EP2081202A2 - Schaltgerät, insbesondere Leistungsschaltgerät - Google Patents

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Publication number
EP2081202A2
EP2081202A2 EP09150338A EP09150338A EP2081202A2 EP 2081202 A2 EP2081202 A2 EP 2081202A2 EP 09150338 A EP09150338 A EP 09150338A EP 09150338 A EP09150338 A EP 09150338A EP 2081202 A2 EP2081202 A2 EP 2081202A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching device
pressure
gas outlet
switching
pressure sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09150338A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg-Uwe DAHL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP2081202A2 publication Critical patent/EP2081202A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2418—Electromagnetic mechanisms combined with an electrodynamic current limiting mechanism
    • H01H2071/2427—Electromagnetic mechanisms combined with an electrodynamic current limiting mechanism with blow-off movement tripping mechanism, e.g. electrodynamic effect on contacts trips the traditional trip device before it can unlatch the spring mechanism by itself
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H2077/025—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with pneumatic means, e.g. by arc pressure

Definitions

  • the invention relates to a switching device, in particular a power switching device, which has at least two switching contacts for interrupting a current path.
  • the switching contacts are arranged in a quenching chamber for extinguishing an arc that occurs when opening.
  • the quenching chamber leads to the escape of an overpressure generated when the arc is pulled into a gas outlet channel.
  • a pressure sensor is present in the gas outlet channel, which upon reaching a predeterminable pressure value triggers an at least indirectly connected switching mechanism of the switching device.
  • the invention relates in particular to electrical switching devices, in particular to power switching devices in the low voltage range, that is up to voltages of about 1000 volts.
  • Such switching devices are designed in particular for interrupting current paths in the event of a short circuit or in an overcurrent situation.
  • the switching devices can be single-pole or multi-pole, in particular three-pole. You can have one or more switching contact pairs per pole.
  • the switching devices for switching off currents of more than 100 A, in particular of several kA, designed.
  • EP 0 455 564 B1 is a trigger for a circuit breaker with insulating material known, which comprises two pole per pole in the closed position of the circuit breaker resiliently pressed against each other.
  • the contacts can be separated by the action of electrodynamic recoil forces as the current flowing through the contacts exceeds a certain threshold, so as to effect a limitation of said current.
  • the trigger comprises an overload and / or short-circuit detection element for acting on a case of failure, the automatic shutdown of the circuit breaker causing switching mechanism '.
  • the trigger comprises an actuator which responds to an overpressure generated in the separation zone of said contacts by an electric arc generated during electrodynamic recoil of the contacts to actuate the circuit breaker of the circuit breaker.
  • the actuator is a gas-tight unit which is connected exclusively to the separation zone of the contacts and comprises a movable element such as a piston or a diaphragm with a limited control stroke.
  • the movable element is acted upon on the one hand with the said overpressure and on the other hand by a return device with adapted effective force. Its displacement causes the triggering of said circuit breaker 'of the circuit breaker, wherein the said adapted action force return device is dimensioned so that an accidental tripping is prevented in a simple overload or response of a downstream current-limiting circuit breaker.
  • a trigger with a movable anchor known.
  • the anchor is designed as a bimetal and acted upon by the electromagnetic release.
  • An extension of the armature protrudes into the gas outlet channel of the arc quenching chamber. When switching off the armature is transferred by the gas flow in the release position.
  • the considered power switching devices are eg so-called MCCB switching devices (for molded case circuit breakers).
  • MCCB switching devices for molded case circuit breakers.
  • the current to be interrupted is interrupted before it reaches its maximum value by The switching contacts of the MCCB are pulled apart by electromagnetic repulsion of adjacent conductors and thus the power is interrupted.
  • the switching contacts may be e.g. be operated by means of a preferably electromagnetically actuated actuator.
  • the actuator may e.g. be controlled by an overload and / or short-circuit detection element.
  • a quenching package for cooling the hot arc plasma is typically present when the switching contacts are opened. By cooling down the plasma, the electrical conductivity is reduced so that the voltage required to maintain the arc is no longer sufficient. The arc breaks off and the current is interrupted.
  • the switching mechanism is triggered both by the overload and / or short-circuit detection member as well as by an independently acting pressure-dependent actuator.
  • the tripping criterion used is the overpressure created when the arc is pulled, which is directly related to the arc energy. In other words, the higher the arc energy, the more the pressure increases. By evaluating the overpressure, an energy-selective shutdown of the switching device is thus possible.
  • the gas outlet channel has a Venturi nozzle. It is detectable by means of the pressure sensor in the Venturi nozzle when flowing through the gas flow resulting negative pressure.
  • the dynamic pressure that is to say the back pressure
  • maximum and the static pressure that is to say the static pressure
  • the dynamic pressure that is to say the back pressure
  • the static pressure that is to say the static pressure
  • An advantage compared to the overpressure-based switching lock release is that the contaminant pressure which is not effective in the Venturi nozzle does not force any polluted exhaust gas parts into the pressure sensor. Rather, the "sucking" negative pressure keeps the pressure sensor free from contamination.
  • the gas outlet channel is tubular or shaft-shaped.
  • the gas outlet channel has a taper for generating the negative pressure.
  • the taper is formed by the gas outlet channel itself.
  • the taper can be introduced for example by means of a molding tool in the material of the gas outlet channel.
  • materials come eg temperature resistant Plastics, such as polyamide, or bleached channels or pipes in question.
  • the pressure sensor for detecting the negative pressure via a pressure connection line with the Venturi nozzle is connected.
  • hoses or pipelines come into question as pressure connection lines.
  • the pressure sensor has a corresponding inlet to which the pressure connection line can be connected. The other end of the pressure connection line is then connected to the bore or with the opening at the point with the maximum taper in the gas outlet channel.
  • the pressure connection line has a connection piece for connection to the Venturi nozzle.
  • the connecting piece has a pressure compensation element for at least almost gas-tight connection of the Venturi nozzle to the pressure sensor.
  • the connecting piece may be, for example, cylindrical. It is suitably designed for attachment to the gas outlet channel.
  • the pressure compensation element in the connecting piece prevents even the smallest dirt particles from getting out of the gas outlet channel into the pressure sensor or via the pressure connection line into the pressure sensor.
  • the pressure compensation element is designed such that adjusts an approximately equal pressure on both sides of the pressure compensation element.
  • the pressure compensation element is a membrane, such as eg a metal diaphragm, or a piston movable within the cylinder of the fitting.
  • a flow element is arranged in the gas outlet channel, which divides the gas outlet channel into a measuring flow channel and into a main flow channel.
