Lichtbogenloescheinrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für ein- oder mehrpolige Niederspannungs-Schaltgeräte, wie Schutzschalter oder Schütze. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Löschleistung von Lichtbogenlöscheinrichtungen für solche Geräte weiter zu erhöhen. Die Erfindung besteht aus der Angabe einer Lichtbogenlöscheinrichtung, die aus mehreren, zu einem Löschblechpaket zusammengefassten Löschblechen, die zwischen seitlichen Halterungen beabstandet gestapelt sind, besteht, wobei wenigstens ein Teil der Löschbleche in Ihrer Querschnittsgeometrie der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks angepasst sind, so dass die Lichtbogenlöschwirkung optimiert wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für ein- oder mehrpolige Niederspannungs-Schaltgeräte, wie Schutzschalter oder Schütze.

[0002] Aus der Druckschrift DE 197 35 522 C1 ist eine Lichtbogenlöscheinrichtung bekannt, die aus mehreren, zu einem Löschbleckpaket zusammengefassten Löschblechen besteht, die zwischen seitlichen Halterungen beabstandet gestapelt sind. Die ebene Oberflächen aufweisenden Löschbleche bestehen aus ferromagnetischem Werkstoff und sind mit einem nasenförmigen, meist mittig angeordneten Ausschnitt ausgestattet. Die Löschbleche besitzen üblicherweise eine Materialstärke von 0,5 bis 3 mm. Im Falle der Entstehung eines Lichtbogens wird dieser dadurch gelöscht, dass er durch die entstehenden Magnetkräfte in das System der Löschbleche hineingetrieben wird. In diesen Lichtbogenlöscheinrichtungen wird der Bogen in verhältnismäßig kurze Teillichtbögen aufgeteilt. Die Berührung mit den kalten Blechen führt zum Wärmeentzug aus der Bogensäule und damit zur Verschlechterung der Leitfähigkeit des Plasmas. Hiergegen versucht sich der Bogen durch radiale Zusammenziehung und damit Erhöhung der Stromdichte und Temperatur sowie eine dementsprechend höhere Leitfähigkeit der Säule zu wehren. Zunächst wölbt er sich um die einzelnen Bleche herum, während die freiliegenden Säulenabschnitte sich bewegen können. Das dauert so lange, bis der um eine Unterkante liegende Bogenabschnitt einen Spannungsabfall hat, der größer ist als der, den er braucht, wenn er zwischen den Blechen steht. Dann bilden sich Teillichtbögen und die Kräfte, die ihn auf das Blechpaket zutrieben, treiben ihn hinein. Stärkere Kühlung erhöht den Spannungsbedarf der Bogensäule bei gleichzeitig sinkendem Strom. Die Kühlwirkung der Bleche ist durch ihre Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität gegeben.

[0003] Aus der Druckschrift DE 102 47 378 A1 ist eine hinsichtlich der Lichtbogenlöschwirkung optimierte Lichtbogenlöscheinrichtung für Niederspannungsschaltgeräte bekannt, wobei die Lichtbogenlöschbleche oberflächenvergrößernde Strukturierungen aufweisen. Dadurch kann die Kühlwirkung verbessert und bei gleicher Löschkapazität die Anzahl der Bleche verringert werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Löschleistung von Lichtbogenlöscheinrichtungen für Niederspannungs-Schaltgeräte weiter zu erhöhen.

