DE102009056190B3 - Arc quenching device and switching device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung (1) für ein elektrisches Installationsschaltgerät (100) sowie ein solches Installationsschaltgerät, umfassend eine Lichtbogenlöschkammer (2), in der ein Löschblechpaket (3) mit parallel zueinander gestapelten Löschblechen (4) angeordnet ist, wobei die Löschbleche (4) in Stapelrichtung voneinander beabstandet gehalten sind, und mit einer Lichtbogenkammer-Abschlusswand (5), die von Entlüftungsöffnungen (6, 6') durchbrochen ist, welche in dem Löschblechzwischenraum zwischen benachbarten Löschblechen (4) angeordnet sind. Es ist eine Trennwand (7) vorhanden, die den aus den Entlüftungsöffnungen (6, 6') austretenden Abluftstrom in einen ersten und einen zweiten Teil-Abluftstrom (8, 9) aufteilt, wobei die Teil-Abluftströme (8, 9) in gegenläufige Richtungen verlaufen.The invention relates to an arc quenching device (1) for an electrical service switching device (100) and such a service switching device, comprising an arc extinguishing chamber (2) in which a splitter stack (3) is arranged with quenching plates (4) stacked parallel to each other, wherein the quenching plates (4 ) are held spaced apart in the stacking direction, and with an arc chamber end wall (5) pierced by vent openings (6, 6 ') disposed in the splitter gap between adjacent quenching plates (4). There is a partition wall (7), which divides the exhaust air flow emerging from the ventilation openings (6, 6 ') into a first and a second partial exhaust air stream (8, 9), the partial exhaust air streams (8, 9) being in opposite directions Directions.
Description
Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für ein elektrisches Installationsschaltgerät, beispielsweise für einen Leitungsschutzschalter, umfassend eine Lichtbogenlöschkammer, in der ein Löschblechpaket mit parallel zueinander gestapelten Löschblechen angeordnet ist, wobei die Löschbleche in Stapelrichtung voneinander beabstandet gehalten sind, und mit einer Lichtbogenkammer-Abschlusswand, die von Entlüftungsöffnungen durchbrochen ist, welche in dem Löschblechzwischenraum zwischen benachbarten Löschblechen angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arc quenching device for an electrical installation switching device, for example for a circuit breaker, comprising an arc extinguishing chamber in which a splitter stack is arranged with parallel stacked quenching plates, the quenching plates are held spaced apart in the stacking direction, and with an arc chamber end wall of Vent openings is broken, which are arranged in the splitter plate gap between adjacent quenching plates, according to the preamble of
Die Erfindung betrifft weiterhin ein elektrisches Installationsschaltgerät, beispielsweise einen Leitungsschutzschalter, mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung, umfassend eine Lichtbogenlöschkammer, in der ein Löschblechpaket mit parallel zueinander gestapelten Löschblechen angeordnet ist, wobei die Löschbleche in Stapelrichtung voneinander beabstandet gehalten sind, und mit einer Lichtbogenkammer-Abschlusswand, die von Entlüftungsöffnungen durchbrochen ist, welche in dem Löschblechzwischenraum zwischen benachbarten Löschblechen angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4. Ein solches elektrische Installationsschaltgerät hat üblicherweise ein Isolierstoffgehäuse, welches eine Front- oder Bedienseite, eine Rück- oder Befestigungsseite, Schmal- oder Anschlussseiten und Breitseiten aufweist und welches aus wenigstens zwei Gehäuseteilen zusammengesetzt ist. Nach der Art, wo die Schnittebene der beiden Gehäusehälften verläuft, unterscheidet man Gehäuse in Schalenbauweise – hier verläuft die Schnittebene parallel zu den Breitseiten – und in Sockelbauweise – hier verläuft die Schnittebene senkrecht zu den Breitseiten.The invention further relates to an electrical installation switching device, such as a circuit breaker, with an arc quenching device, comprising an arc extinguishing chamber in which a splitter stack is arranged with parallel stacked quenching plates, the quenching plates are held spaced apart in the stacking direction, and with an arc chamber end wall, the broken through by ventilation openings, which are arranged in the splitter plate gap between adjacent quenching plates, according to the preamble of
