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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Derartige
elektrische Schalter sind Leitungsschutzschalter, Motorschutzschalter
und der Gleichen, die dazu dienen, im Störungsfall elektrische Leitungen,
die mit Überströmen hoher
Stromstärke (Kurzschlussströme) belastet
sind, vom speisenden Netz zu trennen. Die Leitungsschutzschalter
besitzen hierzu eine Kontaktstelle mit einem festen und einem beweglichen
Kontaktstück,
wogegen bei Motorschutzschaltern häufig eine Doppelkontaktstelle
vorgesehen ist, mit zwei feststehenden und zwei beweglichen Kontaktstücken, welch
letztere an einer Kontaktbrücke
angebracht sind, mit der die beiden feststehenden Kontaktstücke überbrückt werden
können.
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Beim Öffnen der
Kontaktstellen, das heißt beim
Abheben der beweglichen Kontaktstücke von den feststehenden Kontaktstücken, entsteht
bei jeder Kontaktstelle ein Schaltlichtbogen, welcher in einer hierfür vorgesehen
Löscheinrichtung
gelöscht
wird. Der unmittelbar beim Ausschalten entstehende Lichtbogen kommutiert
auf Lichtbogenleitschienen und läuft
in ein Lichtbogenlöschblechpaket
ein, in dem der Lichtbogen in kürzere
Teillichtbögen
unterteilt wird, wodurch eine hohe Lichtbogenspannung zur Strombegrenzung
erzeugt wird, so dass der Lichtbogen erlischt. Je höher die
Zahl der Bleche des Lichtbogenlöschpaketes
ist, desto größer wird
die Lichtbogenspannung.
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Die
Lichtbogenlöschblechpakete
bestehen im Allgemeinen aus einer bestimmten Anzahl von Löschblechen
aus ferromagnetischem Stahl, die durch ein isolierendes Halteelement
oder durch isolierende Halteelemente auf Abstand zueinander gehalten
sind.
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Dass
die Lichtbogenlöschbleche
in bestimmter Weise ausgebildete Einlaufschlitze aufweisen, ist hier
für die
Erfindung nicht von Bedeutung.
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Als
Halteelemente, mit denen die Lichtbogenlöschbleche auf Abstand zueinander
gehalten sind, werden Pressspanstreifen eingesetzt oder im Falle
einer aufwendigen Ausgestaltung eine 3-lagige Materialkombination
aus einem synthetischen aromatischen polyammidpolymer und Akadur.
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Darüber hinaus
besteht auch die Möglichkeit,
die Lichtbogenlöschblechpakete
selbst mit einem Kunststoffmaterial zu beschichten, wodurch der Lichtbogenfußpunkt im
Löschblechpaket
stabilisiert wird.
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Darüber hinaus
gibt es Löschblechpakete, die
durch Seitenstreifen aus oben genannten Materialien gehalten werden;
zusätzlich
kann auch eine so genannte Abluftmaske, das ist eine an der Hinterseite des
Lichtbogenlöschblechpaketes
angeordnete Abdeckung mit Schlitzen, vorgesehen werden, und es gibt
darüber
hinaus auch komplett ummantelte Lichtbogenlöschblechpakete.
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Die
Verwendung von Pressspan, insbesondere die mit einer Pressspanfolie
ummantelte Bauform ist bezüglich
Herstellung der Lichtbogenlöschkammer
und Montage in einem Leitungsschutzschalter oder Motorschutzschalter
die wirtschaftlichste Bauform. Wegen des preisgünstigen Materials Pressspan
sind die Materialkosten entsprechend niedrig. Da die einzelnen Bauteile
des Löschblechpaketes
sehr robust sind, können
die Zuführung
und Montage der Teile als unproblematisch eingestuft werden. Entsprechend
reproduzierbar ist auch die Gerätequalität.
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Bei
einigen Ausführungsformen
von Vorkammern, die zwischen der Kontaktstelle und dem eigentlichen
Lichtbogenlöschblechpaket
liegen, sind Materialien vorgesehen, die bei Auftreten des Lichtbogens
durch den Lichtbogen teilweise vergasen, wodurch der Gasdruck auf
den Lichtbogen erhöht und
das Einlaufen in die Lichtbogenlöschkammer
beschleunigt wird.
