CN107004539B - 用于接通和安全切断电气负载的安全开关装置 - Google Patents

Abstract

一种用于接通和安全切断电气负载(12)的安全开关装置(10)，包括：安全评估和控制单元(36)；提供电位(51)的输出端子(26)；具有第一常通触点(46)的开关元件(42)，其中电位(51)经由第一常通触点(46)连接至输出端子(26)；以及接收输入信号的输入端子(20)，输入信号经由评估和控制单元(36)作用于开关元件(42)。安全开关装置还包括具有接触件(56)、驱动元件(58)和分离元件(60)的分离装置(54)，其中，驱动元件(58)被设计成将分离元件(60)从第一位置机械地移动至第二位置。串联的接触件(56)和第一常通触点(46)将电位(51)电连接至输出端子(26)，其中，分离元件(60)将接触件(56)不可还原地分成第二位置。

Description

用于接通和安全切断电气负载的安全开关装置

本发明涉及用于接通和安全切断电气负载的安全开关装置，包括：故障安全评估和控制单元；用于提供电位的输出端子；具有第一工作触点的开关元件，其中，电位可以通过第一工作触点连接至输出端子；以及输入端子，用于接收输入信号以经由评估和控制单元来操作开关元件。

这样的安全开关装置例如从DE 199 54 460 A1获知。

此外，本发明涉及用于安全开关装置的分离器，安全开关装置包括用于提供电位的输出端子和具有第一工作触点的开关元件，其中，电位可以通过第一工作触点连接至输出端子。

在工业领域中首先使用通用类型的安全开关装置，以便接通和安全关闭电驱动的机器例如压机或铣床。因此，安全开关装置是在控制技术中实现安全相关功能的装置，其中，安全相关功能具有将在威胁范围内产生的风险降低至可接受水平的功能。安全相关功能例如是紧急关闭/紧急停止功能、防护门功能或者另外停止对驱动器的监测。通常，安全开关装置监测特定功能，其中，通过互连另外的安全开关装置，可以确保整个机器或设备被监测。

安全开关装置的主要区别在于它们的技术设计。因此，开始提到的DE 199 54 460A1描述了例如基于触点式继电器技术的经典安全开关装置。在这种情况下，使用一个或多个安全继电器以便在紧急情况下例如通过切断对所述电气负载的电力来切断电气负载。安全继电器的控制电路例如通过紧急关闭开关而连接至电位，并且工作触点在正常操作下闭合。如果紧急关闭开关被致动，则工作触点断开。可以使用继电器的工作触点来直接或间接地控制对被监测的机器或设备的电力供应，所述触点通常串联连接。

除了经典安全开关装置之外，越来越多地使用包括电子评估系统的安全开关装置。电子评估系统可以接收来自不同的信号发送器的输入信号并且评估输入信号，并且电子评估系统还可以用于检测故障。这些安全开关装置包括输出侧的接触式无电位输出端、纯电子半导体输出端或前述二者的组合。例如，在DE 100 11 211 B4中公开了一种全电子安全开关装置。

不论所有安全开关装置的技术设计如何，所有安全开关装置必须设计成使得——当正确接线时——设备中的故障或者由传感器或致动器引起的外部故障都不会导致安全相关功能的丧失。为此，通常以冗余(redundant)方式将安全开关装置设计为具有两个通道，使得即使在一个通道中存在故障，也可以通过第二通道来保护安全相关功能。然而，在两个通道结构的情况下，仍然会发生所谓的共因故障，这是由共同的原因引起的故障。因此，例如在经典安全开关装置的情况下，可能两个继电器触点变成焊接，因此两个通道变得无效。这将导致安全相关功能的完全丧失。

用于使共因故障的风险最小化的一个措施是增加冗余度。例如，已知实施有三个或更多个通道的安全开关装置，并且该方式降低共因故障的影响。同样地，已知电路解决方案：允许开关元件的不同负载，从而防止同时故障。例如，前言中提到的DE 199 54 460 A1描述了例如基于继电器技术的安全开关装置，其中，冗余开关继电器包括不同的标称开关功能。通过该措施，由于继电器的结构，继电器在不同时间点进行切换，其结果是，在正常操作模式下，在负载作用的情况下至少一个开关元件不被切换。因此，一个开关元件暴露于不同的特别是较低的负载，因此可以降低同时故障的可能性。