  • the measuring flow channel is provided for pressure detection by means of the pressure sensor. The division makes it possible to generate a vacuum sufficient for the measurement only in a small channel cross-section of the gas outlet channel. The majority of the gas stream can then escape in the sense of a bypass almost unhindered through the gas outlet channel from the switching device.
  • the inflow element may be a separate component which is introduced into the gas outlet channel. It may be part of a pipe section which is introduced in the sense of a measuring tube in the gas outlet channel. In this case, the measuring tube can have a considerably smaller cross section compared to the gas outlet channel.
  • the pressure sensor itself is designed as an at least approximately gas-tight unit.
  • the pressure sensor preferably has a cylinder and a piston movably arranged therein with an actuating slide for triggering the switching mechanism.
  • the piston divides the cylinder into two pressure chambers, wherein the first pressure chamber directly with the ambient air, that is, with the ambient pressure of the switching device, is in communication.
  • the cylinder has a through opening to the "outside".
  • another pressure connection line can be connected at this point of the cylinder, whose other end is connected to the quenching chamber or to the gas outlet channel at an unentered point.
  • the pressure sensor is connected as a pressure-dependent actuating element for triggering a triggering mechanism of the switching mechanism.
  • the triggering mechanism comprises a spring accumulator, which e.g. can be manually biased.
  • the actuating slide of the pressure sensor can unlatch the spring accumulator so that it can move the switch lock in the open position.
  • the pressure sensor may be an electrical or electronic device, e.g. by means of a piezoelectric sensor provides a corresponding to the negative pressure electrical sensor signal.
  • the pressure sensor may moreover comprise an electronic evaluation unit for generating a switching signal when the electrical sensor signal reaches a predetermined threshold value. By means of the electrical switching signal, an electromagnetic actuator can be controlled, which acts on the trigger mechanism or directly on the switch lock to open the switch contacts.
  • the switching device is designed multipolar.
  • the switching device is designed with three poles. There is an extinguishing chamber, a gas outlet channel and a pressure sensor per pole. The respective pressure sensor is connected to a triggering mechanism for triggering the switching mechanism. As a result, a polweise triggering of the switching device is possible.
  • the respective pressure sensors are connected to a common collecting shaft of the triggering mechanism. As a result, an all-pole shutdown of the switching device is possible.
  • the switching device is designed multipolar. There is one extinguishing chamber and one gas outlet channel per pole. The respective gas outlet channels open into a common gas outlet collecting channel.
  • the pressure sensor is connected for pressure detection with the gas outlet collecting channel and for triggering the switching mechanism with a release mechanism.
  • the gas outlet channels are each connected via a return flow flap to the common gas outlet collecting channel. This effectively prevents gas flow from one pole to another pole.
  • the switching device is designed multipolar. All switching contacts, in particular all power switching contacts, are arranged in a common quenching chamber. The respective switching contacts of a pole are electrically isolated from each other. The common extinguishing chamber opens into the gas outlet channel. The pressure sensor is connected to a trigger mechanism for triggering the switching mechanism.
  • a common quenching chamber simplifies the construction of a switching device according to the invention.
  • electrically insulating partitions or bulkheads are drawn in between the respective poles.
  • the partial extinguishing chambers open into the common extinguishing chamber such that a fluidic reaction of one of the partial extinguishing chambers to the other partial extinguishing chambers is largely prevented.
  • the switching device per pole at least two in the closed position of the switching device resiliently pressed against each other switching contacts.
  • the switching contacts are separable by the action of electromagnetic repulsion forces when a current flowing through the switching contacts exceeds a certain threshold for current limiting.
  • the switching device has an overload and / or short-circuit detection member for triggering the switching mechanism.
  • the switching device act two independent triggering mechanisms for triggering the switching mechanism.
  • the first triggering mechanism is based on a current detection in the respective current path.
  • the second triggering mechanism is based on the pressure evaluation of a respective overpressure generated by the arc.
  • the switching contacts are kept closed by means of a contact spring. About typically U-shaped bent fixed contacts in the supply of the current to the switch contacts is achieved that the switch contacts in an overcurrent case, especially in a short circuit, briefly lift off to limit the overcurrent or short-circuit current to form an arc. If the overcurrent or short-circuit is short-lived and this does not reach a predetermined threshold, close the switch contacts again.
  • Such a switching device thus has a staggered, that is a selective Abschalte .
  • FIG. 1 shows a section of a switching device 1 with an exemplary Venturi nozzle 8 according to the invention.
  • a switching shaft 3 for opening and closing two switch contacts 21, 22 to see.
  • the two shown switching contacts 21, 22 form a switching contact pair 2.
  • the switching shaft 3 may be formed for opening and closing two or more switching contact pairs 2.
  • the switching shaft 3 is connected to a multi-contact.
  • the switching contacts 21, 22 are arranged in a quenching chamber designated by the reference numeral 5 for extinguishing an arc LB which is produced during opening.
  • the quenching chamber 5 is preferably formed by a housing 7 of the switching device 1.
  • the housing 7 is typically made of an insulating material, such as plastic.
  • Reference symbol i denotes a current flowing through a current path 4 to be interrupted.
  • the current path 4 leaves in the right part of the FIG. 2 the switching device 1 to an electrical connection not shown.
  • the current path 4 shown is guided by a current transformer as an overload and / or short-circuit detection member 40. An derived from the current transformer 40 electrical switching signal can then trigger a in the FIG. 1 not shown Switch lock are used when reaching a current threshold.
  • a deletion package 6 is furthermore shown in the area of the opened contacts 21, 22, a deletion package 6 is furthermore shown. It has a plurality of quenching plates for cooling the arc plasma.
  • the extinguishing chamber 5 opens into a tubular or shaft-shaped gas outlet channel 9 for the escape of a generated when pulling the arc LB overpressure P1.
  • the reference numeral DW denotes a pressure wave, which passes through the quenching plates of the quenching packet 6 and then continues into the gas outlet channel 9 when the arc LB is drawn.
  • the gas outlet channel 9 has a Venturi nozzle 8, wherein a negative pressure P2 arising in the Venturi nozzle 8 when the gas stream flows through can be detected by means of a pressure sensor 10.
  • the pressure sensor 10 is mounted in the mouth region of the gas outlet channel 9.
  • the gas outlet channel 9 also has a taper 81. In the narrowest point, that is, the maximum taper, the metrological vacuum decrease takes place by the pressure sensor 10.
  • a not further designated measuring port of the pressure sensor 10 projects into the tapered point 81 of the Venturi nozzle 8. Now reaches the negative pressure P2 a predetermined threshold, the pressure sensor 10 can trigger at least indirectly, a mechanical or electrical means connected thereto a switching mechanism 30.
  • a inflow element 82 is arranged, which divides the gas outlet channel 9 into a measuring flow channel 91 and into a main flow channel 92.