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Da
Pressspan kein gasendes Material ist, ist das mit Pressspan zusammengehaltene
Lichtbogenlöschblechpaket
hinsichtlich der Abschaltleistung und des Nennstrombereiches nur
begrenzt einsetzbar.
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Thermisch
höher beanspruchte
Systeme können
auf Konstruktionen mit Seitenstreifenmaterial aus Akadur und dem
synthetischen aromatischen Polyamidpolymer (das unter der Marke „Nomex” vertrieben
wird) zurückgreifen,
wobei diese Materialkombination aus Akadur, Nomex und Akadur als
3-lagiger Streifen sehr kostenintensiv ist.
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Darüber hinaus
ist bei diesem Material festzustellen, dass sich das Kunststoffband
zur Herstellung einer Kunststoffplatte, die auf eines der Lichtbogenlöschbleche
oder auf mehrere aufgesetzt werden kann, zu einer Säbelform
verformt, was die Herstellung problematisch macht. Der Verbindungsprozess zwischen
dem Seitenstreifen und der Kunststoffplatte ist ebenfalls schwierig,
da von der labilen Kunststoffplatte die erforderlichen Kräfte beim
Verbindungsprozess nicht aufgenommen werden können. Dies führt dann
dazu, dass gelegentlich Lichtbogenlöschblechpakete ohne oder mit
ungenügend
befestigten Platten in die Endmontage gelangen.
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Benutzt
man zusätzlich
die mit Schlitzen versehene Abdeckung an der hinteren Seite des
Löschblechpaketes,
so ist ein zusätzliches
Bauteil bei der Montage zu verarbeiten, was entsprechend hergestellt
und manuell montiert werden muss, bevor das Lichtbogenlöschblechpaket
montiert werden kann, weil eine solche Abluftmaske in einem Rüttler bei
der Montage nicht verarbeitet werden kann, so dass hier ein manueller
Zwischenschritt erforderlich ist, der das Lichtbogenlöschblechpaket
verteuert.
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Die
DE 92 11 129 U1 zeigt
einen elektrischen Schalter mit einer Kontaktstelle und einem dieser
zugeordneten Lichtbogenlöschblechpaket,
dessen Löschbleche
mit einem Halteelement aus Thermoplast zusammengehalten sind.
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Die
EP 663 679 B1 beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung einer Schmelzsicherung, bei dem der Schmelzkörper aus
strahlenvernetztem Thermoplast besteht und nach der Strahlenvernetzung
mit weiteren Bauteilen zusammengefügt wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein elektrisches Schaltgerät der Eingangs genannten Art
zu schaffen, bei dem die Herstellung des Lichtbogenlöschblechpaketes
vereinfacht und auch mechanisierbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Halteelemente aus einem Thermoplast hergestellt sind, der
nach der Montage strahlend vernetzt wird.
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Strahlenvernetzte
Thermoplaste sind als solche bekannt, siehe PTS-Technik, PTS-Marketing, Strahlenvernetzung,
Mai 2002 der Firma PTS (Plastiktechnologieservice), Hautschenmühle 3, 91587 Adelshofen.
Danach werden thermoplastische Werkstoffe durch Elektronenstrahlen
oder Kobalt 60 (Gammastrahlen) unabhängig vom Formgebungsprozess
vernetzt, wobei die Vernetzung durch die Strahlungsdosis eingestellt
werden kann. In vielen Fällen
kann auch ein Vernetzungsverstärker
eingesetzt werden. Durch die Strahlenvernetzung lassen sich gewisse
Haupteigenschaften verbessern, siehe genannte Druckschrift, Seite
4, Punkt 2.
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Dadurch
werden die thermischen Einsatzgrenzen von preiswerten Standard – und technischen Thermoplasten,
zum Beispiel DE, PT, PA 6, PA 6.6, TBT, erweitert und die Medienbeständigkeit
hoch erhöht.