然而，上述用于减少共因故障的方法通常昂贵并且与相当大的费用相关联。特别地，在简单的安全开关装置的情况下，另外的冗余度的增加不成比例地增加了制造成本。此外，另外的冗余度仅减小了共因故障的可能性。它无法排除这样的故障。

从现有技术中已知的是，向电气装置配备在过电流情况下跳闸的熔断器。还被描述为OCP(过电流保护)的已知过电流保护装置是熔断丝、电熔断器或机电式断路器。

关于安全开关装置，从DE 10 2013 101 050 A1已知过电流保护装置。DE 10 2013101 050 A1特别公开了电源单元：在过电流情况下，电源单元将至具有接地连接的装置的电源短路。这样的电路通常还被描述为“撬棒(crowbar)”电路。短路导致电源的功率增加，其结果是串联在电源中的熔断丝跳闸并且电源断开连接。结果，安全开关装置与电源在物理上分离，使得电源不能再构成危险。然而，电源的这样的“断开连接”还导致对安全开关装置的任何控制丧失。特别是，一旦安全装置已经跳闸，则安全开关装置不再能够执行任何诊断功能，换言之，安全开关不再能够将其自身的故障报告给更高级别的控制器，更高级别的控制器也不能直接询问开关装置的故障的原因。对于具有许多安全开关装置的复杂设备而言，这是特别有问题的。

基于机电原理的另外的过电流保护装置例如在汽车工业中是已知的。例如，DE 4110 240 C1和EP 0725 412 A2公开了用于保护机动车辆中的主电流路径的安全装置。同样地，此处监测电流路径以便检测过电流，并且在超过特定电流强度的情况下，电流路径被分离元件在物理上封顶(cap)。由于在主电流路径被短路时发生的高电流，因此除了机电致动器之外，还提出提供特别是装备有引爆器并能够快速可靠地断开主电流线路的分离元件。用于确定主电流路径中的电流的相应传感器和分离器被设置成尽可能靠近车辆的电池，使得在发生故障的情况下，可以优选地使整个车载电源断开连接。然而，在这些保护装置的情况下，一旦主电流路径已经断开连接，则安全装置自身不再能够执行任何诊断功能，这也是缺点。

在此背景下，本发明的目的是提供一种用于以故障安全方式切断机器的替选的安全开关装置，其中，所述替选的安全开关装置针对共因故障和安全开关装置内的其他故障提供特别高的安全度，同时具有成本效益。

根据本发明的一个方面，该目的通过具有开始提及类型的安全开关装置来实现，所述安全开关装置包括分离器，分离器具有连接件、驱动元件以及分离元件，其中，驱动元件被配置成将分离元件从第一位置机械地移动至第二位置，其中，彼此串联的连接件与第一工作触点将电位电连接至输出端子，并且其中，在第二位置，分离元件将连接件不可还原地分成两个部分。

根据本发明的又一方面，该目的还通过用于安全开关装置的分离器来实现，所述安全开关装置包括用于提供电位的输出端子和具有第一工作触点的开关元件，其中，电位可以通过第一工作触点连接至输出端子，分离器具有连接件、驱动元件以及分离元件，其中，驱动元件被配置成将分离元件从第一位置机械地移动至第二位置，其中，彼此串联的连接件与第一工作触点将电位电连接至输出端子，并且其中，在第二位置，分离元件将连接件不可还原地分成两个部分。

因此，本发明的构思是向用于保护机器的设备的安全开关装置提供另外的分离器，所述分离器可以在安全开关装置的一个或更多个元件发生故障的情况下触发安全相关功能。分离器有意地基于与开关装置的其他元件不同的工作原理，以便因此排除具有共同原因的故障。因此，新颖的分离器不仅增加冗余度而且提供多样性，由此可以以简单的方式排除由共因故障导致的故障。

特别地，分离器被设计为不可还原的单向开关，如果被触发，则分离器在物理上破坏开关装置的结构，使得不能在不安全状态下重新启动技术设备。因此，新颖的分离器基于“最后手段”的原理，作为最后的手段将安全开关装置直接置于安全状态，优选地不取决于外部能量供应。同时，当触发分离器时，不会发生对安全开关装置自身的控制的完全丧失，如触发安全开关装置的能量供应中的安全装置的情况一样。相反，即使在分离器被触发之后，优选实施方式中的安全开关装置保持完全能够执行诊断功能。如果安全开关装置是复杂组件的一部分，或者安全开关装置自身实现成使得除了一个安全相关功能之外安全开关装置还可以实现另外的功能，则这是特别有利的。特别地，对于开关装置被设计为控制器的模块的可编程安全控制器而言，这是有利的，即使触发单个安全相关功能的“最后手段”，控制器仍然能够起作用。

此外，新颖的分离器可以用于具有不同设计的多个安全开关装置中。因此，可以将根据本公开内容的分离器用于使用继电器技术的经典的接触式安全开关装置以及具有半导体输出端的全电子装置二者。作为这些多样化可能使用的结果，尤其对于大数目的部件而言，与通过使用具有相同功能的不同部件实现多样性的安全开关装置相比，新颖的分离器也更为有利，这是因为新颖的分离器需要为整体较少的部件保持准备。

因此，与现有技术的已知解决方案相比，新颖的安全开关装置和新颖的分离器是安全的并且更具成本效益。因此，完全实现了所提到的目的。

在一个实施方式中，如果开关元件经历故障，特别是焊接工作触点，则驱动元件将分离元件从第一位置移动至第二位置。优选地，评估和控制单元被配置成检测故障并且取决于检测来控制驱动元件，以将分离元件从第一位置移动至第二位置。

在该实施方式中，分离器的驱动元件直接或间接地耦接至开关元件。特别地，驱动元件连接至开关元件的控制器，使得在开关元件发生故障的情况下，驱动元件经由分离元件触发并激活安全相关功能。例如，可以想到对于使用继电器技术的安全开关装置，两个工作触点焊接和同时失效。虽然可以检测这样的故障，但是常规的安全开关装置不提供故障的解决方案。通过将新颖的分离器耦接至开关元件控制器，可以在工作触点的危险焊接的情况下以简单的方式提供解决方案。

在又一实施方式中，安全开关装置包括用于将分离元件从第一位置移动至第二位置的操作能量，其中，操作能量储存在驱动元件中。

在该实施方式中，操作能量优选地以机械能或热能的形式储存在驱动元件自身中。因此，即使安全开关装置的正常电力供应例如电压供应故障，分离器也可以触发。因此，新颖的安全开关装置特别鲁棒并且防止出现故障。

在又一实施方式中，驱动元件包括燃料和点火装置。

在该实施方式中，驱动元件包括由点火装置点燃以触发驱动元件的燃料。通过燃烧燃料，以特别有效的方式移动分离元件并且将连接件不可还原地分成两个部分。因此，分离器由与用于向输出端子提供电位的开关元件完全不同的机构激活。分离器与开关元件之间的功能差异越大，则共因故障的可能性越低。因此，通过这些措施实现了特别高水平的多样性。

在又一实施方式中，驱动元件包括以比燃料中的声速低的速率燃烧的燃料。

在该实施方式中，通过燃烧燃料来在运动中设置分离元件，其中，选择燃料或燃料量使得所述燃料以低于燃料内的声速的速率燃烧。因此，不会发生燃料爆轰而会发生燃料爆燃。因此，在爆炸压力仅由膨胀气体产生的情况下，发生快速燃烧。对于爆燃，燃烧压力主要为10巴的数量级。所产生的压力使分离元件移动，并且连接件以可靠且快速的方式分离，而不会由于燃烧对操作者造成过大的危险。

在又一实施方式中，安全开关装置包括另外的或多个连接件，如果分离元件处于第二位置，则连接件在机械上不可还原地被分成两个部分。

在该实施方式中，分离元件在物理上破坏另外的或多个连接件。因此，单个分离器以简单且成本有效的方式使多个电流路径可靠地断开连接。

在又一实施方式中，安全开关装置包括第二开关元件，第二开关元件具有与第一工作触点和连接件串联连接的第二工作触点。

在该实施方式中，安全开关装置因此实施有具有分离器的两个通道作为附加保护。在该实施方式中，不可还原的保护因此仅在冗余开关元件故障的情况下才会生效。这是特别有利的，这是因为安全开关装置仅在少数特殊情况下被禁用，例如当两个开关元件的工作触点同时焊接在一起时。

在又一实施方式中，安全开关装置包括能够独立于驱动元件移动分离元件的另外的驱动元件。

在该实施方式中，以冗余的方式设计驱动元件，换言之，分离器包括两个分离的触发机构。因此，通常应用于安全开关装置的开关元件的冗余设计变得过时。因此，安全开关装置可以具有双通道设计，其中，通过驱动元件的双(double)设计来实现附加的安全性。因此，例如，占空间的机械开关继电器可以被较小的第二驱动元件有利地替代，由此安全开关装置可以制造得成本有效且尺寸更小。

在又一实施方式中，安全开关装置包括布置有开关元件和分离元件的电路板。

在该实施方式中，开关元件和分离器布置在单个电路板上。因此，安全开关装置可以制造得特别小。优选地，包括分离器的安全开关装置的所有电子部件可以分配在单个电路板上。

在又一实施方式中，安全开关装置包括具有至少一个导体线路的电路板，其中，连接件是至少一个导体线路的一部分。

在该实施方式中，连接件因此是导体线路的一部分，连接件可以被分离元件分成两个部分。导体线路提供电位、开关元件的工作触点、连接件以及输出端子之间的电连接。换言之，导体线路形成可以由安全开关装置切换的电流路径，其中，连接件是导体线路的一部分。因此，连接件有利地不需要额外的部件，使得可以特别成本有效地制造分离器。

不言而喻，上述特征和下文中将要描述的特征不仅在相应描述的组合中使用，而且在不背离本发明的范围的情况下还可以在其他组合中使用或者在独立的布置中使用。

在附图中示出了并且在下面的描述中进一步说明了本发明的示例性实施方式。在附图中：

图1示出了新颖的安全开关装置的优选应用领域的简化视图；

图2示出了新颖的安全开关装置的优选示例性实施方式的示意图；

图3a示出了新颖的分离器在非致动状态下的示例性实施方式的截面图；

图3b示出了新颖的分离器在致动状态下的示例性实施方式的截面图；

图4示出了在平面视图下的新颖的分离器的示例性实施方式；

图5示出了新颖的安全开关装置的另外的示例性实施方式的示意图；以及

图6示出了新颖的安全开关装置的具有冗余分离器的另外的示例性实施方式的示意图。

图1示出了新颖的安全开关装置10的优选应用领域。此处，使用安全开关装置10来保护由自动机器人14指示的技术设备12。不言而喻，本发明不限于监测这样的特定技术设备。相反，本文件中使用的术语“电气负载”应理解为指的是依据机器指令2006/42/EC的任何机器。图1特别示出了新颖的安全开关装置10的用于实现紧急关断功能的用途。在同样程度上，新颖的安全开关装置还可以用于其他安全相关功能例如紧急停止、防护门功能或对驱动器的停滞监测。

在本示例性实施方式中，安全开关装置10通过线16连接至紧急关闭按钮18。例如，紧急关闭按钮18被配置成通过将非致动状态下的电位传送至输入端子20来通过线16向安全开关装置的输入端子20提供输入信号。然而，在另一实施方式中，也可以通过另外的信号生成器例如挡光板、光栅或接触开关，来直接提供输入信号作为所谓的OSSD(输出信号开关装置)信号。

在输出侧，安全开关装置10通过另外的线22来控制外部接触器24，其中，在正常操作期间在输出端子26处提供电位，使得接触器24通电并且它们的常通触点28闭合。接触器24的常通触点28串联布置至技术设备12的电源30。

如参照下面的附图进一步说明的，安全开关装置10被配置成取决于输入端子20处的输入信号来在输出端子26处提供电位，以便对接触器24供电。如果紧急关闭按钮18被致动，则输入信号变化，于是安全开关装置将输出端子26从电位断开，使得外部接触器24关断。技术设备12随后与电源断开连接并且被置于安全状态下。不言而喻，控制外部接触器仅是将机器置于安全状态下的一种可能。作为替选方案，也可以将输出端子26处的电位变化视为二态(binary)输出信号，通过该二态输出信号可以触发其他措施来保护人和物。