Die Erfindung betrifft also eine Lichtbogenlöscheinrichtung beispielsweise für Leitungsschutzschalter oder andere elektrische Geräte, bei denen Lichtbögen zwischen voneinander beabstandeten oder beabstandbaren Kontakten auftreten können. Beispielsweise bei einem Leitungsschutzschalter entsteht im Fall eines Kurzschluss bedingten Auslösevorgangs oder eines manuellen Auslösens unter Last gegebenenfalls ein Lichtbogen zwischen zwei sich hierbei trennenden Kontakten, der zu deren Zerstörung oder Beschädigung führen könnte. Aus diesem Grund sieht der Stand der Technik eine Lichtbogen-Löscheinrichtung vor.Thus, the invention relates to an arc quenching device, for example, for circuit breaker or other electrical equipment in which arcs can occur between spaced or spaced contacts. For example, in the case of a miniature circuit breaker, in the case of a short circuit-related tripping operation or a manual tripping under load, an arc may possibly occur between two contacts that separate in this case, which could lead to their destruction or damage. For this reason, the prior art provides an arc extinguishing device.
Die
Die
Die
Die Lichtbogenlöschgase enthalten ionisierte Bestandteile, wodurch es bei bekannten Lichtbogenlöscheinrichtungen insbesondere bei hohen Kurzschlussströmen im Ableitbereich der Lichtbogenlöschgase zu Überschlägen sowie zu gegenseitiger Beeinflussung kommen kann. Ein Spannungseinbruch bei Kurzschluss und eine herabgesetzte Spannungsfestigkeit können die Folge sein.The arc extinguishing gases contain ionized components, which can cause flashovers and mutual interference in known arc quenching devices, especially at high short-circuit currents in the discharge of the arc extinguishing gases. A voltage drop in the event of a short circuit and a reduced dielectric strength can be the result.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtbogenlöscheinrichtung für ein elektrisches Installationsschaltgerät so zu verbessern, dass eine hohe Funktionssicherheit auch bei hohen Kurzschlusströmen erreicht ist.It is therefore an object of the present invention to improve an arc quenching device for an electrical service switching device so that a high reliability is achieved even at high short-circuit currents.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Installationsschaltgerät zu schaffen, bei dem bezüglich der Abschaltung insbesondere bei hohen Kurzschlussströmen eine hohe Funktionssicherheit erreicht ist.It is a further object of the present invention to provide an electrical service switching device, in which with regard to the shutdown especially at high short-circuit currents high reliability is achieved.
Die Aufgabe wird bezüglich der Lichtbogenlöscheinrichtung gelöst durch eine Lichtbogenlöscheinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. The object is achieved with respect to the arc quenching device by an arc quenching device having the features of
Bezüglich des Installationsschaltgerätes wird die Aufgabe gelöst durch ein Installationsschaltgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 4.With regard to the service switching device, the object is achieved by an installation switching device having the features of