Durch die Elektronenbestrahlung werden vor allem die amorphen Anteile
von teilkristallinen Thermoplasten vernetzt, was zu einer Änderung
des molekularen Aufbaus und einem Anstieg des Vernetzungsgrades
führt.
Daraus folgen eine erhöhte
Wärmeformbeständigkeit,
verbesserte Festigkeits- und Kriecheigenschaften sowie eine verringerte
thermische Ausdehnung. Auch die Verschleißfestigkeit und die Spannungsrissbeständigkeit
werden signifikant erhöht.
Darüber
hinaus wird auch eine Faser-Matrixanhaftung sowie eine Kunststoff-Kunstoff-Verbundfestigkeit
verbessert.
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Aufgrund
der Strahlenvernetzung kann das Material nicht mehr schmelzen; die
Formbeständigkeit
garantiert ein gleichmäßigeres
Verhalten bei der Kurzschlussabschaltung und zusätzlich wird durch die Ausgasung
des Thermoplastes der Gasdruck erhöht und damit auch die Lichtbogenspannung
zwischen den einzelnen Löschblechen.
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Auch
wenn eine so genannte Abluftmaske oder eine vollständige Ummantelung
des Lichtbogenlöschblechpaketes
vorgenommen wird, kann hierzu strahlenvernetzter Thermoplast verwendet werden,
in dem das Lichtbogenlöschblechpaket
zunächst
mit dem Thermoplast ummantelt und die Lichtbogenlöschbleche
fixiert werden und danach das Thermoplast, dem gegebenenfalls auch
ein Additiv zur Erhöhung
der Strahlenvernet zung zu gefügt worden
ist, durch Bestrahlung mit Gammastrahlen oder Elektronenstrahlen
vernetzt wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Anhand
der Zeichnung, in der 7 Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und
beschrieben werden.
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Es
zeigen
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1 eine
Seitenansicht eines Lichtbogenlöschblechpaketes,
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2 eine
Aufsicht auf das Lichtbogenlöschblechpaket
gemäß 1,
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3 bis 5 eine
zweite Ausführungsform
eines Lichtbogenlöschblechpaketes,
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6 die
abgewickelte Ummantelung für das
Lichtbogenlöschblechpaket
gemäß den 3 bis 5
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7 und 8 eine
dritte Ausführungsform
eines Lichtbogenlöschblechpaketes
in Rück- und
Seitenansicht,
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9 die
Abwicklung der Umhüllung
oder Ummantelung des Lichtbogenlöschblechpaket
gemäß 7 und 8,
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10 eine
Seitenansicht auf eine vierte Ausführungsform eines Lichtbogenlöschblechpaketes,
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11 eine
Abwicklung der Ummantelung für
das Blechpaket gemäß 10,
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12 eine
Seitenansicht eines fünften
Ausführungsbeispieles
eines Lichtbogenlöschblechpaketes,
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13 eine
Abwicklung der Ummantelung für
das Lichtbogenlöschpaket
gemäß 12,
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14 und 15 eine
Seitenansicht und Aufsicht auf eine sechste oder siebte Ausführungsform
eines Lichtbogenlöschblechpaketes,
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16 eine
Abwicklung der Umhüllung
des Lichtbogenlöschblechpaketes
gemäß 14 und 15 und
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17 eine
Abwicklung einer Teilummantelung für eine siebte Ausführungsform
eines Lichtbogenlöschblechpaketes.
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Wie
ein Lichtbogenlöschpaket
in einen Leitungsschutzschalter oder Motorschutzschalter eingebaut
ist, ist für
die Erfindung nicht von Bedeutung. Wesentlich ist lediglich, dass
das Lichtbogenlöschblechpaket
in besonderer Weise aufgebaut ist.
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Die 1 und 2 zeigen
ein Lichtbogenlöschblechpaket 10 mit
insgesamt elf Löschblechen, von
denen lediglich das Löschblech 11 mit
der Bezugsziffer versehen ist. Wie aus 2 ersichtlich
ist, besitzt jedes Löschblech
eine rechteckige Form mit einer Platte 12 und zwei vorspringenden
Armen 13 und 14, die zwischen sich einen V-förmigen Schlitz 15 bilden.
Dieser Schlitz 15 kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet
sein, wie beispielsweise auch aus der 5 ersichtlich
ist. Der Lichtbogen läuft
gemäß Pfeilrichtung
L in den Schlitz ein, wird im Lichtbogenlöschblechpaket 10 in
eine der Anzahl der Löschbleche 11 entsprechende
Anzahl von Teillichtbögen
unterteilt, wodurch, wie Eingangs erwähnt, die Lichtbogenspannung
und damit die Strombegrenzung erhöht und verbessert wird. Im
Bereich des Schlitzes besitzt jedes Löschblech 11 beidseitig
je eine Ausnehmung 18, 19, an deren Grund Zapfen 20, 21, 22 angeformt
sind, die in Löcher 23, 24, 25 von
beidseitig angeordneten Haltestreifen 26 und 27 eingedrückt werden.
Dadurch stehen die Zapfen 20, 21 und 22 über die
Außenfläche der
Haltestreifen 26, 27 hinaus.
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Diese
Haltestreifen sind erfindungsgemäß aus Thermoplast
mit Strahlenvernetzung hergestellt; es ist die einfachste Ausführung bei
der beim Stand der Technik auch Pressspanstreifen verwendet worden
sind.
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Die 3 zeigt
ein Lichtbogenlöschblechpaket 30,
welches mit einer Ummantelung 31 versehen ist, welche Ummantelung
in der 6 abgewickelt dargestellt ist. Die Ummantelung
besitzt einen mittleren Bereich 32, der den Umfangskanten
der Bleche 33 angepasst ist, wobei dieser Abschnitt 32 eine
Aussparung 34 besitzt, die den Schlitz 35 des
Bleches 33 umgibt; dabei besitzt die Aussparung 34 eine
kreisförmige
Erweiterung 36, an dem sich ein parallel zu den Innenkanten
des Schlitzes 35 verlaufende etwa V-förmige
Erweiterungen 37 anschließen. Der Schlitz 34 ist,
wie gesagt, angepasst an den Schlitz 35; bei der Ausführung der 1 und 2 würde der Schlitz 34 an
den Schlitz 15 des Löschbleches 11 angepasst
sein.
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Der
mittlere Bereich 32 oder zentrale Abschnitt ist dort, wo
die Längskanten
des Lichtbogenlöschbleches 33 verlaufen,
mit je einem Filmscharnier 38, 39 mit je einem
Halteabschnitt 40, 41 verbunden, in welchen Halteabschnitten
Löcher 42 vorgesehen
sind, in die ähnlich
wie bei dem Löschblech 11 in den 4 bis 6 nicht
gezeigte Zapfen eingreifen, so dass die Halteabschnitte 40, 41 am
Löschblechpaket 30 festgehalten
beziehungsweise die einzelnen Löschbleche
auf Abstand zueinander gehalten sind. Die Ummantelung 31 besteht
aus Thermoplast, welcher nach Montage strahlenvernetzt wird.
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Bei
der Ausführung
gemäß den 7 bis 9 ist
eine Ummantelung 70 (in 9 in Abwicklung
gezeigt) vorgesehen, die einen mittleren Abschnitt 71 aufweist,
dessen Umfangskonturen dem hinteren Bereich des Lichtbogenlöschblechpaketes entsprechen.
Der mittlere Abschnitt 71 besitzt Abluftöffnungen
oder Schlitze 72, 73, und dient zum Abdecken der
hinteren Seite des Lichtbogenlöschblechpaketes. Über beidseitig
angeordnete Filmscharniere 74, 75 sind Halteabschnitte 76, 77 angeformt,
die den Halteabschnitten 40, 41 entsprechen. Auch
diese besitzen Löcher 78,
in die entsprechende Zapfen an den Löschblechen eingreifen.