图2示出了新颖的安全开关装置10的优选示例性实施方式。相同的附图标记描述了与图1中相同的部件。

此处，安全开关装置10布置在壳体32中，未进一步示出。安全开关装置的各个端子可通过输入输出端子20、26连接在壳体32上。例如，在该示例性实施方式中，紧急关闭按钮18通过线16连接至安全开关装置10。此处，紧急关闭按钮18是具有两个工作触点的开关元件，所述工作触点被朝向彼此正驱动(positively driven)，并且在每一情况下在正常操作期间所述工作触点在输入端子20处传送电位34。

输入端子20连接至评估和控制单元36。此处，评估和控制单元36包括两个微控制器38a、38b，该两个微控制器38a、38b以故障安全方式评估输入端子20处的输入信号并且提供对应的控制命令。如附图中通过箭头40所指示的，微控制器38a、38b被配置成对彼此进行监测。优选地，微控制器38a、38b由不同制造商生产，如由草体附图标记所指示的，使得可以在微控制器38a、38b内避免由共因故障引起的故障。

在该优选实施方式中，通过控制命令来控制第一开关元件42和第二开关元件44。第一开关元件42的第一工作触点46和第二开关元件的第二工作触点48在电流路径50中串联连接，并且通过所述工作触点可以在输出端子26处提供电位。在该实施方式中，以冗余方式来设计电流路径50、第一工作触点46和第二工作触点48。因此，工作触点46、48包括两个触点桥，两个触点桥被朝向彼此正驱动并且可以由开关元件42、44来移动以打开或闭合电流路径。在该示例中，在输出端子26处提供的电位51从外部、通过另外的端子52被供应至电流路径50。在其他实施方式中，该电位可以直接由安全开关装置10自身来提供。

在正常操作期间，当紧急关闭按钮18未被按压时，电位34被施加至输入端子20。评估和控制单元36评估输入端子20处的电位并且控制开关元件42、44，使得电流路径50连通并且来自端子52的电位51被供应至输出端子26。如果紧急关闭按钮18受到按压，则在输入端子20处不再提供电位34，于是评估和控制单元36控制开关元件42、44并且断开电流路径50。结果，在输出端子26处不再可以获得电位51，于是例如外部接触器关断并且先前关于图1所述的技术设备可以以故障安全方式被停止。

在所示实施方式中，以冗余方式来提供必要部件，换言之，安全开关装置10包括第一通道和第二通道，其中，通道被彼此独立地设计以执行安全相关功能，例如在输出端子处提供用于控制外部接触器的电位。另外，可以由工作触点46、48的正驱动的回路53来向评估和控制单元36验证开关元件42、44的运行。因此，在总体上，如果一个通道发生故障，则不仅可以确保技术设备被安全关断，而且可以检测一个通道内的故障。

此外，安全切换装置10包括分离器54，在一些实施方式中分离器54被封装在具有电气触点的专用壳体55中。分离器54包括至少一个连接件56，所述连接件56是电流路径50的一部分。在所示实施方式中，向电流路径50的每个通道提供了单独的连接件。此外，分离器54包括驱动元件58和分离元件60。此处，在框图中按照分离元件60的功能通过爪状件来指示分离元件，并且参照图3进一步说明分离元件60。

此处，驱动元件58连接至评估和控制单元36，并且可以由所述单元通过控制命令来激活。评估和控制单元36执行控制过程并非是绝对必需的。在其他实施方式中，驱动元件58可以直接耦接至先前提及的回路53或者开关元件自身以检测其故障。驱动元件58一经被激活，则如参照图3a和图3b进一步说明的，驱动元件58将分离元件60从第一位置移动至第二位置。因此，分离元件60使连接件56不可还原地分离，并且不允许重新设置连接件56，如通过爪状件所指示的。换言之，当激活时，分离器54使电流路径50物理地断开，并且独立于开关元件42、44地执行安全相关功能。因此，输出端子26与电位不可还原地断开。