Erfindungsgemäß also ist eine Trennwand vorhanden, die den aus den Entlüftungsöffnungen austretenden Abluftstrom der Lichtbogenlöschgase in einen ersten und einen zweiten Teil-Abluftstrom aufteilt, wobei die Teil-Abluftströme in gegenläufige Richtungen verlaufen. Der Abluftstrom wird dadurch geteilt, jeder der Teil-Abluftströme umfasst ein geringeres Löschgasvolumen als der ungeteilte Strom. Bei der Expansion eines Teilstromes baut sich ein geringerer Gegendruck auf als bei der Expansion des gesamten Abluftstromes. Jeder Teilstrom kann daher schnell expandieren, so dass insgesamt eine schnelle Entlüftung gegeben ist, was für das Abschalten auch bei hohen Kurzschlussströmen günstig ist.Thus, according to the invention, there is a partition which divides the exhaust air flow of the arc extinguishing gases emerging from the ventilation openings into first and second partial exhaust air streams, the partial exhaust air streams extending in opposite directions. The exhaust air flow is thereby divided, each of the partial exhaust air streams comprising a smaller quench gas volume than the undivided stream. When expanding a partial flow, a lower back pressure builds up than in the expansion of the entire exhaust air flow. Each partial flow can therefore expand rapidly, so that a total of fast ventilation is given, which is favorable for switching off even at high short-circuit currents.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Entlüftungsöffnungen über die Höhe der Lichtbogenkammer-Abschlusswand in zwei parallelen Reihen angeordnet, wobei jede Entlüftungsöffnung zu der ihr benachbarten Entlüftungsöffnung versetzt angeordnet und jeweils einer der Reihen zugeordnet ist, und wobei die Trennwand wenigstens teilweise zwischen den beiden Entlüftungsöffnungs-Reihen verläuft. Durch diese Ausführungsform ist erreicht, dass die Entlüftung jedes zweiten Löschblechs nach einer ersten Seite hin, in den ersten Teilstrom hinein, und die Entlüftung der anderen Löschbleche nach der anderen Seite hin, in den zweiten Teilstrom hinein, erfolgt. Bei einem Kurzschluss läuft der Lichtbogen auf den Leitschienen, die den Lichtbogen in die Löschkammer hinführen und als obere und untere Begrenzung des Löschblechstapels dienen, schneller als auf den Löschblechen selbst. Dadurch wird ein hoher Gasdruck am Ende der Löschkammer aufgebaut. Die mittleren Entlüftungsöffnungen können schlechter entlüften. Bei einer erfindungsgemäßen Mittenteilung in zwei parallel zueinander verlaufende Reihen von Entlüftungsöffnungen wird dieser Nachteil verringert, da die Teilung so gestaltet werden kann, dass beide Leitbleche in beide Richtungen entlüften werden können. Ein weiterer Vorteil ist die Vergrößerung des Abstandes derjenigen Entlüftungsöffnungen, die gemeinsam in einen Teilstrom hinein entlüften und die damit verringerte Überschlagsgefahr, da in jeden Abluftkanal nur jeder zweite Blechabstand entlüftet wird.According to a particularly advantageous embodiment, the vent openings are arranged over the height of the arc chamber end wall in two parallel rows, each vent opening being offset from the vent opening adjacent thereto and associated with one of the rows, and wherein the partition wall is at least partially interposed between the two vent openings. Rows runs. By means of this embodiment it is achieved that the venting of every second quenching plate takes place after a first side, into the first partial flow, and the venting of the other quenching plates toward the other side, into the second partial flow. In the event of a short circuit, the arc runs faster on the guide rails, which guide the arc into the quenching chamber and serve as the upper and lower limit of the quenching plate stack, than on the quenching plate itself. This creates a high gas pressure at the end of the quenching chamber. The middle vents may be less venting. In a center division according to the invention in two mutually parallel rows of vents this disadvantage is reduced because the pitch can be designed so that both baffles can be vented in both directions. Another advantage is the increase in the distance of those vents that vent together in a partial flow into it and the resulting reduced risk of rollover, since in each exhaust duct only every second plate spacing is vented.