[0004] Ausgehend von einer Lichtbogenlöscheinrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

[0005] Erfindungsgemäß ist zumindest ein Teil der Löschbleche in Ihrer Querschnittsgeometrie der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks angepasst. Diese Stirngeometrie kann komplex ausgeformt sein, d.h. z.B. die Form eines Kreisabschnitts oder eines Vielecks aufweisen. Dadurch kann der Abstand zwischen dem beweglichen Kontaktstück und dem ihm am nächsten liegenden Löschblech minimiert und an jeder Stelle annähernd konstant gehalten werden, wodurch die Gleichmäßigkeit der Kommutierung des Lichtbogens auf das Löschblech maximiert wird. Dadurch wird der Lichtbogen schneller aufgeteilt und insgesamt die Lichtbogenbrenndauer minimiert, die Lichtbogenlöschung bei gleichzeitiger Minimierung des benötigten Volumens für die Lichtbogenlöscheinrichtung optimiert. Letztendlich kann dadurch auch die Materialstärke der Kontakte minimiert werden, was einen erheblichen Einspareffekt zur Folge hat.

[0006] Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, an einem Ende senkrecht zu der Ebene, in der die Bleche die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, mindestens eine Aussparung anzubringen. Dadurch wird ein schneller Druckausgleich zwischen Schaltraum und Lichtbogenlöscheinrichtung erreicht. Auch durch diese Maßnahme kann die Form des zwischen den Blechen aufgeteilten Lichtbogens in einer aus solchen Blechen aufgebauten Lichtbogenlöscheinrichtung weiter in Hinblick auf die Brenndauer optimiert werden.

[0007] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Löschbleche jeweils mindestens eine Durchgangsbohrung senkrecht zu der Ebene, in der die Bleche die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, auf. Diese Maßnahme bewirkt, dass der Lichtbogen unverzüglich bis zum letzten Blech der Lichtbogenlöscheinrichtung läuft und so die maximale Aufteilung und Abkühlung erfährt, wodurch die Löschzeit minimiert wird.

[0008] Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn an den Blechen mindestens eine Prägung an einem Längsrand in der Ebene, in der die Bleche die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, angebracht ist, die bedingt, dass die Bleche auf einer Seite eine Auswölbung zeigen. Weist das Gehäuse der Lichtbogenlöscheinrichtung Nuten auf, in denen die Bleche voneinander beabstandet gestapelt seitlich gehaltert werden können, so können die Bleche bei entsprechender Wahl der Nutenbreiten im Verhältnis zur Blechstärke über diese Auswölbungen fixiert werden.

[0009] Ebenfalls als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Bleche an dem zweiten Ende senkrecht zu der Ebene, in der die Bleche die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, mindestens eine Aussparung aufweisen. Weisen die Bleche zusätzlich in Höhe dieser mindestens einen Aussparung am zweiten Ende der Bleche mindestens eine Vorwölbung am Blechrand in Richtung der Ebene, in der die Bleche die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, auf, so können über diese Maßnahmen eventuelle Breiten- bzw. Tiefentoleranzen der Bleche und der Nuten aufgefangen werden, da der zwischen der mindestens einen Aussparung und dem Blechrand verbleibende Blechsteg als Feder wirken kann. Zusätzlich können über diese Vorwölbung die Bleche in den Nuten fixiert werden.

[0010] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das letzte Blech des Blechpakets auf der dem Schaltkontakt entgegen gesetzten Seite um im Wesentlichen 180° gedreht gegenüber den anderen Blechen des Pakets in die seitlichen Halterungen eingesetzt. Dadurch wird der Lichtbogen daran gehindert, sich über dieses letzte Blech hinaus weiter zu bewegen. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die den Kontakten des Schaltgerätes am weitesten entfernt liegende Nut eine größere Nutweite als die anderen Nuten aufweist. Dadurch können die Bleche für alle Positionen im Löschpaket identisch ausgeführt sein, da die Vorwölbungen am Blechrand in Richtung der Ebene, in der die Bleche die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, beim letzten Blech des Blechpakets bei entsprechender Maßabstimmung beim Einführen durch die nahezu gesamte Nuttiefe nicht klemmen. Die Beschreibung bezieht sich auf eine einer komplexen Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks angepassten Löschblechgeomtrie, z.B. in Form von Kreisabschnitten oder Vielecken. Die Erfindung soll aber nicht auf diese Geometrien beschränkt sein. Auch andere Geometrien, wie z.B. Vielzahngeometrien, sind vorstellbar.