优选地，在两个通道中均发生故障例如在第一开关元件42和第二开关元件44的工作触点同时熔接时，则控制和激活分离器54。因此，分离器54的工作原理从根本上不同于开关元件42、44的工作原理。优选地，开关元件42、44根据“闭合式电流继电器”原理进行设计，换言之，在正常操作期间它们被切换至工作(active)并且它们的工作触点闭合。相反，分离器54在正常操作下是受动的(passive)并且仅在需要时才被启动。因此，分离器54不仅有利地增加了冗余，而且增加了安全开关装置10的多样性。

图3a和3b描述了新颖的分离器54在待命状态下和在激活状态下的优选实施方式。新颖的分离器54包括壳体62，壳体62具有上部64和下部66。优选地，上部64和下部66是具有开放端面和封闭端面的圆柱形中空体。开放端面被布置在电路板68的相反的面上，使得上部64和下部66形成封闭的圆柱形壳体62，其中，电路板68优选地在平行于端面的情况下贯穿壳体62。

在该优选实施方式中，采取可点燃的燃料70的形式的驱动元件58布置在上部64中。优选地，燃料70平坦地布置在合适容器的圆柱形上部64的基部上。燃料70可以例如是被压入上部64中的固体或半固体形式的燃料。用于机动车辆的当前气囊中的叠氮化钠(NaN₃)化合物是这样的燃料的一个示例。此外，提供点火装置72来点燃燃料70，其可以例如以电气方式来触发，如在附图中通过线74和点火线圈76所指示的。作为替选方案，驱动元件可以是机械设计的，例如，可以是弹性弹簧78，如在附图中通过虚线以附图标记58＇所指示的。

在特定优选实施方式中，评估和控制单元36连续确定点火装置72的阻抗。因此，可以以简单的方式来验证分离器的运行。此外，可以使用短路电流脉冲来测试点火装置72的控制电路的开关能力。总体上，可以确保高的概率来检测到点火装置72的故障，这使得可以获取高的安全完整性等级(SIL)。

此外，分离元件60布置在上部64中，分离元件60优选地设计成配合到圆柱形上部64中，使得其完全覆盖燃料70。此外，锥形顶端和尖刺80布置在分离元件60的远离燃料70的面上，所述顶端和尖刺指向电路板68的方向。下部66以精密配合的方式与上部64相对地布置并且包括顶端和尖刺，该顶端和尖刺位于基部上并且被布置成使得分离元件60的顶端和尖刺可以接合在其中。连接件56布置在上部64和下部66的顶端和尖刺之间。优选地，连接件56是电路板68的一个或更多个导体线路的延续。导体线路或多个导体线路82是将电位连接至输出端子26(图2)的电流路径50(图2)的一部分。特别优选地，电路板68的位于壳体64内的区域至少部分地是柔性的并且是容易分离的材料。例如，导体线路82可以布置在该区域中在承载箔84(图4)上，其中，承载箔84由聚酯或聚酰亚胺制成。

如参照图3B进一步说明的，驱动元件58和分离元件60互相配合并且被配置成将连接件56的一个导体线路或多个导体线路82不可还原地分离。图3b示出了图3a的示例性实施方式在燃料70已经燃烧之后。燃烧过程优选地是爆燃过程，爆燃过程是一种快速燃烧，其中，爆炸压力仅起因于所产生的膨胀气体。因此，燃烧压力通常为10巴的数量级。燃烧在燃烧介质70中以低于声速的速率发生。由于不能以其他方式逃离闭合壳体62的燃烧气体7的压力，分离元件60从上部64被推入到下部66中。突出的顶端和尖刺80将连接件56切开并且将导体线路或多个导体线路82分成两个部分或更多个部分。

相比于通常用于控制安全开关装置如开关继电器的安全相关功能的开关元件，公开的分离器用作单向开关，其致动不能被逆转。此外，相比于继电器，分离器被主动接通以执行安全功能，然而通常在安全开关装置的情况下使用闭路电流开关，换言之，在控制电路上存在电流的情况下该开关不执行安全功能，而在不存在这样的电流的情况下该开关执行安全功能。

所需用于移动分离元件60的能量有利地包含在新颖的分离器54自身中，换言之，分离器54可以优选地独立于外部能量来移动分离元件60。能量例如包含在燃料70中，或者替选地包含在压缩的弹性弹簧78中——如果分离器54的驱动元件58是基于机械原理的话。因此，分离器54可以优选地在以下情况下执行安全功能：如果例如至安全开关装置的电压供应失效或者发生故障并且同时检测到工作触点46或48中的故障。

图4示出了图3a和图3b的示例性实施方式的平面图。图4从该角度示出了置于电路板68上的圆柱形上部66。不言而喻，附图中仅示出了电路板68的一部分，其中，优选地，也可以将安全开关装置10的其他电子或机电部件完全或至少部分地布置在电路板68上。在该附图中，电路板68中的部分被示为箔84，如由虚线框所示。

在附图中，上部66包含所有三个导体线路82。导体线路82是安全开关装置10的可开关的电流路径的一部分。分离元件60布置在上部66内，因此从外侧不可见，并且所述分离元件的顶端和尖刺80在附图中由虚线指示。如先前关于图3a和3b所示，分离元件60被配置成将箔84和位于所述箔上的导体线路82分离。在本实施方式中，作为布置在上部66的壳体基部上的燃料爆燃的结果，分离元件60被推动并穿过箔84。在该情况下，连接件56是电路板的柔性件上的导体线路。不言而喻，本发明不限于附图中所示的三个导体线路82。同样地，并非必须将导体线路布置在电路板68或承载箔84的表面上。在其他实施方式中，分离器54将布置在电路板68的不同面或布置在电路板68的不同层中的一个或更多个导体线路82分离。

此外，本发明不限于图3a、图3b和图4所示的新颖的分离器54的实施方式。替选地，新颖的分离器可以是机械设计的，例如，可以采取弹性弹簧的形式。在其他实施方式中，连接件56也可以是其端部连接至电流路径50的分离的连接部。因此，在另一实施方式中分离器可以将采取线的形式的连接不可还原地分离。

参照图5和图6，下文中描述了新颖的安全开关装置10的另外两个示例性实施方式。相同的附图标记表示与之前的实施方式相同的部分。

图5示出了与图2的实施方式相比简化的安全开关装置10。以其他方式的相同的设计的区别在于：在该实施方式中，安全开关装置10被设计有仅包括一个开关元件42的单个通道。代替冗余的第二开关元件，根据本公开内容的分离器54布置在电流路径50中以便确保必要的故障安全。换言之，在该实施方式中开关元件42主要用于将电流路径50接通和断开并且因此用于在输出端子26处提供相应的电位，而分离器54提供次级安全功能。优选地，为此目的将分离器54耦接至对应的回路53，回路53将开关元件42的工作触点连接至评估和控制单元36，以便检测开关元件42中的故障并且在发生故障的情况下激活分离器54。因此，在该实施方式中，有利地可以无需第二冗余开关元件，在该情况下可以将安全开关装置10的尺寸制造得特别小，并且可以以有成本效益的方式来制造安全开关装置。

图6描绘了具有根据本公开内容的分离器54的新颖的安全开关装置的另外的实施方式。安全开关装置10与根据图2的安全开关装置是基于相同的原理，其中，在该实施方式中电流路径50通过第一半导体开关元件86和第二半导体开关元件88来连接。此外，在该实施方式中通过电流路径50连接至输出端子26的电位从内部提供，如在附图中通过附图标记90所指示的。不言而喻，也可以替选地从外部提供电位。第一半导体开关元件86和第二半导体开关元件88被配置成将电位90连接至输出端子26。

此外，该实施方式中的分离器54包括另一驱动元件92。驱动元件58和另一驱动元件92彼此独立地作用于分离元件60。例如，在分离器54中，如关于图3a、图3b和图4所描述的，可以实现具有附加的燃料以及另一点火装置的第二区域，通过该另一点火装置可以点燃该附加的燃料。在另一实施方式中，另一驱动元件92也可以应用与驱动元件不同的工作原理，例如，可以使用弹性弹簧来机械地实现该另一驱动元件92，从而允许进一步增加安全开关装置的多样性。驱动元件58、92优选地在每个情况下单独连接至评估和控制单元36。

如前所述，驱动元件58、92所作用于的分离元件60将电流路径50中的连接件或多个连接件56分离成两个部分。换言之，在该实施方式中，通过驱动元件58、92的双设计来实现关于半导体开关元件86、88的冗余。如关于根据图3a、图3b和图4的实施方式所说明的，驱动元件的这样的冗余设计以简单且有成本效益的方式是可行的。

