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