Als weitere Variante kann die Teilung des Abluftstromes so gestaltet sein, dass der Abluftkanal die Abluft zwischen der Leitschiene und dem ersten, der Leitschiene benachbarten Löschblech in nur einem Abluftkanal führt, oder in beiden Teil-Abluftkanälen, oder jeweils teilweise, beispielsweise hälftig, in jeweils einem der Teil-Abluftkanäle.As a further variant, the division of the exhaust air flow can be designed so that the exhaust air duct leads the exhaust air between the guide rail and the first, the guide rail adjacent splitter plate in only one exhaust duct, or in both partial exhaust ducts, or in each case partially, for example, in half, in each case one of the partial exhaust ducts.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Trennwand einen ersten, zwischen den beiden Entlüftungsöffnungs-Reihen verlaufenden Teilbereich, der senkrecht zur Breitseite der Löschbleche orientiert ist, und einen zweiten und dritten Teilbereich, die jeweils an einem freien Ende des ersten Teilbereichs anschließen und parallel zur Breitseite der Löschbleche orientiert sind. Der erste Teilbereich der Trennwand wird auch als vertikale Trennwand bezeichnet. Er trennt die Abluftströme aus den wechselseitig in zwei Reihen angeordneten Entlüftungsöffnungen. Der zweite und dritte Teilbereich der Trennwand wird auch als erste und zweite horizontale Trennwand bezeichnet. Die horizontalen Trennwände lenken die Abluftströme in dem ersten und zweiten Teil-Abluftkanal in gegenläufige Richtungen. Durch geeignetes Anbringen der zweiten und dritten Teilbereiche der Trennwand kann das Volumenverhältnis der Teil-Abluftströme eingestellt und somit beispielsweise an die Platzverhältnisse in dem Installationsschaltgerät angepasst werden.According to a further advantageous embodiment, the partition wall comprises a first, between the two vent rows extending portion which is oriented perpendicular to the broad side of the quenching plates, and a second and third portion, each at a free end of the first portion connect and parallel to the broad side the quenching plates are oriented. The first portion of the partition is also referred to as a vertical partition. It separates the exhaust air streams from the mutually arranged in two rows vents. The second and third part of the partition is also referred to as the first and second horizontal partition. The horizontal partitions direct the exhaust air streams in the first and second partial exhaust ducts in opposite directions. By suitable attachment of the second and third portions of the partition, the volume ratio of the partial exhaust air streams can be adjusted and thus adapted, for example, to the space in the service switching device.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung leitet die Trennwand den ersten Teil-Abluftstrom in einen der Lichtbogenlöschkammer benachbarten Teilraum im Inneren des Installationsschaltgerätes. Die kann beispielsweise derjenige Teilraum sein, in dem üblicherweise bei einem Leitungsschutzschalter der Magnetauslöser untergebracht ist. Der Teilraum ist groß genug, so dass ein rasches Expandieren des Teil-Abluftstromes ohne störend großen Gegendruckaufbau möglich ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the partition wall directs the first partial exhaust air flow in a subspace adjacent to the arc extinguishing chamber in the interior of the service switching device. This can be, for example, that subspace in which the magnetic release is usually accommodated in a circuit breaker. The subspace is large enough so that a rapid expansion of the partial exhaust air flow is possible without disturbing large back pressure build-up.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung leitet die Trennwand den zweiten Teil-Abluftstrom zu einer nach außen führenden Abluftöffnung in der Gehäusewand. Die Entlüftung des zweiten Teil-Abluftstromes erfolgt somit nach außen, wo genug Platz für eine rasche Expansion zur Verfügung steht.According to an advantageous embodiment of the invention, the partition wall directs the second partial exhaust air flow to an outwardly leading exhaust port in the housing wall. The venting of the second partial exhaust air flow is thus outward, where there is enough space for rapid expansion available.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein strömungsführendes Wandelement im Inneren des Installationsschaltgeräte-Gehäuses vorhanden, das den zweiten Teil-Abluftstrom von dem Innenraum des Installationsschaltgerätes fernhält. Das erfindungsgemäße Wandelement kann eine in der Gehäuseinnenseite befestigte Wand sein, die, wenn das Gehäuse ein Spritzgußteil ist, bei der Herstellung desselben bereits mit angespritzt wird.According to an advantageous embodiment of the invention, a flow-guiding wall element in the interior of the service switching device housing is present, which keeps the second partial exhaust air flow from the interior of the service switching device. The wall element according to the invention may be one in the Be mounted inside the housing, which, when the housing is an injection molded part, is already molded in the manufacture of the same.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung leitet die Abluftöffnung den zweiten Teil-Abluftstrom zu der Schmalseite des Installationsschaltgerätes hin.According to an advantageous embodiment of the invention, the exhaust air opening directs the second partial exhaust air flow to the narrow side of the service switching device.