  • the measuring flow channel 91 is provided for the pressure detection according to the invention by means of the pressure sensor 10.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the switching device 1.
  • the pressure sensor 10 is connected to detect the negative pressure P2 via a pressure connection line 15 to the venturi 8.
  • the pressure connection line 15 has a connection piece 17, which is provided for connection to the Venturi nozzle 8.
  • the connecting piece 17 furthermore has a pressure compensation element 18, preferably a membrane, for gas-tight connection of the venturi 8 to the pressure sensor 10.
  • the pressure sensor 10 is preferably arranged in the region of the switching mechanism 30 of the switching device 1.
  • the pressure sensor 10 designed as a pressure-dependent actuating element acts on a triggering mechanism 25 for triggering the switching mechanism 30.
  • an actuating slide 14 of the actuating element 10 engages with its pawl-shaped end in a release lever, not shown, the trigger mechanism 25.
  • the actuating slide 14 is connected to a piston 12 which is guided in a cylinder 11 of the pressure sensor 10 movable and at least approximately gas-tight.
  • the negative pressure P2 produced in the Venturi nozzle 8 now acts directly on the piston 12 of the pressure-dependent actuating element 10.
  • switching device 1 is exemplified multipolar, with only one pole can be seen in the present illustration.
  • Such a switching device 1 has per pole an extinguishing chamber 5, a gas outlet channel 9 and respectively a pressure sensor 10.
  • the respective pressure sensor 10 is connected to a trigger mechanism 25 for triggering the switching mechanism 1 or, as in FIG. 2 already shown connected to a common collecting shaft 20 of the trigger mechanism 25.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the switching device 1 in an exemplary three-pole embodiment.
  • each pole an extinguishing chamber 5 and a gas outlet channel 9 is present.
  • the respective gas outlet channels 9 open into a common gas outlet collecting channel 90, in which in turn a pressure sensor 10 for pressure detection of the negative pressure P2 in the Venturi nozzle 8 is present. It is advantageous in this case that only one (single) pressure sensor is required for joint release of the switching mechanism when a minimum arc power is reached.
  • the pressure sensor 10 is designed as a pressure-dependent actuating element with a cylinder 11 and a piston 12. With the piston 12 of the actuating slide 14 is connected for applying a release force F.
  • the left pressure chamber of the pressure sensor 10 shown has an opening relative to the ambient pressure P1.
  • a negative pressure P2 that is, in the presence of a pressure difference P2-P1
  • the piston 12 shown pushes in the release direction to the right.
  • the three gas outlet channels 9 shown are each connected via a return flow flap 93 to the common gas outlet collecting channel 90.
  • a return flow of a gas stream from one of the extinguishing chambers 5 shown into the respective other extinguishing chambers 5 is prevented.
  • the switching device 1 is provided for three-pole shutdown of a 3-phase rotary current and a high arc power in one or in two of the three extinguishing chambers 5 is achieved.
  • the return flow flaps 93 By means of the return flow flaps 93, the resulting gas flow flows almost unrestrained and with full volume the gas outlet collecting channel 90th
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the switching device 1.
  • the respective switching contacts 21, 22 are polweise isolated from each other.
  • the common quenching chamber 5 and the partition walls 52 are fluidically designed so that they extend to the gas outlet channel 9 and thereby taper.
  • all the gas streams preferably run in the direction of a nozzle into the mouth region of the gas outlet channel 9.
  • the gas outlet channel 9 is divided by means of a flow-in aid 82 into a measuring flow channel 91 and into a main flow channel 92.
  • the pressure-dependent actuating element 10 is connected via two pressure connection lines 15, 16 with the non-tapered region of the gas outlet channel 9 for detecting the overpressure P1 and for detecting the negative pressure P2 with the tapered region of the Venturi nozzle 8.
  • the switching device 1 per pole at least two in the closed position of the switching device 1 resiliently against each other depressed switching contacts 21, 22.
  • so-called contact springs are typically used.
  • the switching contacts 21, 22 are separable by the action of electromagnetic repulsion forces, if one Switching contacts 21, 22 flowing through current i exceeds a certain threshold for current limiting.
  • the switching device 1 also has an overload and / or short-circuit detection member 40 for triggering the switching mechanism 30.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

Das Schaltgerät (1) weist zumindest zwei Schaltkontakte (21, 22) zur Unterbrechung einer Strombahn (4) auf, wobei die Schaltkontakte (21, 22) in einer Löschkammer (5) zum Löschen eines beim Öffnen entstehenden Lichtbogens (LB) angeordnet sind. Die Löschkammer (5) mündet in einen Gasaustrittskanal (9) zum Entweichen eines beim Ziehen des Lichtbogens (LB) erzeugten Überdrucks (P1). Zur Druckerfassung ist im Gasaustrittskanal (9) ein Drucksensor (10) vorhanden, welcher bei Erreichen eines vorgebbaren Druckwertes ein zumindest mittelbar damit verbundenes Schaltschloss (30) des Schaltgerätes auslöst. Erfindungsgemäß weist der Gasaustrittskanal (9) eine Venturidüse (8) auf. Es ist ein in der Venturidüse (8) beim Hindurchströmen des Gasstromes entstehender Unterdruck (P2) mittels des Drucksensors (10) erfassbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere ein Leistungsschaltgerät, welches zumindest zwei Schaltkontakte zur Unterbrechung einer Strombahn aufweist. Die Schaltkontakte sind in einer Löschkammer zum Löschen eines beim Öffnen entstehenden Lichtbogens angeordnet. Die Löschkammer mündet zum Entweichen eines beim Ziehen des Lichtbogens erzeugten Überdrucks in einen Gasaustrittskanal. Zur Druckerfassung ist im Gasaustrittskanal ein Drucksensor vorhanden, der bei Erreichen eines vorgebbaren Druckwertes ein zumindest mittelbar damit verbundenes Schaltschloss des Schaltgerätes auslöst.
  • Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf elektrische Schaltgeräte, insbesondere auf Leistungsschaltgeräte im Niederspannungsbereich, das heißt bis zu Spannungen von ca. 1000 Volt. Derartige Schaltgeräte sind insbesondere zur Unterbrechung von Strombahnen in einem Kurzschlussfall oder in einem Überstromfall ausgebildet. Weiterhin können die Schaltgeräte einpolig oder mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt sein. Sie können je Pol ein oder mehrere Schaltkontaktpaare aufweisen. Insbesondere sind die Schaltgeräte zum Abschalten von Strömen von mehr als 100 A, insbesondere von mehreren kA, ausgelegt.
  • Aus der deutschen Übersetzung DE 691 10 540 T2 der europäischen Patentschrift EP 0 455 564 B1 ist ein Auslöser für einen Leistungsschalter mit Isolierstoffgehäuse bekannt, der pro Pol zwei in der Einschaltstellung des Leistungsschalters federnd gegeneinandergedrückte Kontakte umfasst. Die Kontakte können durch die Wirkung elektrodynamischer Rückstoßkräfte getrennt werden, wenn der die Kontakte durchfließende Strom einen bestimmten Schwellwert überschreitet, um so eine Begrenzung des genannten Stroms zu bewirken. Der Auslöser umfasst ein Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied zur Beaufschlagung eines im Fehlerfall die automatische Abschaltung des Leistungsschalters bewirkenden Schaltmechanismus'. Weiterhin umfasst der Auslöser ein Betätigungsorgan, das auf einen in der Trennzone der genannten Kontakte durch einen bei elektrodynamischem Rückstoß der Kontakte gezogenen Lichtbogen erzeugten Überdruck anspricht, um den Abschaltmechanismus des Leistungsschalters zu betätigen. Das Betätigungsorgan ist eine gasdichte Einheit, die ausschließlich mit der Trennzone der Kontakte verbunden ist und ein bewegliches Element wie z.B. einen Kolben oder eine Membran mit einem begrenzten Steuerhub umfasst. Das bewegliche Element wird zum einen mit dem genannten Überdruck und zum anderen durch eine Rückholvorrichtung mit angepasster Wirkkraft beaufschlagt. Dessen Verschiebung bewirkt die Auslösung des genannten Abschaltmechanismus' des Leistungsschalters, wobei die genannte Rückholvorrichtung mit angepasster Wirkkraft so bemessen ist, dass eine ungewollte Auslösung bei einfacher Überlast oder Ansprechen eines nachgeschalteten strombegrenzenden Leistungsschalters verhindert wird.
  • Aus der US 3,631,369 A ist ein Auslöser mit einem beweglichen Anker bekannt. Der Anker ist als Bimetall ausgeführt und durch den elektromagnetischen Auslöser beaufschlagbar. Eine Verlängerung des Ankers ragt in den Gasaustrittskanal der Lichtbogenlöschkammer. Bei einer Abschaltung wird der Anker durch den Gasstrom in die Auslösestellung überführt.
  • Die betrachteten Leistungsschaltgeräte sind z.B. sogenannte MCCB-Schaltgeräte (für Molded Case Circuit Breaker). Bei einem derartigen Schaltgerät wird der zu unterbrechende Strom unterbrochen, bevor dieser seinen Maximalwert erreicht, indem die Schaltkontakte des MCCB durch elektromagnetische Abstoßung benachbarter Leiter auseinander gezogen werden und so der Strom unterbrochen wird.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Schaltkontakte z.B. mittels eines vorzugsweise elektromagnetisch betätigbaren Aktors betätigt werden. Der Aktor kann z.B. durch ein Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied angesteuert werden.
  • Im Bereich der Schaltkontakte ist typischerweise ein Löschpaket zur Kühlung des heißen Lichtbogenplasmas beim Öffnen der Schaltkontakte vorhanden. Durch die Herabkühlung des Plasmas wird die elektrische Leitfähigkeit derart herabgesetzt, dass die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens benötigte Spannung nicht mehr ausreichend ist. Der Lichtbogen reißt ab und der Strom wird unterbrochen.
  • Bei dem eingangs genannten Schaltgerät gemäß der EP 0 455 564 B1 ist das Schaltschloss sowohl durch das Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied als auch durch ein unabhängig davon wirkendes druckabhängiges Betätigungsorgan auslösbar. Als Auslösekriterium wird der beim Ziehen des Lichtbogens entstehende Überdruck herangezogen, der in einem direkten Zusammenhang mit der Lichtbogenenergie steht. Mit anderen Worten nimmt der Druck umso mehr zu, je höher die Lichtbogenenergie ist. Durch die Auswertung des Überdrucks ist somit eine energieselektive Abschaltung des Schaltgerätes möglich.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Schaltgerät anzugeben.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein zuverlässiger auslösendes Schaltgerät anzugeben.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Schaltgerät, insbesondere durch ein Leistungsschaltgerät, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 angegeben.
  • Erfindungsgemäß weist der Gasaustrittskanal eine Venturidüse auf. Es ist ein in der Venturidüse beim Hindurchströmen des Gasstromes entstehender Unterdruck mittels des Drucksensors erfassbar.
  • Fließt der beim Ziehen des Lichtbogens entstehende Abgasstrom durch eine derartige Venturidüse, so ist an der engsten Stelle des Gasaustrittskanals der dynamische Druck, das heißt der Staudruck, maximal und der statische Druck, das heißt der Ruhedruck, minimal. Dabei steigt die Geschwindigkeit des Gasstromes im Verhältnis der Kanalquerschnitte beim Durchströmen des verjüngten Teils an. Gleichzeitig sinkt der Druck mit zunehmender Verjüngung. Unterschreitet der Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck einen vorgegebenen Druckwert, wie z.B. von 0,8 bar, so löst der Drucksensor das Schaltschloss aus.
  • Ein Vorteil gegenüber der auf Überdruck basierenden Schaltschlossauslösung ist, dass durch den in der Venturidüse nicht wirksamen Überdruck keine verschmutzten Abgasteile in den Drucksensor hineingepresst werden. Vielmehr hält der "saugende" Unterdruck den Drucksensor frei von Verschmutzung.
  • Nach einer Ausführungsform ist der Gasaustrittskanal rohr- oder schachtförmig ausgebildet. Der Gasaustrittskanal weist eine Verjüngung zur Erzeugung des Unterdrucks auf. Vorzugsweise ist die Verjüngung durch den Gasaustrittskanal selbst ausgebildet. Die Verjüngung kann beispielsweise mittels eines Formwerkzeugs in den Werkstoff des Gasaustrittskanals eingebracht sein. Als Werkstoffe kommen z.B. temperaturbeständige Kunststoffe, wie z.B. Polyamid, oder geblechte Kanäle bzw. Rohre in Frage. Typischerweise ist an der Stelle der maximalen Verjüngung, das heißt an der Stelle des kleinsten Schacht- bzw. Rohrquerschnitts, eine Bohrung oder eine Öffnung vorhanden, an welche der Drucksensor angeschlossen werden kann.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Drucksensor zur Erfassung des Unterdrucks über eine Druckverbindungsleitung mit der Venturidüse verbunden. Als Druckverbindungsleitungen kommen insbesondere Schläuche oder Rohrleitungen in Frage. Damit ist der besondere Vorteil verbunden, dass der Drucksensor an einer konstruktiv vorteilhaften Stelle im Schaltgerät angeordnet werden kann. Der Drucksensor weist einen entsprechenden Einlass auf, an welchem die Druckverbindungsleitung angeschlossen werden kann. Das andere Ende der Druckverbindungsleitung ist dann mit der Bohrung bzw. mit der Öffnung an der Stelle mit der maximalen Verjüngung im Gasaustrittskanal verbunden.
  • Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist die Druckverbindungsleitung ein Anschlussstück zum Anschließen an die Venturidüse auf. Das Anschlussstück weist ein Druckausgleichselement zur zumindest nahezu gasdichten Verbindung der Venturidüse mit dem Drucksensor auf. Das Anschlussstück kann z.B. zylinderförmig ausgebildet sein. Es ist in geeigneter Weise zum Anbringen an den Gasaustrittskanal ausgebildet. Das Druckausgleichselement im Anschlussstück verhindert, dass auch noch geringste Schmutzteile aus dem Gasaustrittskanal in den Drucksensor bzw. über die Druckverbindungsleitung in den Drucksensor gelangen können. Das Druckausgleichselement ist derart ausgeführt, dass sich auf beiden Seiten des Druckausgleichselementes ein in etwa gleicher Druck einstellt. Typischerweise ist das Druckausgleichselement eine Membran, wie z.B. eine Metallmembran, oder ein innerhalb des Zylinders des Anschlussstücks beweglicher Kolben. Dadurch ist eine zumindest nahezu gasdichte Weiterleitung des Unterdrucks über die Druckverbindungsleitung zum Drucksensor möglich.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist im Gasaustrittskanal ein Anströmelement angeordnet, welches den Gasaustrittskanal in einen Messströmungskanal und in einen Hauptströmungskanal teilt. Der Messströmungskanal ist zur Druckerfassung mittels des Drucksensors vorgesehen. Die Aufteilung ermöglicht es, dass nur in einem kleinen Kanalquerschnitt des Gasaustrittskanals ein zur Messung ausreichender Unterdruck erzeugt wird. Der Großteil des Gasstromes kann dann im Sinne eines Bypasses nahezu ungehindert durch den Gasaustrittskanal aus dem Schaltgerät entweichen.
  • Das Anströmelement kann ein separates Bauteil sein, welches in den Gasaustrittskanal eingebracht wird. Es kann Teil eines Rohrstücks sein, welches im Sinne eines Messrohres in den Gasaustrittskanal eingebracht wird. Dabei kann das Messrohr einen im Vergleich zum Gasaustrittskanal erheblich kleineren Querschnitt aufweisen.
  • Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist der Drucksensor selbst als zumindest annähernd gasdichte Einheit ausgebildet. Der Drucksensor weist vorzugsweise einen Zylinder sowie einen darin beweglich angeordneten Kolben mit einem Betätigungsschieber zum Auslösen des Schaltschlosses auf. Der Kolben teilt dabei den Zylinder in zwei Druckräume, wobei der erste Druckraum direkt mit der Umgebungsluft, das heißt mit dem Umgebungsdruck des Schaltgerätes, in Verbindung steht. Im einfachsten Fall weist der Zylinder eine durchgehende Öffnung nach "außen" auf. Alternativ kann an dieser Stelle des Zylinders eine weitere Druckverbindungsleitung angeschlossen sein, deren anderes Ende mit der Löschkammer oder mit dem Gasaustrittskanal an einer unverjüngten Stelle angeschlossen ist.
  • Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist der Drucksensor als druckabhängiges Betätigungselement zum Auslösen einer Auslösemechanik des Schaltschlosses verbunden. Vorzugsweise weist die Auslösemechanik einen Federspeicher auf, welcher z.B. manuell vorgespannt werden kann. Im Auslösefall kann der Betätigungsschieber des Drucksensors den Federspeicher entklinken, sodass dieser das Schaltschloss in die Geöffnetstellung bewegen kann. Alternativ kann der Drucksensor ein elektrisches oder elektronisches Bauelement sein, welches z.B. mittels eines Piezosensors ein mit dem Unterdruck korrespondierendes elektrisches Sensorsignal bereitstellt. Der Drucksensor kann darüber hinaus eine elektronische Auswerteeinheit zur Erzeugung eines Schaltsignals aufweisen, wenn das elektrische Sensorsignal einen vorgegebenen Schwellwert erreicht. Mittels des elektrischen Schaltsignals kann ein elektromagnetisches Betätigungselement angesteuert werden, welches auf die Auslösemechanik oder direkt auf das Schaltschloss zum Öffnen der Schaltkontakte einwirkt.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Schaltgerät mehrpolig ausgeführt. Insbesondere ist das Schaltgerät dreipolig ausgeführt. Es ist je Pol eine Löschkammer, ein Gasaustrittskanal und ein Drucksensor vorhanden. Der jeweilige Drucksensor ist mit einer Auslösemechanik zum Auslösen des Schaltschlosses verbunden. Dadurch ist vorteilhaft eine polweise Auslösung des Schaltgerätes möglich.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die jeweiligen Drucksensoren mit einer gemeinsamen Sammelwelle der Auslösemechanik verbunden. Dadurch ist eine allpolige Abschaltung des Schaltgerätes möglich.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform ist das Schaltgerät mehrpolig ausgeführt. Es ist je Pol eine Löschkammer und ein Gasaustrittskanal vorhanden. Die jeweiligen Gasaustrittskanäle münden in einen gemeinsamen Gasaustrittssammelkanal. Der Drucksensor ist zur Druckerfassung mit dem Gasaustrittssammelkanal und zum Auslösen des Schaltschlosses mit einer Auslösemechanik verbunden. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass an Stelle von drei Drucksensoren lediglich nur ein Drucksensor, das heißt nur ein einziger Drucksensor, zur Druckerfassung benötigt wird.
  • Nach einer Ausführungsform sind die Gasaustrittskanäle jeweils über eine Rückströmungsklappe mit den gemeinsamen Gasaustrittssammelkanal verbunden. Dadurch wird eine Gasströmung von einem Pol zu einem anderen Pol wirksam verhindert.
  • Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Schaltgerät mehrpolig ausgeführt. Alle Schaltkontakte, insbesondere alle Leistungsschaltkontakte, sind in einer gemeinsamen Löschkammer angeordnet. Die jeweiligen Schaltkontakte eines Pols sind elektrisch voneinander isoliert. Die gemeinsame Löschkammer mündet in den Gasaustrittskanal. Der Drucksensor ist mit einer Auslösemechanik zum Auslösen des Schaltschlosses verbunden.
  • Durch die Verwendung einer gemeinsamen Löschkammer vereinfacht sich der Aufbau eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes. Vorzugsweise sind zwischen den jeweiligen Polen elektrisch isolierende Trennwände oder Schotte eingezogen. Insbesondere münden die Teillöschkammern derart in die gemeinsame Löschkammer, dass eine strömungstechnische Rückwirkung eines der Teillöschkammern auf die anderen Teillöschkammern weitgehend verhindert wird.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Schaltgerät je Pol zumindest zwei in der Einschaltstellung des Schaltgerätes federnd gegeneinander gedrückte Schaltkontakte auf. Die Schaltkontakte sind durch die Wirkung elektromagnetischer Abstoßungskräfte trennbar, wenn ein die Schaltkontakte durchfließender Strom einen bestimmten Schwellwert zur Strombegrenzung überschreitet. Das Schaltgerät weist ein Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied zum Auslösen des Schaltschlosses auf.
  • Bei dieser Ausführungsform des Schaltgerätes wirken zwei voneinander unabhängige Auslösemechanismen zum Auslösen des Schaltschlosses. Der erste Auslösemechanismus basiert auf einer Stromerfassung in der jeweiligen Strombahn. Der zweite Auslösemechanismus basiert auf der Druckauswertung eines jeweiligen durch den Lichtbogen erzeugten Überdrucks. Es werden die Schaltkontakte mittels einer Kontaktfeder geschlossen gehalten. Über typischerweise U-förmig gebogene Festkontakte bei der Zuführung des Stromes zu den Schaltkontakten wird erreicht, dass die Schaltkontakte in einem Überstromfall, insbesondere in einem Kurzschlussfall, kurzzeitig abheben, um den Überstrom- oder Kurzschlussstrom unter Ausbildung eines Lichtbogens zu begrenzen. Ist der Überstrom- oder Kurzschlussfall nur von kurzer Dauer und erreicht dieser nicht einen vorgegebenen Schwellwert, so schließen die Schaltkontakte wieder. Ein derartiges Schaltgerät weist somit ein gestaffeltes, das heißt ein selektives Abschalteverhalten auf.
  • Die Erfindung sowie vorteilhaft Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigen
    • FIG 1
    einen Ausschnitt eines Schaltgerätes mit einer beispielhaften Venturidüse gemäß der Erfindung,
    FIG 2
    eine erste Ausführungsform des Schaltgerätes,
    FIG 3
    eine zweite Ausführungsform des Schaltgerätes in einer beispielhaft dreipoligen Ausführung und
    FIG 4
    eine dritte Ausführungsform des Schaltgerätes.
  • FIG 1 zeigt einen Ausschnitt eines Schaltgerätes 1 mit einer beispielhaften Venturidüse 8 gemäß der Erfindung.
  • Im linken Teil der FIG 1 ist eine Schaltwelle 3 zum Öffnen und Schließen zweier Schaltkontakte 21, 22 zu sehen. Die beiden gezeigten Schaltkontakte 21, 22 bilden ein Schaltkontaktpaar 2. Alternativ und in der FIG 1 nicht dargestellt kann die Schaltwelle 3 zum Öffnen und Schließen zweier oder mehrerer Schaltkontaktpaare 2 ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Schaltwelle 3 mit einem Mehrfachkontakt verbunden. Die Schaltkontakte 21, 22 sind in einer mit dem Bezugszeichen 5 bezeichneten Löschkammer zum Löschen eines beim Öffnen entstehenden Lichtbogens LB angeordnet. Die Löschkammer 5 ist vorzugsweise durch ein Gehäuse 7 des Schaltgerätes 1 ausgebildet. Das Gehäuse 7 besteht typischerweise aus einem Isolierstoff, wie z.B. aus Kunststoff. Mit dem Bezugszeichen i ist ein durch eine zu unterbrechende Strombahn 4 hindurchfließender Strom bezeichnet. Die Strombahn 4 verlässt im rechten Teil der FIG 2 das Schaltgerät 1 zu einem nicht weiter dargestellten elektrischen Anschluss. Zudem ist die gezeigte Strombahn 4 durch einen Stromwandler als Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied 40 geführt. Ein aus dem Stromwandler 40 abgeleitetes elektrisches Schaltsignal kann dann zum Auslösen eines in der FIG 1 nicht weiter dargestellten Schaltschlosses bei Erreichen eines Stromschwellwertes herangezogen werden.
  • Im Bereich der geöffneten Kontakte 21, 22 ist weiterhin ein Löschpaket 6 dargestellt. Es weist eine Vielzahl von Löschblechen zur Kühlung des Lichtbogenplasmas auf. Die Löschkammer 5 mündet in einen rohr- oder schachtförmig ausgebildeten Gasaustrittskanal 9 zum Entweichen eines beim Ziehen des Lichtbogens LB erzeugten Überdrucks P1. Mit dem Bezugszeichen DW ist eine Druckwelle bezeichnet, die beim Ziehen des Lichtbogens LB durch die Löschbleche des Löschpaketes 6 hindurch und dann weiter in den Gasaustrittskanal 9 hineinläuft.
  • Erfindungsgemäß weist der Gasaustrittskanal 9 eine Venturidüse 8 auf, wobei ein in der Venturidüse 8 beim Hindurchströmen des Gasstromes entstehender Unterdruck P2 mittels eines Drucksensors 10 erfasst werden kann. Im Beispiel der FIG 1 ist der Drucksensor 10 im Mündungsbereich des Gasaustrittskanals 9 angebracht. Zur Erzeugung des Unterdrucks P2 weist der Gasaustrittskanal 9 weiterhin eine Verjüngung 81 auf. Im Bereich der engsten Stelle, das heißt der maximalen Verjüngung, erfolgt die messtechnische Unterdruckabnahme durch den Drucksensor 10. Im einfachsten Fall ragt eine nicht weiter bezeichnete Messöffnung des Drucksensors 10 in die verjüngte Stelle 81 der Venturidüse 8 hinein. Erreicht nun der Unterdruck P2 einen vorgegebenen Schwellwert, so kann der Drucksensor 10 auf mechanischem oder elektrischem Wege zumindest mittelbar ein damit verbundenes Schaltschloss 30 auslösen.
  • Weiterhin ist im gezeigten Gasaustrittskanal 9 ein Anströmelement 82 angeordnet, welches den Gasaustrittskanal 9 in einen Messströmungskanal 91 und in einen Hauptströmungskanal 92 teilt. Der Messströmungskanal 91 ist dabei zur erfindungsgemäßen Druckerfassung mittels des Drucksensors 10 vorgesehen.
  • In der FIG 1 ist weiter zu sehen, dass ein Großteil des durch Pfeile gekennzeichneten Gasstromes im Sinne eines Bypasses durch den Gasaustrittskanal 9 hindurchläuft.
