschiene 2 verbunden, um einen Kurzschluß zwischen den beiden äußeren Phasen herbeizuführen.

[0030] Der Kurzschließerkolben 5 ist in einer Verbindungsschiene 2 geführt und gehalten, wobei der Gasgenerator 6 in dem ein Vorvolumen 31 aufweisendes Halteteil 7 aus Isoliermaterial eingebettet ist, das direkt mit der Stromschiene 2 befestigt ist.

[0031] Der Kurzschließerkolben 5 wird an dem einen Ende von dem Halteteil 7 und an dem anderen Ende von einem Zentrierelement 1 aus Isoliermaterial gehalten, wobei das Zentrierelement 1 zwischen der Verbindungsschiene 2 und einer Anschlußschiene 3 angeordnet ist.

[0032] Das Zentrierteil 1 besteht aus einer Hülse 11, einer Isoliermembrane 4 mit der Sollbruchstelle 29 und einem an der Hülse 11 radial nach außen angeformten Isolierkragen.

[0033] Das Vorvolumen 31 beträgt etwa 1 cm³, wobei der Gasdruck des Gasgenerators mindestens 500 bar beträgt.

[0034] Der Kurzschließer weist mindestens einen Unterteil 9 aus Isolierstoff auf, in dem die Anschlußschienen 3 eingebettet und befestigt sind, d.h. daß auch zwei Unterteile bzw. zwei Gehäuse vorhanden sein können, die jeweils eine Gasgeneratoreinheit 16,17 aufweisen.

[0035] Das Halteteil 7 besteht vollständig aus Isoliermaterial. Die Verbindungsschiene 2 ist in dem Halteteil 7 eingebettet und befestigt, wobei das Unterteil 9 mit dem Halteteil 7 derart befestigt sind, daß mindestens ein isolierendes Kurzschließergehäuse entsteht. Das Halteteil 7 ist mit einer Haube 10 versehen.

[0036] Der Kurzschließerkolben 6 weist einen zylindrischen Bereich 41 und vorne einen leicht konischen Bereich 42.
Durch das Zentrierelement 1 sind die Anschlußschienenbohrung 24 und die Durchgangsbohrung 38 der Verbindungschiene 2 genau fluchtend.
Durch die Fase 25 der Verbindungsschiene 2 und die Anschlußschienenfase 43, in der die Hülse 11 liegt, wird eine durchgehende Bohrung geschaffen, die nur durch die Isoliermembrane 4 unterbrochen ist. Nach dem Abreißen der Isoliermembrane 4 kann der Kurzschließerkolben 6 ungehindert die Anschlußschiene kontaktieren, bis sich dieser dort festsetzt, weil entweder die Anschlußschienenbohrung ebenfalls konisch ist oder der Durchmesser kleiner ist als der zylindrische Bereich 41.

[0037] Der Kurzschließerkolben 6 ist lediglich um die sehr dünne Isoliermembran entfernt, was zu einer sehr kurzen Schaltzeit führt.
Das Zentrierelement 1 wirkt wie eine fingerhutartige Isolierkappe, die den Kurzschließerkolben 6 hält.

[0038] Die Erfindung spezifiziert sich vorrangig auf den Einsatz als zentrales Schutzorgan in ortsveränderlichen und stationären Energieverteilungsanlagen, sowohl in Punktverteiler z.B. Hauptverteiler, als auch in Linienverteilem z.B. Schienenverteiler in der Nieder-, Mittel-, und Hochspannungstechnik. Die Erfindung kann auch als dezentrales Schutzorgan z.B. in Batterie-, Notstrom-, Kompensations-, und Bahnanlagen eingesetzt werden.

[0039] Das Grundprinzip beruht darauf, daß ein Gasgenerator, der durch einen definierten Zündstrom aktiviert wird, in sehr kurzer Zeit ein definiertes Gasvolumen liefert. Der Raum, in dem sich das Gasvolumen entwickelt ist ausreichend dicht und fest, so daß sich ein Druck bis 900 bar aufbaut. Der Druck wird als Antrieb für einen Schließvorgang genutzt. Die Leiter sind für einen Kurzschlußstrom von über 100kA über einen Zeitraum von mindestens 500 ms ausgelegt.

Liste der Bezugszeichen

[0040] 

Zentrierelement 1

Verbindungsschiene 2

Anschlußschiene 3

Isoliermembran 4

Kurzschließerkolben 5

Druckelement 6

Halteteil 7

Unterteil 9

Haube 10

Hülse 11

Anschlußbohrungen 15

Kurzschließereinheiten 16, 17

Kapselung 18

Einsenkungen 19

Öffnungen 20

Befestigungsflansche 21

Befestigungsbohrungen 22

Kurzschließer 23

Anschlußschienenbohrung 24

Fase 25

Unterteilbohrung 26

Isolierfolie 27

Sollbruchstelle 29

erster Bereich 30

Vorvolumen 31

Aufnahme 32

Haltephase 33

Gewinde 34

zweite Bereich 35

Schraubenverbindungen 36

Durchgangsbohrung 38

Rillen 39

dritter Bereich 40

zylindrischen Bereich 41

konischen Bereich 42

Anschlußschienenpfase 43

Ansprüche

1. Kurzschließer (23) für eine Störlichtbogen-Schutzvorrichtung zur Verwendung in Anlagen zur Verteilung elektrischer Energie, mit einem Druckelement (6), Anschlußschienen (3), einer Verbindungsschiene (2), und einem von dem Druckelement angetriebenen Kurzschließerkolben (5) zur elektrischen Verbindung von den Anschlußschienen mit der Verbindungsschiene, wobei der Kurzschließerkolben (5) in einer Verbindungsschiene (2) geführt und gehalten wird und ein Gasgenerator (6) als Druckelement in einem ein Vorvolumen (31) aufweisendes Halteteil (7) aus Isoliermaterial eingebettet ist, und wobei der Halteteil (7) mit der Verbindungsschiene (2) verbunden ist.

2. Kurzschließer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschließerkolben (5) an dem einen Ende von dem Halteteil (7) und an dem anderen Ende von einem Zentrierelement (1) aus Isoliermaterial gehalten wird, wobei das Zentrierteil (1) zwischen der Verbindungsschiene (2) und einer Anschlußschiene (3) angeordnet ist.

3. Kurzschließer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil aus einer Hülse (11), einer Isoliermembrane (4) mit einer Sollbruchstelle und einem an der Hülse (11) radial nach außen angeformten Isolierkragen besteht.

4. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorvolumen (31) etwa 1 cm³ und der Gasdruck des Gasgenerators (6) mindestens 300 bar beträgt.

5. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschließer (23) mindestens ein Zentrierelement (1) aus Isoliermaterial zur Zentrierung von einer Anschlußschiene (3) mit einer Verbindungsschiene (2) aufweist, und daß das Zentrierelement (1) eine Isoliermembran (4) aufweist, die bei Zündung des Druckelements (6) von dem Kurzschließelement (5) durchstoßen wird.

6. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anschlußschiene (3) und der Verbindungsschiene (2) eine Isolierfolie (27) angeordnet ist, die ein Folienloch aufweist, das größer als der Durchmesser des Kurzschließerkolbens (5) ist und in das das Zentierelement (1) eingesetzt werden kann.

7. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil (1) aus einer ringförmigen Hülse (11), die größer als der Durchmesser des Kurzschließerkolbens (5) ist, besteht, daß das Zentrierelement (1) ein an der Hülse (11) radial nach außen angeformten Isolierkragen aufweist.

8. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermembrane (4) mit einer Sollbruchstelle (29) versehen ist.

Claims

1. Short-circuiter (23) for an arcing fault protection apparatus for use in systems for distributing electrical power, having a compression element (6), terminal bars (3), a connecting bar (2) and a short-circuiter plunger (5), which is driven by the compression element, for the purpose of electrically connecting the terminal bars to the connecting bar, in which the short-circuiter plunger (5) is guided and held in a connecting bar (2), and a gas generator (6) is embedded as the compression element in a retaining part (7) which has an initial volume (31) and is made of insulating material, and in which the retaining part (7) is connected to the connecting bar (2).

2. Short-circuiter according to Claim 1, characterized in that the short-circuiter plunger (5) is held at one end by the retaining part (7) and at the other end by a centring element (1) made of insulating material, in which the centring part (1) is arranged between the connecting bar (2) and a terminal bar (3).

3. Short-circuiter according to Claim 2, characterized in that the centring part comprises a sleeve (11), an insulating membrane (4) having a weak point and an insulating collar, which is integrally formed radially on the outside of the sleeve (11).

4. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that the initial volume (31) is approximately 1 cm³ and the gas pressure of the gas generator (6) is at least 300 bar.

5. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that the short-circuiter (23) has at least one centring element (1) made of insulating material for the purpose of centring a terminal bar (3) with a connecting bar (2), and in that the centring element (1) has an insulating membrane (4), through which the short-circuit element (5) passes when the compression element (6) is triggered.

6. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that arranged between the terminal bar (3) and the connecting bar (2) is an insulating film (27) which has a film hole, which is larger than the diameter of the short-circuiter plunger (5), and in which the centring element (1) can be inserted.

7. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that the centring part (1) comprises an annular sleeve (11), which is larger than the diameter of the short-circuiter plunger (5), and in that the centring element (1) has an insulating collar, which is integrally formed radially on the outside of the sleeve (11).

8. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating membrane (4) is provided with a weak point (29).

Revendications

1. Court-circuiteur (23) pour un dispositif de protection contre les arcs de lumière parasitaire, destiné à être utilisé dans des installations pour la distribution de l'énergie électrique, avec un élément sous pression (6), des rails de connexion (3), un rail de raccord (2) et un piston court-circuiteur (5) entraîné par l'élément sous pression, pour la liaison électrique des rails de connexion avec le rail de raccord, le piston court-circuiteur (5) étant guidé et maintenu dans un rail de raccord (2) et un générateur de gaz (6) en tant qu'élément sous pression étant incorporé dans un élément de maintien (7) en matériau isolant présentant un volume préliminaire (31) et l'élément de maintien (7) étant relié avec le rail de raccord (2).

2. Court-circuiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston court-circuiteur (5) est maintenu sur l'une des extrémités par l'élément de maintien (7) et sur l'autre extrémité par un élément de centrage (1) en matériau isolant, l'élément de centrage (1) étant disposé entre le rail de raccord (2) et l'un des rails de connexion (3).

3. Court-circuiteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de centrage est constitué d'une douille (11), d'une membrane isolante (4) avec un point de rupture théorique et d'une collerette isolante, moulée en direction radiale vers l'extérieur sur la douille (11).

4. Court-circuiteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume préliminaire (31) est d'environ 1 cm³ et la pression de gaz dans le générateur de gaz (6) est d'au moins 300 bars.

5. Court-circuiteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le court-circuiteur (23) est muni d'au moins un élément de centrage (1) en matériau isolant pour le centrage d'un rail de connexion (3) avec un rail de raccord (2) et en ce que l'élément de centrage (1) est muni d'une membrane isolante (4), qui lors de l'allumage de l'élément sous pression (6) est traversée par l'élément court-circuiteur (5).

6. Court-circuiteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un film isolant (27) muni d'un trou de film qui est plus grand que le diamètre du piston court-circuiteur (5) et dans lequel l'élément de centrage (1) peut être inséré, est disposé entre le rail de connexion (3) et le rail de raccord (2).

7. Court-circuiteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de centrage (1) est constitué d'une douille annulaire (11) qui est plus grande que le diamètre du piston court-circuiteur (5), en ce que l'élément de centrage (1) est muni d'une collerette isolante, moulée en direction radiale vers l'extérieur sur la douille (11).

8. Court-circuiteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane isolante (4) est munie d'un point de rupture théorique (29).

Zeichnung