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Die 10 zeigt
eine Seitenansicht und die 11 zeigt
die abgewickelte Ummantelung für
ein Lichtbogenlöschblechpaket 100 mit
einer zentralen Platte 101, die dem mittleren Bereich 32,
der Ausführung
gemäß 3 entspricht.
An dieser zentralen Platte 101 sind über je ein Filmscharnier 102, 103 Halteabschnitte 104, 105 angeschlossen,
die den Halteelemente oder Haltestreifen 26, 27 entsprechen und
mit Löchern 106 versehen
sind, so dass sie mit den Zapfen 107, 108 an den
Löschblechen
verbunden werden können.
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Die
Fixierung der Löschbleche 109 erfolgt mittels
der Halteabschnitte 104 und 105; die Platte 101 ist
in einem Abstand von dem oberen Löschblech 109 angeordnet,
der dem Abstand der einzelnen Lichtbogenlöschbleche voneinander entspricht.
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Bei
der Ausführung
gemäß den 12 und 13 ist
eine Abdeckung 120 vorgesehen, die einen zentralen Abschnitt 121 aufweist,
an dem an zwei parallel zueinander verlaufenden Kanten 122, 123 über Filmscharniere 124, 125 den
Haltestreifen 104 und 105 entsprechende Haltestreifen 126 und 127 angeformt
sind, die, wie aus 12 ersichtlich ist, in der Weise
an den Seitenkanten der Löschbleche 128 angeordnet
sind, ähnlich
wie in 1, 2; und 11 dargestellt
ist. An einer senkrecht zu den beiden Kanten 122 und 123 verlaufenden Kante
der Platte 121 ist über
ein Filmscharnier 129 eine Abdeckung 130 (Abluftmaske)
angeformt, die Schlitze 131 aufweist, welche den Schlitzen 72, 73 entspricht
und die die Rückseite
des Lichtbogenlöschblechpaketes
abdeckt.
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Die 16 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Ummantelung in abgewickeltem Zustand. Diese Ummantelung 160 besitzt
einen zentralen Abschnitt 161, der dem Abschnitt 101 der 11 entspricht.
An den beiden Längsseitenkanten 162, 163 sind über je ein
Filmscharnier Halteabschnitte 164 und 165 angeformt,
die den Halteabschnitten 40, 41 entsprechen.
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An
der dem Schlitz 166 entgegengesetzt liegende Kante der
Abdeckplatte 161 ist ein Abdeckabschnitt 167 über ein
Filmscharnier 168 angeformt. Wie aus der 14 und 15 ersichtlich,
befinden sich die Halteabschnitte 164 und 165 beidseitig
zu dem Löschblechpaket,
wobei der hintere Abdeckabschnitt 167 die hintere Seite
des Lichtbogenlöschblechpaketes
abdeckt. Der Abdeckabschnitt 167 ist mit Schlitzen 169, 170 versehen,
wie der Abdeckabschnitt 130 der 13 oder 71 der 9.
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Die 17 zeigt
eine weitere Ausgestaltung einer Ummantelung, ebenfalls in abgewickelten
Zustand. Die Ummantelung 170 besitzt einen Zentralabschnitt 171,
der einen Schlitz 172 aufweist und insoweit dem Abschnitt 101, 161 entspricht. Über Filmscharniere 173 und 174 sind
an den in Lichtbogenlaufrichtung verlaufenden Seitenkanten Halteelemente 175 und 176 angeformt,
welche den Haltestreifen 104, 105 beziehungsweise
den Haltestreifen 26, 27 entsprechen. An der senkrecht
zu den beiden Längskanten
verlaufenden rückwärtigen Kante 177 schließt sich
ein Filmscharnier 178 an, über welches ein Abdeckabschnitt 179,
der Schlitze 180 enthält, anschließt. Dieser
Abdeckabschnitt entspricht dem Abdeckabschnitt 167 der 16 oder 130 der 13.
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Wenn
alle diese Ummantelungen montiert sind, das heißt am Löschblechpaket fixiert sind,
so dass auch die Löschbleche
zueinander gehalten sind, dann wird der thermoplastische Kunststoff
einer Strahlvernetzung unterzogen wie Eingangs erwähnt.