  • FIG 2 zeigt eine erste Ausführungsform des Schaltgerätes 1. Bei dieser Ausführungsform ist der Drucksensor 10 zur Erfassung des Unterdrucks P2 über eine Druckverbindungsleitung 15 mit der Venturidüse 8 verbunden. Die Druckverbindungsleitung 15 weist ein Anschlussstück 17 auf, welches zum Anschließen an die Venturidüse 8 vorgesehen ist. Das Anschlussstück 17 weist weiterhin ein Druckausgleichselement 18, vorzugsweise eine Membran, zur gasdichten Verbindung der Venturidüse 8 mit dem Drucksensor 10 auf. Der Drucksensor 10 ist vorzugsweise im Bereich des Schaltschlosses 30 des Schaltgerätes 1 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel wirkt der als druckabhängiges Betätigungselement ausgebildete Drucksensor 10 auf eine Auslösemechanik 25 zum Auslösen des Schaltschlosses 30 ein. Hierzu greift ein Betätigungsschieber 14 des Betätigungselementes 10 mit seinem klinkenförmigen Ende in einen nicht weiter gezeigten Auslösehebel der Auslösemechanik 25. Der Betätigungsschieber 14 ist mit einem Kolben 12 verbunden, welcher in einem Zylinder 11 des Drucksensors 10 beweglich und zumindest annähernd gasdicht geführt ist. Über die Druckverbindungsleitung 15 wirkt nun der in der Venturidüse 8 entstehende Unterdruck P2 direkt auf den Kolben 12 des druckabhängigen Betätigungselementes 10 ein. Eine dadurch hervor gerufene Bewegung des Kolbens 12 bzw. des Betätigungsschiebers 14 führt nach Erreichen eines vorgegebenen Druckschwellwertes zum Auslösen der Auslösemechanik 25.
  • Das in der FIG 2 gezeigte Schaltgerät 1 ist beispielhaft mehrpolig ausgeführt, wobei in der vorliegenden Darstellung nur ein Pol zu sehen ist. Ein derartiges Schaltgerät 1 weist je Pol eine Löschkammer 5, einen Gasaustrittskanal 9 und jeweils einen Drucksensor 10 auf. Der jeweilige Drucksensor 10 ist mit einer Auslösemechanik 25 zum Auslösen des Schaltschlosses 1 verbunden bzw., wie in FIG 2 bereits gezeigt, mit einer gemeinsamen Sammelwelle 20 der Auslösemechanik 25 verbunden.
  • FIG 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Schaltgerätes 1 in einer beispielhaft dreipoligen Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist je Pol eine Löschkammer 5 und ein Gasaustrittskanal 9 vorhanden. Die jeweiligen Gasaustrittskanäle 9 münden in einen gemeinsamen Gasaustrittssammelkanal 90, in welchem wiederum ein Drucksensor 10 zur Druckerfassung des Unterdrucks P2 in der Venturidüse 8 vorhanden ist. Vorteilhaft ist in diesem Fall, dass nur ein (einziger) Drucksensor zur gemeinsamen Auslösung des Schaltschlosses bei Erreichen einer Mindestlichtbogenleistung erforderlich ist.
  • Im gezeigten Beispiel der FIG 3 ist der Drucksensor 10 als druckabhängiges Betätigungselement mit einem Zylinder 11 und einem Kolben 12 ausgebildet. Mit dem Kolben 12 ist der Betätigungsschieber 14 zur Aufbringung einer Auslösekraft F verbunden. Der linke Druckraum des gezeigten Drucksensors 10 weist eine Öffnung gegenüber dem Umgebungsdruck P1 auf. Bei Anliegen eines Unterdrucks P2, das heißt bei Vorliegen einer Druckdifferenz P2-P1, schiebt sich der gezeigte Kolben 12 in Auslöserichtung nach rechts.
  • Weiterhin sind die drei gezeigten Gasaustrittskanäle 9 jeweils über eine Rückströmungsklappe 93 mit dem gemeinsamen Gasaustrittssammelkanal 90 verbunden. Dadurch wird ein Rückströmen eines Gasstromes aus einer der gezeigten Löschkammern 5 in die jeweils anderen Löschkammern 5 verhindert. Dies ist z.B. dann vorteilhaft, wenn das Schaltgerät 1 zur dreipoligen Abschaltung eines 3-Phasen-Drehstromes vorgesehen ist und eine hohe Lichtbogenleistung in einer oder in zwei der drei Löschkammern 5 erreicht wird. Mit Hilfe der Rückströmungsklappen 93 strömt der entstehende Gasstrom nahezu ungebremst und mit vollem Volumen den Gasaustrittssammelkanal 90.
  • FIG 4 zeigt eine dritte Ausführungsform des Schaltgerätes 1. Bei diesem Beispiel sind alle Schaltkontakte 21, 22 in einer gemeinsamen Löschkammer 5' angeordnet. Die jeweiligen Schaltkontakte 21, 22 sind dabei polweise voneinander isoliert. Dies wird im Beispiel der FIG 4 durch elektrisch nicht leitende Trennwände 52 erreicht. Die gemeinsame Löschkammer 5 sowie die Trennwände 52 sind strömungstechnisch so ausgeführt, dass sich diese zum Gasaustrittskanal 9 hin erstrecken und dabei verjüngen. Dadurch wird in strömungstechnischer Hinsicht weitgehend verhindert, dass ein aus einer Teillöschkammer 5 heraustretender Gasstrom in die anderen Teillöschkammern 5 hineinströmt. Mit anderen Worten verlaufen alle Gasströme vorzugsweise im Sinne einer Düse in den Mündungsbereich des Gasaustrittskanals 9 hinein. Im rechten Teil der FIG 4 ist der Gasaustrittskanal 9 mittels einer Anströmhilfe 82 in einen Messströmungskanal 91 und in einen Hauptströmungskanal 92 aufgeteilt. Im Beispiel der FIG 4 ist das druckabhängige Betätigungselement 10 über zwei Druckverbindungsleitungen 15, 16 mit dem nicht verjüngten Bereich des Gasaustrittskanals 9 zur Erfassung des Überdrucks P1 sowie zur Erfassung des Unterdrucks P2 mit dem verjüngten Bereich der Venturidüse 8 verbunden.
  • Weiterhin weist gemäß der Erfindung das Schaltgerät 1 je Pol zumindest zwei in der Einschaltstellung des Schaltgerätes 1 federnd gegeneinander gedrückte Schaltkontakte 21, 22 auf. Hierzu werden typischerweise sogenannte Kontaktfedern verwendet. Die Schaltkontakte 21, 22 sind durch die Wirkung elektromagnetischer Abstoßungskräfte trennbar, wenn ein die Schaltkontakte 21, 22 durchfließender Strom i einen bestimmten Schwellwert zur Strombegrenzung überschreitet. Das Schaltgerät 1 weist zudem ein Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied 40 zum Auslösen des Schaltschlosses 30 auf.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltgerät, Leistungsschaltgerät, MCCB
    2
    Schaltkontakte
    3
    Schaltwelle
    4
    Strombahn
    5
    Löschkammer
    5'
    gemeinsame Löschkammer
    6
    Löschpaket
    7
    Gehäuse
    8
    Venturi-Düse
    9
    Gasaustrittskanal
    10
    Drucksensor, druckabhängiges Betätigungselement
    11
    Zylinder
    12
    Kolben
    13
    Federelement, Zylinderfeder
    14
    Betätigungsschieber
    15
    Druckverbindungsleitung, Unterdruckverbindungsleitung, Verbindungsschlauch, Verbindungsrohr
    16
    Druckverbindungsleitung, Überdruckverbindungsleitung, Verbindungsschlauch, Verbindungsrohr
    17
    Anschlussstück
    18
    Membran, Kolben
    20
    Sammelwelle
    21, 22
    Schaltkontakte
    25
    Auslösemechanik
    30
    Schaltschloss
    40
    Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied, Stromwandler
    52
    Schott, Trennwand
    81
    Verjüngung
    82
    Anströmhilfe
    90
    Gasaustrittssammelkanal, Sammelrohr
    91
    Messströmungskanal
    92
    Hauptströmungskanal
    93
    Rückströmungsklappe
    DW
    Druckwelle
    F
    Kraft
    i
    Strom
    LB
    Lichtbogen
    P1, P2
    Drücke

Claims (13)

  1. Schaltgerät, insbesondere Leistungsschaltgerät, mit zumindest zwei Schaltkontakten (21, 22) zur Unterbrechung einer Strombahn (4), wobei die Schaltkontakte (21, 22) in einer Löschkammer (5) zum Löschen eines beim Öffnen entstehenden Lichtbogens (LB) angeordnet ist, wobei die Löschkammer (5) in einen Gasaustrittskanal (9) zum Entweichen eines beim Ziehen des Lichtbogens (LB) erzeugten Überdrucks (P1) mündet und wobei zur Druckerfassung im Gasaustrittskanal (9) ein Drucksensor (10) vorhanden ist, welcher bei Erreichen eines vorgebbaren Druckwertes ein zumindest mittelbar damit verbundenes Schaltschloss (30) des Schaltgerätes auslöst,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Gasaustrittskanal (9) eine Venturidüse (8) aufweist und dass ein in der Venturidüse (8) beim Hindurchströmen des Gasstromes entstehender Unterdruck (P2) mittels des Drucksensors (10) erfassbar ist.
  2. Schaltgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Gasaustrittskanal (9) rohr- oder schachtförmig ausgebildet ist und dass der Gasaustrittskanal (9) eine Verjüngung (81) zur Erzeugung des Unterdrucks (P2) aufweist.
  3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drucksensor (10) zur Erfassung des Unterdrucks (P2) über eine Druckverbindungsleitung (15) mit der Venturidüse (8) verbunden ist.
  4. Schaltgerät nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Druckverbindungsleitung (15) ein Anschlussstück (17) zum Anschließen an die Venturidüse (8) aufweist und dass das Anschlussstück (17) ein Druckausgleichselement (18), insbesondere eine Membran oder einen Kolben, zur zumindest nahezu gasdichten Verbindung der Venturidüse (8) mit dem Drucksensor (10) aufweist.
  5. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Gasaustrittskanal (9) ein Anströmelement (82) angeordnet ist, welches den Gasaustrittskanal (9) in einen Messströmungskanal (91) und in einen Hauptströmungskanal (92) teilt, und dass der Messströmungskanal (91) zur Druckerfassung mittels des Drucksensors (10) vorgesehen ist.
  6. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drucksensor (10) als zumindest annähernd gasdichte Einheit ausgebildet ist und dass der Drucksensor (10) einen Zylinder (11) sowie einen darin beweglich angeordneten Kolben (12) mit einem Betätigungsschieber (14) zum Auslösen des Schaltschlosses (30) aufweist.
  7. Schaltgerät nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drucksensor (10) als druckabhängiges Betätigungselement mit einer Auslösemechanik (25) zum Auslösen des Schaltschlosses (30) verbunden ist.
  8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schaltgerät mehrpolig ausgeführt ist, dass je Pol eine Löschkammer (5), ein Gasaustrittskanal (9) und ein Drucksensor (10) vorhanden ist und dass der jeweilige Drucksensor (10) mit einer Auslösemechanik (25) zum Auslösen des Schaltschlosses (30) verbunden ist.
  9. Schaltgerät nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die jeweiligen Drucksensoren (10) mit einer gemeinsamen Sammelwelle (20) der Auslösemechanik (25) verbunden sind.
  10. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schaltgerät mehrpolig ausgeführt ist, dass je Pol eine Löschkammer (5) und ein Gasaustrittskanal (9) vorhanden ist, dass die jeweiligen Gasaustrittskanäle (9) in einen gemeinsamen Gasaustrittssammelkanal (90) münden und dass der Drucksensor (10) zur Druckerfassung mit dem Gasaustrittssammelkanal (90) und zum Auslösen des Schaltschlosses (30) mit einer Auslösemechanik (25) verbunden ist.
  11. Schaltgerät nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gasaustrittskanäle (9) jeweils über eine Rückströmungsklappe (93) mit dem gemeinsamen Gasaustrittssammelkanal (90) sind.
  12. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schaltgerät mehrpolig ausgeführt ist, dass alle Schaltkontakte (21, 22) in einer gemeinsamen Löschkammer (5') angeordnet sind, dass die jeweiligen Schaltkontakte (21, 22) eines Pols elektrisch voneinander
    isoliert sind, dass die gemeinsame Löschkammer (5') in den Gasaustrittskanal (90) mündet und dass der Drucksensor (10) mit einer Auslösemechanik (25) zum Auslösen des Schaltschlosses (30) verbunden ist.
  13. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schaltgerät je Pol zumindest zwei in der Einschaltstellung des Schaltgerätes federnd gegeneinander gedrückte Schaltkontakte (21, 22) aufweist, dass die Schaltkontakte (21, 22) durch die Wirkung elektromagnetischer Abstoßungskräfte trennbar sind, wenn ein die Schaltkontakte (21, 22) durchfließender Strom (i) einen bestimmten Schwellwert zur Strombegrenzung überschreitet, und dass das Schaltgerät ein Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied (40) zum Auslösen des Schaltschlosses (30) aufweist.
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