不言而喻，存在关于所述实施方式的若干变化的可能性。同样地，根据本公开内容的分离器不限于用在本文所示的安全开关装置中。替选地，根据本公开内容的分离器也可以用于其他安全装置例如可配置或可编程的安全装置，以便通过另外的机构来保护它们的特定输出电路。特别地，这样的安全开关装置的专用输出模块可以包括根据本公开内容的分离器。

总体上，新颖的分离器一方面允许增加冗余，另一方面允许增加安全开关装置的多样性。替选地或另外，新颖的分离器使得可以简化迄今可获得的安全开关装置，使得可以将所述装置的尺寸制造得更小，并且以有成本效益的方式来制造所述装置。

Claims (11)

1.一种用于接通和安全切断电气负载(12)的安全开关装置(10)，包括：

故障安全评估和控制单元(36)；

输出端子(26)，用于提供电位(51)；

开关元件(42)，具有第一工作触点(46)，其中，所述电位(51)能够通过所述第一工作触点(46)连接至所述输出端子(26)；以及

输入端子(20)，用于接收输入信号，所述输入信号用于经由所述故障安全评估和控制单元(36)来操作所述开关元件(42)，

其特征在于：

分离器(54)具有连接件(56)、驱动元件(58)和分离元件(60)，

其中，所述驱动元件(58)被配置成将所述分离元件(60)从第一位置机械地移动至第二位置，

其中，彼此串联的所述连接件(56)和所述第一工作触点(46)将所述电位(51)电连接至所述输出端子(26)，

其中，在所述第二位置，所述分离元件(60)将所述连接件(56)不可还原地分成两个部分，并且

其中，所述安全开关装置还被配置成在所述分离器从所述第一位置移动至所述第二位置之后保持能够执行诊断功能。

2.根据权利要求1所述的安全开关装置，其特征在于，如果所述开关元件(42)经历故障，则所述驱动元件(58)将所述分离元件(60)从所述第一位置移动至所述第二位置。

3.根据权利要求1或2所述的安全开关装置，其特征在于，操作动力用于将所述分离元件(60)从所述第一位置移动至所述第二位置，其中，所述操作动力储存在所述驱动元件(58)中。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的安全开关装置，其特征在于，所述驱动元件(58)包括燃料(70)和点火装置(72)。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的安全开关装置，其特征在于，所述驱动元件(58)包括燃料(70)，所述燃料(70)以低于所述燃料(70)中的声速的速率燃烧。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的安全开关装置，其特征在于，在所述第二位置，所述分离元件(60)将多个连接件(56)不可还原地分成两个部分。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的安全开关装置，其特征在于，至少第二开关元件(44)具有串联连接至所述第一工作触点(46)和所述连接件(56)的第二工作触点(48)。

8.根据权利要求1至2中任一项所述的安全开关装置，其特征在于，另一驱动元件(92)能够独立于所述驱动元件(58)来移动所述分离元件(60)。

9.根据权利要求1至2中任一项所述的安全开关装置，其特征在于，在电路板(68)上布置有所述开关元件(42)和所述分离器(54)。

10.根据权利要求1至2中任一项所述的安全开关装置，其特征在于，电路板(68)具有至少一个导体线路(82)，其中，所述连接件(56)是所述至少一个导体线路(82)的一部分。

11.一种用于安全开关装置的分离器(54)，所述安全开关装置包括用于提供电位(51)的输出端子(26)和具有第一工作触点(46)的开关元件(42)，其中，所述电位(51)能够通过所述第一工作触点(46)连接至所述输出端子(26)，

其特征在于：

所述分离器(54)包括连接件(56)、驱动元件(58)和分离元件(60)，

其中，所述驱动元件(58)被配置成将所述分离元件(60)从第一位置机械地移动至第二位置，

其中，彼此串联的所述连接件(56)和所述第一工作触点(46)将所述电位(51)电连接至所述输出端子，

其中，在所述第二位置，所述分离元件(60)将所述连接件(56)不可还原地分为两个部分，

其中，在所述分离器从所述第一位置移动至所述第二位置之后，所述安全开关装置保持能够执行诊断功能。