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Title:
ARRANGEMENT COMPRISING A LOW VOLTAGE POWER SWITCH AND A SWITCHING GAS DAMPER PROVIDED WITH A CARRIER ELEMENT AND USED FOR THE LOW VOLTAGE POWER SWITCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/032167
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switching gas damper for low voltage power switches, especially for low voltage power switches which can be inserted into low voltage switching installations. Said switching gas damper is arranged above an arc extinguisher of the low voltage power switches and comprises at least one inlet for switching gases and at least one outlet for damped deionised switching gases. According to the invention, said switching gas damper is provided with a carrier element (16) which can be arranged directly adjacent to the arc extinguisher and can be fixed to a housing (10) receiving the low voltage power switch. The carrier element (16) forms at least one receiving chamber for a flow element (30) creating a flow resistance for the switching gases, and the at least one receiving chamber (28) can be closed by at least one closing element (32) fixing the at least one flow element (30). The carrier element (16) forms the at least one inlet (24) and the at least one closing element (32) forms the at least one outlet (36).

Inventors:
LOSCH STEFAN (DE)
LEYE THOMAS (DE)
BUXTON CLIFFORD A (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/002882
Publication Date:
April 15, 2004
Filing Date:
August 28, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
LOSCH STEFAN (DE)
LEYE THOMAS (DE)
BUXTON CLIFFORD A (DE)
International Classes:
H01H9/34; (IPC1-7): H01H9/34
Foreign References:
US6248971B12001-06-19
EP0437151A11991-07-17
DE29807119U11998-06-18
DE1954066A11971-04-29
DE3541514A11987-05-27
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Anordnung mit einem NiederspannungsLeistungsschalter (1) und einem mit einem Tragelement (16) versehenen Schaltgas dämpfer (12) für den NiederspannungsLeistungsschalter, bei der der Schaltgasdämpfer oberhalb einer Lichtbogen Löschkammer (2) des NiederspannungsLeistungsschalters an geordnet ist und wenigstens eine Eintrittsöffnung für Schaltgase und wenigstens eine Austrittsöffnung für ge dämpfte beziehungsweise endionisierte Schaltgase aufweist und bei der das Tragelement (16) unmittelbar benachbart der LichtbogenLöschkammer an einem den Niederspannungs Leistungsschalter aufnehmenden Gehäuse (10) befestigbar ist und wenigstens einen Aufnahmeraum für ein einen Strö mungswiderstand für die Schaltgase aufbauendes Strömungs element (30) ausbildet, wobei das Tragelement (16) die wenigstens eine Eintritts öffnung (24) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aufnahmeraum (28) von wenigstens einem das wenigstens eine Strömungselement (30) fixieren den Verschließelement (32) verschließbar ist und dass das wenigstens eine Verschließelement (32) die we nigstens eine Austrittsöffnung (36) ausbildet.
2. Schaltgasdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schaltgasdämpfer (12) mittels wählba rer Distanzelemente (18) relativ zu der LichtbogenLöschkam mer positionierbar ist.
3. Schaltgasdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum für das Strömungselement (30) von einer wannenförmigen Vertiefung (28) des Tragelementes (16) gebildet wird.
4. Schaltgasdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Grund der wannenförmigen Vertiefung (28) unter Ausbildung eines zumindest teilweise umlaufenden Haltesteges (26) gleichzeitig die Eintrittsöffnung (24) für die Schaltgase in den Schaltgasdämpfer (12) ausbildet.
5. Schaltgasdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltesteg (26) an gegenüber liegenden Schmalseiten oder Längsseiten der Ein trittsöffnungen (24) ausgebildet ist.
6. Schaltgasdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Strömungselement (30) von wenigstens einlagig angeordneten Stahldrahtnetzen, Lochblechen, Mattenelementen oder der gleichen gebildet ist.
7. Schaltgasdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamthöhe der Strömungselemente (30) der Gesamthöhe des Tragelementes (16) entspricht.
8. Schaltgasdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (16) eine der Anzahl der Schaltpole des NiederspannungsLeistungs schalters entsprechende Anzahl von Aufnahmeräumen für Strö mungselemente (30) ausbildet.
9. Schaltgasdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (16) an seiner, der LichtbogenLöschkammer zugewandten Seite we nigstens eine, vorzugsweise die Eintrittsöffnungen (24) für die Schaltgase umlaufende nutenartige Vertiefung (38) auf weist.
10. Schaltgasdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Niederspan nungsLeistungsschalter aufnehmende Gehäuse (10) als ein Ein schubrahmen zur verschiebbaren Anordnung des Niederspannungs Leistungsschalters in einer Schaltzelle eines Schaltschrankes oder einer Schaltanlage ausgebildet ist.
11. Schaltgasdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (16) an Seitenwänden (3, 4) des Einschubrahmens befestigt ist.
Description:
Beschreibung Anordnung mit einem Niederspannungs-Leistungsschalter und ei- nem mit einem Trageelement versehenen Schaltgasdämpfer für den Niederspannungs-Leistungsschalter Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter und ist bei der konstruktiven Gestaltung eines Schaltgasdämp- fers für Niederspannungs-Leistungsschalter, insbesondere für in Niederspannungs-Schaltanlagen einschiebbare Niederspan- nungs-Leistungsschalter anzuwenden.

Luftschaltende Niederspannungs-Leistungsschalter benötigen zum Betrieb eine Lichtbogen-Löscheinrichtung, um auftretende Schaltlichtbögen ohne Beeinträchtigung des Leistungsschalters selbst und angrenzender Anlagenteile oder sonstiger Baugrup- pen zum Erlöschen zu bringen. Andererseits besteht die Ge- fahr, dass die heißen und somit ionisierten Lichtbogengase elektrische Überschläge verursachen, Bedienpersonen verletzen oder andere Schäden bewirken.

Bekannt ist, beispielsweise aus der DE 35 41 514 C2, einer- seits Lichtbogen-Löschkammern vorzusehen, die den zu löschen- den Lichtbogen aufnehmen und hinsichtlich Temperatur und Druck der auftretenden Schaltgase ausgelegt sind. Um in be- sonderen Verwendungsfällen von Niederspannungs-Leistungs- schaltern, beispielsweise wenn diese in engbegrenzten Räumen eingebaut sind, eine weitere Abkühlung und Endionisierung der Schaltgase zu erreichen, ist bekannt, zusätzlich zur Licht- bogen-Löschkammer einen Schaltgasdämpfer vorzusehen, der im Strömungsweg der Schaltgase stromab der Löschkammer angeord- net ist. Die DE 35 41 514 C2 schlägt hierzu vor, einen Auf- satz auf der Lichtbogen-Löschkammer anzuordnen, der eine An- zahl perforierter Einlagen aufnimmt, bei denen es sich bei- spielsweise um mit eng benachbarten Lochungen versehene Ble- che oder Abschnitte eines Drahtgewebes handeln kann.

Aus der DE 19 54 066 A ist eine Anordnung mit einem Nie- derspannungs-Leistungsschalter und einem mit einem Tragele- ment versehenen Schaltgasdämpfer für den Niederspannungs- Leistungsschalter bekannt, bei der der Schaltgasdämpfer ober- halb einer Lichtbogen-Löschkammer des Niederspannungs- Leistungsschalters angeordnet ist und wenigstens eine Ein- trittsöffnung für Schaltgase und wenigstens eine Austritts- öffnung für gedämpfte beziehungsweise endionisierte Schalt- gase aufweist und bei der das Tragelement unmittelbar benach- bart der Lichtbogenlöschkammer an einem den Niederspannungs- Leistungsschalter aufnehmenden Gehäuse befestigbar ist und wenigstens einen Aufnahmeraum für ein einen Strömungswider- stand für die Schaltgase aufbauendes Strömungselement ausbil- det, wobei das Tragelement die wenigstens eine Eintrittsöff- nung ausbildet. -Im Zuge immer kompakterer Niederspannungs- Schaltanlagen ist es wünschenswert, wenn der von Löschkammer und Schaltgasdämpfer in Anspruch genommene Bauraum-ohne Be- einträchtigung der Funktion des Schaltgasdämpfers und der Löschkammer-möglichst gering ist.

Hiervon ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schaltgasdämpfer der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der sich durch einen einfachen und kompakten Aufbau auszeich- net und den vorgesehenen Ausblasraum (Expansionsraum oberhalb der Lichtbogen-Kammer) nicht vergrößert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Schaltgas- dämpfer mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Da- durch, dass der wenigstens eine Aufnahmeraum von wenigstens einem das wenigstens eine Strömungselement fixierenden Ver- schließelement verschließbar ist und dass das wenigstens eine Verschließelement die wenigstens eine Austrittsöffnung aus- bildet, wird vorteilhaft erreicht, dass der Schaltgasdämpfer auf einfache Weise mit dem Strömungselement bestückbar ist und auf engstem Raum die Vorkehrungen zu einer sicheren Dämp- fung und Endionisierung der Schaltgase getroffen werden kön- nen.