Die Lichtbogenkammer-Abschlusswand kann durch eine separat einzubringende Abluftplatte realisiert sein, die bei der Montage des Installationsschaltgerätes an die der Lichtbogeneinlaufseite gegenüberliegende Seite des Lichtbogenlöschblechpaketes angesetzt wird, und die die Entlüftungsöffnungen trägt. in einer anderen denkbaren Ausführungsform kann die Lichtbogenkammer-Abschlusswand auch durch eine mit dem Gehäuse verbundene, an der entsprechenden Stelle im Inneren des Gehäuses angebrachten Innenwand realisiert sein, die beispielweise bei der Herstellung des Gehäuses als Spritzgussteil dort mit angespritzt wird. Eine mit Entlüftungsöffnungen durchbrochene Lichtbogenkammer-Abschlusswand kann auch dadurch erzeigt werden, dass bei einem Gehäuse in Schalenbauweise an der Gehäuseinnenseite jeder Gehäusehalbschale eine nach innen weisende Reihe von voneinander beabstandeten Stegen angebracht ist. Beim Zusammensetzen der beiden gehäusehalbschalen zum Gehäuse stoßen die Stege der beiden Reihen dann an ihren freien enden aneinander, wodurch im zusammengebauten Zustand im Inneren des Gehäuses die Struktur einer Wand mit entsprechend herausgebrochenen Entlüftungsöffnungen entsteht.The arc chamber end wall can be realized by a separately introduced exhaust air plate, which is attached during assembly of the service switching device to the arc inlet side opposite side of the arc splitter stack, and carries the vents. In another conceivable embodiment, the arc chamber end wall can also be realized by a connected to the housing, mounted at the corresponding location in the interior of the housing inner wall, which is molded for example in the production of the housing as an injection molded part there. An arc-chamber end wall pierced with vents may also be provided by attaching an inwardly facing row of spaced apart lands to a shell-type housing on the inside of each casing half-shell. When assembling the two housing half-shells to the housing, the webs of the two rows then abut each other at their free ends, whereby in the assembled state inside the housing, the structure of a wall with correspondingly broken out ventilation openings.
Auch die Trennwand kann entweder als integrierter Teil einer separaten Abluftplatte ausgeführt sein, oder die kann als von der Innenseite einer Gehäusehalbschale nach innen hervorstehende, an die Gehäusehalbschale angeformte Wand ausgebildet sein. Auch beliebige denkbare Kombinationen der Realisierungsart „separate Platte” und „wandangeformtes Teil” sind im Rahmen der Realisierung der Erfindung möglich, solange nur im zusammengebauten Zustand des Gehäuses in dessen Innerem die Struktur einer Lichtbogenkammer-Abschlusswand mit einer erfindungsgemäßen Trennwand entstanden ist.Also, the partition may be designed either as an integrated part of a separate exhaust panel, or may be formed as from the inside of a housing half shell inwardly projecting, integrally formed on the housing half wall. Any conceivable combinations of the realization "separate plate" and "wall-formed part" are possible in the context of the realization of the invention, as long as the structure of an arc chamber end wall is formed with a partition wall according to the invention only in the assembled state of the housing in its interior.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and improvements of the invention and further advantages can be taken from the subclaims.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Reference to the drawings, in which an embodiment of the invention is shown, the invention and further advantageous refinements and improvements of the invention will be explained and described in detail.
Es zeigen:Show it:
In den Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Bauteile oder Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.In the figures, identical or equivalent components or elements are designated by the same reference numerals.
Das Lichtbogenlöschblechpaket
In dem Raum
An der der Lichtbogeneinlaufseite
Deutlich erkennbar sind in geringem Abstand zu den beiden seitlichen Längskanten des rückwärtigen Wandteils angeordnete rechteckige Ausnehmungen
Zwischen den beiden Reihen von Entlüftungsöffnungen
Die vertikale Trennwand
Die horizontalen Trennwände
Der zweite Teil-Abluftstrom
Durch Wahl der Lage der horizontalen Trennwände
In der Darstellung nach
Man erkennt in der
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110813 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |