Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lichtbogenkammer für Niederspannungsleistungsschalter gemäß dem generischen Teil des Anspruchs 1, wie z.B. aus US-A-5589672 bekannt, insbesondere auf Leistungsschalter mit gegossenem Gehäuse.

Es ist bekannt, dass Leistungsschalter mit gegossenem Gehäuse normalerweise in industriellen elektrischen Niederspannungssystemen verwendet werden, d.h. Systeme, welche mit bis zu etwa 1000 Volt arbeiten. Solche Leistungsschalter sind gewöhnlich mit einem System versehen, welches sicher stellt, dass der für die verschiedenen Nutzer erforderliche nominale Strom die Verbindung und Trennung der Last, Schutz gegen irgendwelche unnormalen Bedingungen, wie etwa Überlast und Kurzschluss, durch automatisches Öffnen des Schaltkreises und das Trennen des abgesicherten Schaltkreises sicher stellt, durch Öffnen der sich bewegenden Kontakte bezüglich der festen Kontakte (galvanische Trennung), um eine vollständige Isolation der Last bezüglich der elektrischen Leistungsquelle zu erreichen.

Die kritische Funktion des Unterbrechens des Stroms (sei es Nominal-, Überlast- oder Kurzschlussstrom) wird vorgesehen durch den Leistungsschalter in einem spezifischen Teil des Leistungsschalters, welcher durch die sog. Entionisierungslichtbogenkammer gebildet ist. Als Folge der Öffnungsbewegung bewirkt die Spannung zwischen den Kontakten die dielektrische Entladung der Luft, was zu der Ausbildung des elektrischen Lichtbogens in der Kammer führt. Der Lichtbogen wird durch elektromagnetische und fluiddynamische Effekte im Inneren einer Reihe von in der Kammer angeordneten Metallplatten vorangetrieben, welche dazu gedacht sind, um den Lichtbogen durch Kühlung auszulöschen.

Während der Lichtbogenausbildung ist die durch Joule-Effekt freigesetzte Energie sehr hoch und bewirkt thermische und mechanische Spannungen im Innern des Plattenaufnahmebereichs. Um diesen Spannungen zu widerstehen, muss die Gestaltung der Lichtbogenkammer sorgfältig berechnet sein, um so eine Komponente zu erhalten, welche stabil genug ist, um den mechanischen Spannungen zu widerstehen, und klar definiert ist, um so den Lichtbogen geeigneterweise in den Auslöschbereich zu führen, während sie Schutz für die Bereiche bietet, welche nicht betroffen sein dürfen. Es ist auch allgemein übliche Praxis, in die Lichtbogenkammer Elemente einzufügen, welche aus isolierenden Materialien hergestellt sind, in der Lage, gasförmige Substanzen in der Anwesenheit eines elektrischen Lichtbogens zu emittieren. Solche Substanzen wechselwirken mit den Plasmaionen, welche durch den Lichtbogen erzeugt werden, wodurch sie zur Verringerung des Gesamtphänomens durch Verringerung der Konduktivität beitragen.

1 und 2 veranschaulichen ein typisches Beispiel einer Lichtbogenkammer des Standes der Technik. Die Kammer umfasst allgemein zwei Seitenwände 1, welche aus isolierendem Material hergestellt sind, eine Mehrzahl von metallischen Platten 2 und zumindest ein Schutzelement 3, hergestellt aus isolierendem Material. Die Platten 2 sind allgemein U-förmig und weisen an ihren äußeren Seitenkanten eine Mehrzahl von Vorsprüngen 21 auf. Die Seitenwände 11 weisen eine Mehrzahl von Öffnungen 11 auf, welche geeignet sind, um mit den entsprechenden Vorsprüngen 21 der Platten 2 (siehe 2) für eine Plattenpositionierung und -fixierung zusammen zu passen. Eine Plattenfixierung wird beispielsweise vorgesehen durch Aufstauchen der Vorsprünge 21, wodurch eine Aufnahme der Platten und eine mechanische Stabilität der Lichtbogenkammer sicher gestellt ist. Sobald sie zusammengebaut ist, wird die Lichtbogenkammer in einen geeigneterweise vorgesehenen Raum, gebildet in dem Gehäuse des Leistungsschalters, eingefügt.

Obwohl diese Lösung geeigneterweise die nötigen Erfordernisse erfüllt, ist sie hinsichtlich der Anzahl der erforderlichen Komponenten und aufgrund einer Komplexität der Herstellung nicht völlig zufrieden stellend. Es ist in der Tat auch zusätzlich zu den aus isolierendem Material hergestellten Seitenwänden notwendig, geeignete Komponenten (z.B. das schützende Element 3) für Lichtbogenführung/-schutz vorzusehen.

Des Weiteren darf die Tatsache nicht ignoriert werden, dass eine adäquate mechanische Stabilität nur sicher gestellt ist durch den komplizierten Vorgang des Fixierens der Platten an den Seitenwänden, z.B. durch Aufstauchen der Vorsprünge, welche an den Kanten der Platten vorhanden sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtbogenkammer für Niederspannungsleistungsschalter vorzusehen, welche aus einer begrenzten Anzahl von Komponenten gebildet ist, welche geringer ist als die Anzahl der Komponenten herkömmlicher Lichtbogenkammern.

Innerhalb des Rahmens dieser Aufgabe ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtbogenkammer für Niederspannungsleistungsschalter vorzusehen, welche keine komplizierten Zusammenbauschritte erfordert.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtbogenkammer für Niederspannungsleistungsschalter vorzusehen, welche eine adäquate mechanische Stabilität aufweist, ohne komplizierte mechanische Vorgänge zu erfordern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtbogenkammer für Niederspannungsleistungsschalter vorzusehen, welche leicht im Inneren des Pols des Leistungsschalters zusammengebaut werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtbogenkammer für Niederspannungsleistungsschalter vorzusehen, welche nicht die Verwendung von zusätzlichen Elementen erfordert, in der Lage, gasartige Substanzen zu emittieren, welche die mit dem Lichtbogen zusammenhängenden Phänomene reduzieren.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtbogenkammer für Niederspannungsleistungsschalter vorzusehen, welche höchst zuverlässig, verhältnismäßig einfach herzustellen und von konkurrenzfähigen Kosten ist.

Dieses Ziel, diese Aufgaben und andere, welche im Folgenden deutlich werden, werden erreicht durch eine Lichtbogenkammer für Niederspannungsleistungsschalter, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:

• – mehrere, im Wesentlichen U-förmige Metallplatten;
• – eine Einfassung, hergestellt aus isolierendem Material, welche im Wesentlichen wie ein Parallelepiped geschnitten ist und zwei Seitenwände, eine Bodenwand, eine Deckenwand und eine Rückwand aufweist, wobei die Seitenwände an der Innenseite mehrere wechselseitig gegenüber liegende Schlitze für das Einfügen der Metallplatten aufweisen, wobei die Boden- und die Deckenwand jeweils eine Öffnung aufweisen, wobei die Einfassung an der Vorderseite offen ist.

Auf diese Art und Weise hat man den Vorteil, dass eine mechanisch stabile Lichtbogenkammer mit einer reduzierten Anzahl von Komponenten vorgesehen wird, und dass der komplexe mechanische Vorgang des Aufstauchens vermieden wird.

Weitere Charakteristika und Vorteile der Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung werden aus der Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsform deutlich werden, dargestellt nur mittels eines nicht beschränkenden Beispiels in den beigefügten Zeichnungen, wobei:

1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer auseinander gebauten Lichtbogenkammer des Standes der Technik ist;

2 eine perspektivische Ansicht einer zusammengebauten Lichtbogenkammer des Standes der Technik ist;

3 eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer auseinander gebauten Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung ist;

4 eine Draufsicht eines Pols eines Niederspannungsleistungsschalters ist, welcher eine Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung aufweist;

5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Lichtbogenkammer gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist;

6 eine perspektivische Ansicht einer Einfassung einer Lichtbogenkammer gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist.

Mit Bezugnahme auf 3 umfasst die Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung, welche aus Klarheitsgründen auseinander gebaut gezeigt ist, eine Mehrzahl von Metallplatten 30, welche im Wesentlichen U-förmig sind. Die Lichtbogenkammer umfasst weiter eine Einfassung 40, hergestellt aus isolierendem Material, welche im Wesentlichen geformt ist wie ein Parallelepiped, mit zwei Seitenwänden 41 und 42, einer Bodenwand 43, einer Deckenwand 44 und einer Rückwand 46. Die Einfassung 40 ist an der vorderen Wand offen, um das Einfügen der Platten 30 zu erlauben, wie im Detail im Folgenden beschrieben. Die Seitenwände sind innen versehen mit einer Mehrzahl von wechselseitig gegenüber liegenden Schlitzen 47 für die gleitende Einfügung der Metallplatten 30. Die Bodenwand weist zumindest eine Öffnung 48 auf, um den Durchgang des Lichtbogenlöschkontakts zu erlauben. Geeigneterweise weist die Deckenwand zumindest eine Öffnung 49 auf, welche die Entlüftung der Gase erlaubt, welcher erzeugt werden. Die untere Wand 43, die Deckenwand 44 und die Rückwand 46 schützen auch die Bereiche, auf welche sich der Lichtbogen nicht auswirken darf.

Der Zusammenbau der Lichtbogenkammer, die so erhalten wird, ist daher stark vereinfacht, wobei der einzig nötige Vorgang das Einfügen der Platten 30 in die Schlitze 47 der Einfassung 40 ist.

Vorteilhafterweise decken gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung die Schlitze 47 nur einen Teil der inneren Oberfläche der Seitenwände 41 und 42 ab, eher als deren gesamte Länge. Dementsprechend weisen die Metallplatten 30 zwei seitliche Arme 31 und 32 auf, welche die Arme der U-Form bilden, und einen soliden Bodenabschnitt 33, welcher ungefähr so breit ist wie der Abstand zwischen den Seitenwänden 41 und 42, oder, allgemeiner, so geformt ist, um dem inneren Profil der Seitenwände 41 und 42 zu entsprechen. Die Breite der Platten 30 an den seitlichen Armen 31 und 32 ist ungefähr gleich dem Abstand zwischen den Endoberflächen der zwei wechselseitig gegenüber liegenden Schlitze 47.

Vorteilhafterweise weisen die Metallplatten 30 zumindest einen erhöhten Abschnitt 34 an zumindest einem der seitlichen Arme 31 und 32 auf, bevorzugt an beiden Armen 31 und 32. Wenn die Platte 30 in ein Paar von wechselseitig gegenüber liegenden Schlitzen 47 eingeführt ist, kontrastiert der erhöhte Abschnitt mechanisch mit den inneren Oberflächen des Schlitzes, wodurch sicher gestellt wird, dass die Position während eines Zusammenbaus beibehalten wird.

Bevorzugt ist die Länge der seitlichen Arme 31 und 32 größer als die Länge der Schlitze 47, so dass die seitlichen Arme zumindest teilweise frontal von dem Körper der Einfassung, welche aus isolierendem Material hergestellt ist, vorragen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Rückwand 46 der Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung einen geformten Vorsprung 50 auf. Geeigneterweise weist der Vorsprung 50 einen Abschnitt 51 auf, welcher entlang zumindest einem Abschnitt der Rückwand 50 läuft, und einen erhöht geformten Abschnitt 52 an dem oberen Ende der Rückwand.

Der Vorsprung 50 und die Abmessungen der Arme 31 und 32 erleichtern den Zusammenbau der Lichtbogenkammer im Inneren des Pols und tragen zur Aufnahme der Platten 30 bei.

Die Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung ist in der Tat geeigneterweise in einem Pol eines Niederspannungsleistungsschalters angewandt und sie ist insbesondere geeignet für Niederspannungsleistungsschalter mit gegossenem Gehäuse.

4 ist eine Draufsicht eines Pols eines Niederspannungsleistungsschalters, welcher eine Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung aufweist. Gemäß einer allgemeinen Ausführungsform umfasst der Pol ein Gehäuse 60, hergestellt aus isolierendem Material, in dessen Innerem eine Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung ist. In dem Gehäuse des Niederspannungsleistungsschalters mit gegossenem Gehäuse wird das Gehäuse 60 gebildet durch das gegossene Kunststoffgehäuse des Leistungsschalters.

Gemäß der Ausführungsform der 4, in welcher ein einzelner Pol aus Einfachheitsgründen gezeigt ist, weist das Gehäuse 60 an seiner inneren Oberfläche ein geformtes Profil 61 auf, welches geeignet ist, um mit dem Vorsprung 50 und dem erhöht geschnittenen Abschnitt 52 der Lichtbogenkammer zusammen zu passen.

Bevorzugt weist das Gehäuse 60 ein zusätzliches innengeformtes Profil 62 auf, welches geeignet ist, um komplementär mit dem vorderen Ende der Arme 31 und 32 der Platten 30 zusammen zu passen, welche von dem Körper der Einfassung 40 vorragen.

Zusätzliche innere Vorsprünge 63, geeignet, um die Aufnahme der Einfassung 40 zu erleichtern, können des Weiteren vorhanden sein.

Auf diese Art und Weise trägt das Gehäuse 60 des Pols, welches strukturell geeignet ist, um intensiven mechanischen Belastungen zu widerstehen, zur mechanischen Aufnahme der Metallplatten bei.

In der Ausführungsform der 5 schließt der Lichtbogenkammer-Zusammenbau eine Anzahl an im Wesentlichen U-förmigen Metallplatten ein. Die Einfassung 80 ist im Wesentlichen wie ein Parallelepiped geformt und wiest zwei Seitenwände 81 und 82, eine Bodenwand (nicht gezeigt), eine Deckenwand 84 und eine Rückwand 86 auf. Wie in der Figur gezeigt, weist die Deckenwand 84 eine Öffnung 89 auf, welche das Entlüften der Gase erlaubt. Die Seitenwände 81 und 82 sind innen versehen mit einer Mehrzahl an wechselseitig gegenüber liegenden Schlitzen für die gleitende Einfügung der Metallplatten 70. In der Ausführungsform der 5 decken die Schlitze den gesamten Teil der inneren Oberflächen der Seitenwände 81 und 82 ab und die Montage erfolgt derartig, dass die Arme der U-förmigen Metallplatten nach innen gerichtet werden.

6 stellt eine weitere Ausführungsform einer Einfassung 90 einer Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung dar. Auch in diesem Fall weist die Einfassung zwei Seitenwände 91 und 92, eine Bodenwand 93, eine Deckenwand 94 und eine Rückwand 96 auf. Die Seitenwände sind innen entlang der gesamten Oberflächen mit einer Mehrzahl von wechselseitig gegenüber liegenden Schlitzen 97 versehen zur Einfügung der Metallplatten (nicht gezeigt). Öffnungen 98 und 99 sind jeweils in der Boden- und Deckenwand vorhanden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Einfassung aus einem isolierenden Material hergestellt sein, welches Zusammensetzungen einschließt, welche in der Lage sind, gasartige Substanzen bei Anwesenheit eines elektrischen Lichtbogens zu emittieren, wobei die Substanzen in der Lage sind, mit den Plasmaionen wechselzuwirken, wodurch das Lichtbogenphänomen und damit zusammenhängende Auswirkungen reduziert werden. Beispiele solcher Substanzen sind Zellulose, Melamin, Acetat-Harze, Aluminiumtrihydrat (ATH), fluorierte Harze und/oder Verbindungen, Metallhydrate, ungesättigte Polyester, etc.

Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Verwendung der zusätzlichen Elemente zu vermeiden, welche normalerweise in der Technik verwendet werden. Da auch die gesamte Oberfläche, welche in der Lage ist, solche Gase zu emittieren, größer ist als in den Lichtbogenkammern der bekannten Arten (grundsätzlich ist die gesamte Oberfläche der Einfassung in der Lage, solche Gase zu emittieren), sind die Leistungen bei Weitem besser als im Stand der Technik.

In der Praxis wurde gefunden, dass die Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung voll und ganz das angestrebte Ziel und die Aufgaben erreicht, da sie aus einer verringerten Anzahl an Komponenten gebildet ist, welche einfach zusammenzubauen sind, wobei komplizierte mechanische Aufstauchvorgänge vermieden werden. In der vorgeschlagenen Ausführungsform sind die einzigen Komponenten die Metallplatten und die isolierende Einfassung, welche automatisch zusammengebaut werden können.

Eine mechanische Stabilität ist nicht eingeschränkt. Wie gezeigt, können, wenn die Lichtbogenkammer in den Pol eines Leistungsschalters eingefügt ist, die Wände des Pols zur mechanischen Aufnahme der Platten beitragen.

Die Verwendung von Verbindungen, die in der Lage sind, gasartige Substanzen zu emittieren, verringert das Ausmaß des Lichtbogenphänomens und verringert demzufolge auch mechanische Belastungen.

Die so gewonnene Lichtbogenkammer ist zahlreichen Modifikationen und Variationen unterziehbar, welche alle innerhalb des Rahmens und des erfinderischen Konzepts liegen, wie es durch die Ansprüche definiert ist; alle Details können des Weiteren durch andere technisch äquivalente Elemente ersetzt werden. In der Praxis können die verwendeten Materialien, solange sie mit der spezifischen Verwendung kompatibel sind, ebenso wie die Abmessungen, irgendwie gemäß den Erfordernissen und dem Stand der Technik sein.