Vorzugsweise ist das Tragelement des Schaltgasdämpfers und somit der Schaltgasdämpfer insgesamt an einem Einschubrahmen für den Leistungsschalter befestigt. Dadurch ist der Schalt- gasdämpfer unabhängig vom Niederspannungs-Leistungsschalter und unabhängig von der Ausgestaltung des Innenraumes einer Schaltzelle oberhalb des Einschubrahmens ausgebildet und a- nordbar. Insofern kann in einfacher Weise eine Anpassung von Bauform und Baugröße an unterschiedliche Einschubrahmen be- ziehungsweise an unterschiedliche Niederspannungs- Leistungsschalter und gegebenenfalls an unterschiedliche Löschkammern von Niederspannungs-Leistungs-schaltern erfol- gen. Eine Anpassung der Schaltzellen von Schaltschränken oder Schaltanlagen hingegen ist nicht erforderlich. Somit zeichnet sich der erfindungsgemäße Schaltgasdämpfer durch große Flexi- bilität hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Anordnung aus.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aufnahmeraum für das Strömungselement von einer wan- nenförmigen Vertiefung des Tragelementes gebildet wird. Hier- durch wird vorteilhaft erreicht, die Höhe des Tragelementes (Bauhöhe) gleichzeitig für die Anordnung des Strömungselemen- tes mit auszunutzen, so dass sich der Schaltgasdämpfer insge- samt durch einen sehr flachen Aufbau auszeichnet. Ferner dient die wannenförmige Vertiefung gleichzeitig zur lagege- nauen Positionierung des wenigstens einen Strömungs- elementes, so dass Funktionsbeeinträchtigungen durch Ver- schiebung oder Fehlplatzierung der Strömungselemente verhin- dert sind. Insbesondere ist ferner bevorzugt, wenn ein Grund der wannenförmigen Vertiefung unter Ausbildung eines zumin- dest teilweise umlaufenden Haltesteges gleichzeitig die Ein- trittsöffnung für die Schaltgase in den Schaltgasdämpfer aus- bildet. Hierdurch wird eine gute Anströmung des wenigstens einen Strömungselementes sichergestellt und gleichzeitig des- sen Positionierung in dem Aufnahmeraum (wannenförmige Vertie- fung) nicht beeinträchtigt.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vor- gesehen, dass das wenigstens eine Strömungselement von vor- zugsweise lagenweise angeordneten Stahldrahtnetzen gebildet ist. Hierdurch lässt sich auf kleinstem Raum mittels der Stahldrahtnetze ein den Anforderungen entsprechendes Strö- mungselement erzielen, so dass trotz des geringen Bauraumes des Schaltgasdämpfers insgesamt eine effektive Dämpfung und Endionisierung der Schaltgase gewährleistet ist.

Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Tragelement eine der Anzahl der Schalt- pole des Niederspannungs-Leistungsschalters entsprechende An- zahl von Aufnahmeräumen für Strömungselemente ausbildet.

Hierdurch wird möglich, jedem Schaltpol einen eigenen Schalt- gasdämpfer zuzuordnen, wobei diese als gemeinsames kompaktes Bauelement in die Niederspannungs-Schaltanlage integrierbar sind.

Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorge- sehen, wenn das Tragelement an seiner, der Lichtbogen-Lösch- kammer zugewandten Seite wenigstens eine, vorzugsweise die Eintrittsöffnungen für die Schaltgase umlaufende nutenartige Vertiefung aufweist. Durch diese wenigstens eine, vorzugs- weise mehrere, insbesondere sich auch kreuzenden Vertiefungen wird eine Vergrößerung der Kriechwege erreicht, so dass auch nach Berußung des Tragelementes, zum Beispiel bei Kurz- schlussabschaltung, eine hinreichende Isolationsfestigkeit zwischen den Polen des Schaltgasdämpfers erhalten bleibt. Au- ßerdem wird für das Schaltgas ein unechtes Gaslabyrinth ge- schaffen, das einen Strömungswiderstand für die Schaltgase ausbildet, so dass diese somit der wenigstens einen Ein- trittsöffnung des Schaltgasdämpfers sicher zugeführt werden.

Die Anordnung zusätzlicher, gegebenenfalls zusätzlichen Bau- raum benötigender Leitbleche oder dergleichen ist somit nicht erforderlich.

Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merk- malen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zei- gen : Figur 1 eine Perspektivansicht einer Anordnung, die einen mit einem Schaltgasdämpfer versehenen Einschubrah- men und einen herausgeschobenen Niederspannungs- Leistungsschalter umfasst ; Figur 2 eine Explosionsdarstellung eines Schaltgasdämpfers und Figuren verschiedene Ansichten des Schaltgasdämpfers.

3a bis 3d In Figur 1 ist ein mit 10 bezeichneter Einschubrahmen und ein mit 1 bezeichneter Niederspannungs-Leistungsschalter gezeigt.

Mittels des Einschubrahmens 10 ist der Niederspannungs- Leistungsschalter 1 in eine nicht dargestellte Schaltzelle eines Niederspannungs-Schaltschrankes oder einer Niederspan- nungs-Schaltanlage einbringbar. Der Niederspannungs- Leistungsschalter selber ist nicht vollständig dargestellt, da dessen Aufbau und Wirkungsweise allgemein bekannt sind.

Den Lichtbogen-Löschkammern 2 des Niederspannungs-Leistungs- schalters 1 ist ein insgesamt mit 12 bezeichneter Schaltgas- dämpfer zugeordnet. Der Schaltgasdämpfer 12 ist hierbei ober- halb der Lichtbogen-Löschkammern, und zwar unmittelbar be- nachbart zu diesen derart angeordnet, dass Austrittsöffnungen 5 der Lichtbogen-Löschkammern 2 dem Schaltgasdämpfer zuge- wandt sind. Der Schaltgasdämpfer 12 selber ist über Befesti- gungselemente 14, die beispielsweise von Schraubverbindungen, Rastverbindungen oder dergleichen gebildet sein können, mit

Seitenwänden 3,4 des Einschubrahmens 10 kraftschlüssig ver- bunden.

Figur 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Schaltgasdämp- fers 12. Der Schaltgasdämpfer 12 umfasst ein Tragelement 16, über das eine Befestigung des Schaltgasdämpfers 12 mittels der Befestigungselemente 14 an dem Einschubrahmen 10 erfolgt.

Eine Positionierung des Schaltgasdämpfers 12 kann mittels Distanzelementen 18 erfolgen. Durch Wahl der Größe, insbeson- dere der Höhe der Distanzelemente 18 ist ein Abstand des Schaltgasdämpfers 12, hier insbesondere der Unterseite 20 des Schaltgasdämpfers 12, zu der Lichtbogen-Löschkammer des Nie- derspannungs-Leistungsschalters möglich. Dieser Abstand ist kleinstmöglich gewählt und beträgt beispielsweise zirka 1 mm.

Das Tragelement 16 besteht beispielsweise aus einer Hart- faserplatte oder einem Duroplast-Material.

Das Tragelement 16 besitzt drei Durchbrüche 22. An der Unter- seite 20 des Tragelementes 16 bilden die Durchbrüche 22 Ein- trittsöffnungen 24 für die aus der Lichtbogen-Löschkammer austretenden Schaltgase. Die Eintrittsöffnungen 24 werden von einem randseitigen Steg 26 begrenzt. Der Steg 26 ist gemäß der dargestellten Ausführungsvariante umlaufend um den Rand der Durchbrüche 22 ausgebildet. Hierdurch kommt es zur Aus- bildung von wannenförmigen Vertiefungen 28 innerhalb des Tragelementes 16. An ihrem Grund werden die wannenförmigen Vertiefungen 28 somit von dem Steg 26 und den Eintrittsöff- nungen 24 begrenzt.

Nach weiteren Ausführungsvarianten kann beispielsweise nur an gegenüber liegenden Schmalseiten oder Längsseiten jeweils ein Steg 26 vorgesehen sein. Auch ist möglich, den Steg 26 nicht durchgehend auszubilden, sondern diesen von beabstandet zu- einander angeordneten, zackenartigen Vorsprüngen oder der- gleichen zu bilden. Hierdurch wird eine Vergrößerung der ef-

fektiven Eintrittsöffnung 24 möglich, ohne dass die Durch- brüche 22 vergrößert sind.

In die wannenförmigen Vertiefungen 28 sind im Wesentlichen flächenhaft ausgebildete Strömungselemente 30 eingebracht.

Die Strömungselemente 30 werden beispielsweise durch Stahl- drahtnetze gebildet. Diese können einlagig oder auch mehr- lagig ausgebildet sein. Gegebenenfalls sind die Stahldraht- netze mäanderförmig gefaltet und auf Block in die wannenför- migen Vertiefungen 28 eingebracht. Anstelle der Stahldraht- netze können auch andere Strömungselemente, beispielsweise Lochbleche, Mattenelemente oder dergleichen, eingebracht sein.

Die Höhe der Strömungselemente 30 entspricht der Höhe der wannenförmigen Vertiefungen 28. Das heißt, die Strömungsele- mente 30 liegen innerhalb der wannenförmigen Vertiefung 28 auf den Stegen 26 auf und schließen mit ihrer Oberfläche im Wesentlichen bündig mit der Oberfläche des Tragelementes 16 ab.

Der Schaltgasdämpfer 12 umfasst ferner Verschließelemente 32, die mittels Befestigungselementen 34, beispielsweise Schrau- ben, mit dem Tragelement 16 kraftschlüssig verbindbar sind.

Mittels der Verschließelemente 32 werden die Strömungselemen- te 30 in den wannenförmigen Vertiefungen 28 fixiert. Die Ver- schließelemente 32 besitzen Durchbrüche 36, die beispielswei- se als Schlitze (wie dargestellt), als Löcher, Langlöcher o- der dergleichen ausgebildet sein können. Die Summe der Flä- chen der Durchbrüche 36 eines Verschließ-elementes 32 bildet somit die Austrittsöffnung für die Schaltgase aus dem Schalt- gasdämpfer 12.

Anhand der Erläuterungen zu Figur 2 wird deutlich, dass der Schaltgasdämpfer 12 insgesamt einen sehr kompakten, insbeson- dere einen eine geringe Einbauhöhe benötigenden Aufbau be- sitzt. Somit ist der Schaltgasdämpfer 12 auch in Niederspan-

nungs-Schaltanlagen, insbesondere in Einschubrahmen für Nie- derspannungs-Leistungsschalter, integrierbar, die nur einen begrenzten Einbauraum zur Verfügung haben.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der Schaltgasdämpfer 12 drei Strömungswege für Schaltgase, bei- spielsweise für einen dreipoligen Niederspannungs-Leistungs- schalter aus. Nach weiteren Ausführungsbeispielen kann die Anzahl der Strömungswege variieren. So ist denkbar, auch ei- nen Strömungsweg für einen mehrpoligen Niederspannungs-Leis- tungsschalter vorzusehen. Entsprechend würde sich die Anzahl der Durchbrüche 22 sowie der Strömungselemente 30 und der Verschließelemente 32 reduzieren.

Figur 3 zeigt nochmals verschiedene Ansichten des Schaltgas- dämpfers 12, wobei in Figur 3a eine Seitenansicht, in Figur 3b eine Druntersicht, in Figur 3c eine Vorderansicht und in Figur 3d eine Draufsicht gezeigt ist. Gleiche Teile wie in den vorhergehenden Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert.

Anhand dieser Darstellung wird nochmals der sehr kompakte, insbesondere flach bauende Aufbau des Schaltgasdämpfers 12 deutlich.

Wie insbesondere die Druntersicht in Figur 3b verdeutlicht, sind an der Unterseite 20 des Tragelementes 16 nutenartige Vertiefungen 38 vorgesehen, die die Eintrittsöffnung 24 um- schließen. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind in Längserstreckung des Schaltgasdämpfers 12 zwei parallel zu- einander angeordnete Vertiefungen 38 und in Quererstreckung drei parallel zueinander angeordnete Vertiefungen 38 vorge- sehen. Diese kreuzen sich entsprechend. Durch diese nutenar- tigen Vertiefungen 38 wird eine Vergrößerung der Kriechwege erreicht, so dass auch nach Berußen des Tragelementes, zum Beispiel bei Kurzschlussabschaltungen, eine hinreichende Iso- lationsfestigkeit zwischen den Polen des Schaltgasdämpfers

erhalten bleibt. Außerdem wird für das Schaltgas ein unechtes Gaslabyrinth für die aus den Lichtbogen-Löschkammern der Nie- derspannungs-Leistungsschalter austretenden Schaltgase ge- bildet. Die Vertiefungen 38 bilden somit einen Strömungs- widerstand für die Schaltgase und bilden somit quasi Leitele- mente für die Schaltgase, so dass diese in die jeweils zuge- ordnete Eintrittsöffnung 24 einströmen können.