[0011] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können den folgenden, anhand von Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen entnommen werden. Es zeigen

Fig. 1:

ein mehrpoliges Niederspannungsschaltgerät, nämlich ein dreipoliges Schütz

Fig. 2:

ein erfindungsgemäßes Löschblech

Fig. 2a:

Ausschnittsvergrößerung aus einem erfindungsgemäßen Löschblech

Fig. 2b:

Ausschnittsvergrößerung aus einem erfindungsgemäßen Löschblech

Fig. 3:

Ausschnitt eines Gehäuses eines Niederspannungsschaltgeräts mit einer erfindungsgemäßen Lichtbogenlöscheinrichtung

[0012] In Fig. 1 ist ein mehrpoliges Niederspannungsschaltgerät (10), nämlich ein dreipoliges Schütz, zu sehen, bei dem das Geräteoberteil ebenso wie eine Seitenwand des Gehäuses (11) in der Zeichnung zur besseren Veranschaulichung entfernt wurde. Das Gehäuse (11) beherbergt sechs erfindungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtungen (20), die jeweils aus fünf einzelnen Löschblechen (21) bestehen, und jeweils paarweise in den 6 Lichtbogenlöschkammern (22) angeordnet sind. Weiterhin sind in Fig. 1 ein bewegliches Kontaktstück (31), sowie feste Kontaktstücke (32) zu sehen. Wenn das bewegliche Kotaktstück (31) bei vorhandenem Stromfluss von dem festen Kontaktstück (32) abhebt, entsteht ein Lichtbogen. Durch die entstehenden Magnetkräfte wird der Lichtbogen in die Löschkammer (22), bestehend aus einem System von Löschblechen (21), hineingetrieben. In Fig. 1 ist die Querschnittsgeometrie der erfindungsgemäßen Löschbleche (21) zu erkennen. Die Löschbleche (21) sind in ihrer Querschnittsgeometrie erfindungsgemäß der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasst. Dadurch ist der Abstand zwischen dem beweglichen Kontaktstück (31) und dem ihm am nächsten liegenden Löschblech (21) minimiert und an jeder Stelle annähernd konstant. Zusätzlich ist zu erkennen, dass das dem beweglichen Kontaktstück (31) am weitesten entfernt gelegene Löschblech (21) um 180° gedreht eingebaut wurde, siehe hierzu auch Fig. 3.

[0013] In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Löschblech (21) zu sehen. An einem Ende des Löschblechs (21) senkrecht zu der Ebene, in der die Löschbleche (21) die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, befinden sich erste Aussparungen (23). Weiterhin weist das Löschblech (21) eine Durchgangsbohrung (24) senkrecht zu der Ebene, in der die Löschbleche die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, auf. An einem Längsrand in der Ebene, in der die Löschbleche (21) die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, sind Prägungen (25) zu erkennen, siehe auch Ausschnittsvergrößerung in Fig. 2b. Diese Prägungen (25) bedingen, dass das Löschblech (21) auf der der Prägung (25) gegenüberliegenden Blechseite eine Auswölbung (26) bildet. Das Löschblech (21) weist an dem zweiten Ende senkrecht zu der Ebene, in der die Löschbleche (21) die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, zwei weitere, zweite Aussparungen (27) auf. Das Löschblech (21) weist zusätzlich in Höhe dieser zweiten Aussparung (27) eine Vorwölbung (28) am Blechrand in Richtung der Ebene, in der die Bleche (21) die der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasste Querschnittsgeometrie aufweisen, auf, siehe auch Ausschnittsvergrößerung in Fig. 2b. Der zwischen der zweiten Aussparung (27) und dem Blechrand, an dem sich die Vorwölbung (28) befindet, verbleibende Blechsteg (29) kann als Feder wirken und so eventuelle Breiten- bzw. Tiefentoleranzen der Löschbleche (21) und der Nuten (12) (siehe Fig. 3) auffangen.

[0014] In Fig. 3 ist ein Ausschnitt des Gehäuses (11) mit einer erfindungsgemäßen Lichtbogenlöscheinrichtung (20) zu erkennen. Weiterhin erkennt man auf der Innenseite der dargestellten Wand des Gehäuses (11) Nuten (12), in denen die Löschbleche (21) voneinander beabstandet gestapelt seitlich gehaltert sind. Die Breiten der Nuten (12) sind im Verhältnis zur Blechstärke der Löschbleche (21) so gewählt, dass die Löschbleche (21) über die Auswölbungen (26) in den Nuten (12) fixiert werden.

Bezugszeichenliste

[0015] 

10

mehrpoliges Niederspannungsschaltgerät

11

Gehäuse

12

Nut

20

Lichtbogenlöscheinrichtung

21

Löschblech

22

Lichtbogenlöschkammer

23

1. Aussparung

24

Durchgangsbohrung

25

Prägung

26

Auswölbung

27

2. Aussparung

28

Vorwölbung

29

Blechsteg

31

bewegliches Kontaktstück

32

festes Kontaktstück

Ansprüche

1. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) für den Einsatz in ein- oder mehrpoligen Niederspannungs-Schaltgeräten mit einem Kontaktapparat aufweisend mindestens ein bewegliches Kontaktstück (31), wobei die Lichtbogenlöscheinrichtung (20) aus mehreren, zu einem Löschblechpaket zusammengefassten Löschblechen (21), die zwischen seitlichen Halterungen beabstandet gestapelt sind, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Löschbleche (21) in Ihrer Querschnittsgeometrie der komplexen Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasst sind, so dass die Lichtbogenlöschwirkung optimiert wird.

2. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexe Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) trapezförmig ausgestaltet ist.

3. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexe Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) aus einer Vielzahngeometrie besteht.

4. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexe Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) aus einem Kreisbogen besteht.

5. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschbleche(21) an einem ersten Ende senkrecht zu der Ebene, in der die Querschnittsgeometrie der Bleche (21) der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasst ist, mindestens eine Aussparung (23) aufweisen.

6. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschbleche (21) auch an dem zweiten Ende senkrecht zu der Ebene, in der die Querschnittsgeometrie der Bleche (21) der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasst ist, mindestens eine Aussparung (27) aufweisen.

7. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschbleche (21) in Höhe der mindestens einen Aussparung (27) am zweiten Ende senkrecht zu der Ebene, in der die Querschnittsgeometrie der Bleche der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasst ist, mindestens eine Vorwölbung (28) am Blechrand in Richtung der Ebene, in der die Querschnittsgeometrie der Bleche (21) der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasst ist, aufweisen.

8. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschbleche (21) jeweils mindestens eine Durchgangsbohrung (24) senkrecht zu der Ebene, in der die Querschnittsgeometrie der Bleche (21) der Stirngeometrie des beweglichen Kontaktstücks (31) angepasst ist, aufweisen.

9. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschbleche (21) jeweils mindestens eine Prägung (25) an einem Längsrand aufweisen, die bedingt, dass die Bleche auf einer Seite eine Auswölbung (26) aufweisen.

10. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) der Lichtbogenlöscheinrichtung (20) Nuten (12) aufweist, in denen die Bleche (21) voneinander beabstandet gestapelt werden können, so dass die Bleche über die Vorwölbungen (26) fixiert werden.

11. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das letzte Blech (21) des Blechpakets auf der dem beweglichen Kontaktstück (31) entgegen gesetzten Seite um im Wesentlichen 180° gedreht gegenüber den anderen Blechen (21) des Pakets in die seitlichen Halterungen eingesetzt ist.

12. Lichtbogenlöscheinrichtung (20) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dem beweglichen Kontaktstück (31) am weitesten entfernt liegende Nut (12) eine größere Nutweite als die anderen Nuten (12) aufweist.

Zeichnung