DE102005042332A1

DE102005042332A1 - Lastabschalter

Info

Publication number: DE102005042332A1
Application number: DE102005042332A
Authority: DE
Inventors: Eugen Schloetzer
Original assignee: Schlotzer Eugen Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2006-03-16
Also published as: DE102005042332A8

Abstract

Ein Lastabschalter mit einer ersten Kontakthülse (3, 14), einer zweiten Kontakthülse (4, 16), einer zwischen erster Kontakthülse (3, 14) und zweiter Kontakthülse (4, 16) angeordneten Isolierhülse (5, 18) weist einen Schaltkolben (6, 20) mit zumindest einem Kontaktabschnitt (8) und einem Trennabschnitt (7, 19) auf, der neben dem Kontaktabschnitt (8) angeordnet ist, wobei der Schaltkolben (6, 20) zwischen einer Einschaltstellung, in der der Kontatkabschnitt (8) des Schaltkolbens (6, 20) die erste Kontakthülse (3, 14) mit der zweiten Kontakthülse (4, 16) elektrisch leitend verbindet, und einer Trennstellung, in der der Kontaktabschnitt (8) des Schaltkolbens (6, 20) die erste Kontakthülse (3, 14) mit der zweiten Kontakthülse (4, 16) nicht verbindet, in der ersten Kontakthülse (3, 14), zweiten Kontakthülse (4, 16) und der Isolierhülse (5, 18) verschiebbar ist. Der Trennabschnitt (7, 19) ist elastisch verformbar und übt in der Isolierhülse (5, 18) durch elastische Verformung auf deren Oberfläche eine Flächenpressungskraft aus. Der erfindungsgemäße Lastabschalter ist wieder einschaltbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lastabschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannt ist, zur schnellen Trennung von Stromkreisen unter anderem pyrotechnische Verfahren zu verwenden, die den Leiter sprengen oder über eine Mechanik den Leiter kappen.
Diese bekannten Lastabschalter haben zum einen den Nachteil, relativ teuer zu sein, und zum anderen kann nach der Trennung der Stromkreis nicht mehr geschlossen werden. Bei einer Fehlauslösung oder nach Beseitigung der Auslösungsursache, muss das Trennelement überbrückt oder gar ausgetauscht werden.

Aus der WO 97 37 873 A1 ist eine Vorrichtung zum Unterbrechen des Stromflusses in einem Kabel bekannt. In einem Gehäuse mit zwei voneinander isolierten elektrischen Anschlussklemmen sind zwei voneinander elektrisch isolierte Hülsen angeordnet, die jeweils mit mindestens einer Anschlussklemme verbunden sind und durch eine Ummantelung aus Kunststoff verbunden sind. In den beiden Hülsen ist ein kolbenartiges Stellelement angeordnet, das über Kontaktfedern mit den Hülsen Kontakt herstellt sowie in einer Kontaktstellung die beiden Hülsen elektrisch verbindet und in einer Trennstellung keine Verbindung herstellt. Durch das Zünden einer pyrotechnische Ladung wird das Stellelement durch die Explosionsgase in die Trennstellung verschoben.

Nachteilig an dem Stand der Technik ist, dass ein im Moment des Trennens entstehender Lichtbogen nicht sicher und zuverlässig unterdrückt wird und es somit zu Abbrand und Beschädigungen an den Oberflächen des Stellelements sowie der Hülsen kommen kann, die ein Wiedereinschalten oder erneutes Auslösen erschweren oder verhindern.

Aus der DE 1 260 590 ist ein Schalter bekannt, der durch eine Explosion einer Ladung öffnet. Ein zylindrisches Gehäuse nimmt einen kolbenartigen, beweglichen Kontaktkörper auf, in dem eine explosive Ladung angeordnet ist. Diese Ladung kann durch getrennte elektrische Leitungen gezündet werden. Der Kontaktkörper wird durch einen mit diesem verbundenen Stab in einer Bohrung des Gehäuses geführt und bei Auslösung der Ladung aus dem zylindrischen Teil des Gehäuses heraus gestoßen. Durch den Stab kann der Kontaktkörper zurückgeschoben werden.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass die Führung allein durch den Stab bei einer Auslösung zu Verschleiß und Verbiegungen führen kann und dadurch ein Wiedereinschalten verhindert werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Lastabschalter zu schaffen, der kostengünstig ist, nach einer Auslösung leicht wieder einschaltbar ist und einen Verschleiß erzeugenden Lichtbogen unterdrückt.

Diese Aufgabe wird durch einen Lastschalter mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die Unteransprüche angegeben.

Ein Lastschalter mit den Merkmalen des Anspruch 1 ist einfach aufgebaut und lässt sich ohne weiteres für eine Vielzahl von Einsatzfällen nutzen. Vor allem wird ein im Moment des Trennens entstehender Lichtbogen sicher und zuverlässig unterdrückt, da der neben dem Kontaktabschnitt liegende Trennabschnitt beim Trennen in die Isolierhülse gedrückt wird. Durch die elastische Verformung des Trennabschnitts und die entstehende Flächenpressung zwischen Oberfläche der Isolierhülse und dem Trennabschnitt wird jeder Luftspalt verhindert. Ein Lichtbogen wird schnell getrennt und durch den Trennabschnitt, der aus Isoliermaterial besteht, verhindert. Abbrand und Beschädigungen an den Oberflächen des Kontaktabschnitt sowie der ersten und zweiten Kontakthülse werden unterbunden. Ein Lichtbogen wird zusätzlich noch unterdrückt, da der Lastabschalter sehr schnell trennt. Der Schaltkolben ist im Moment des Trennens bereits beschleunigt und bewegt sich bereits, im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen, bei denen sich ursprünglich ruhende Kontakte lösen.

In vorteilhafter Ausführung weist der Kontaktabschnitt Kontaktbereiche auf, die mit der ersten oder zweiten Kontakthülse einen elektrisch leitenden Kontakt herstellen.

Dadurch wird durch den höheren Flächendruck in den kleinen Kontaktbereichen der elektrische Kontakt auch während der Bewegung des Schaltkolbens beim Ausschalten gewährleistet. Ein Verschleiß durch Lichtbogen wird verhindert.

Der Kontaktabschnitt kann aus einer Metallhülse bestehen, dass sie in die ein Spreizkolben aus elastischem Material mit Spreizringen eingesetzt ist und die Kontaktbereiche können ringförmige Aufspreizungen der Metallhülse durch die Spreizringe sein. Dabei ist die Materialstärke der Metallhülse so gewählt, dass sie durch die Kraft der elastischen Verformung des Spreizkolbens verformt werden kann. Der Spreizkolben kann einteilig mit dem Trennabschnitt ausgeführt sein

Dadurch können auf einfache Weise Kontaktbereiche gebildet werden.

Vorteilhaft kann der Kontaktabschnitt aus einer Metallhülse bestehen, die durch Schlitzungen federnde Abschnitt aufweist, die die Kontaktbereiche bilden. Insbesondere kann ein federnder Abschnitt der Metallhülse eine nach außen geformte Wölbung aufweisen, die den Anpressdruck erhöht.

Vorteilhaft ist ein Kontaktbereich am äußersten Rand des Kontaktabschnitts und unmittelbar an den Trennabschnitt anstoßend angeordnet.

In günstiger Ausführung ist die Isolierhülse mit einem Gehäuseteil des Lastabschalters einteilig ausgeführt ist.

Dies ermöglicht es, nur durch das Anpassen eines Bauteils den Lastabschalter an verschiedene Spannungen anzupassen. Die durch die Isolierhülse gebildete isolierende Strecke kann unterschiedlich lang ausgelegt werden. dabei ändert sich geringfügig die Gesamtlänge des Lastabschalters.

In vorteilhafter Ausführungsform ist die erste Kontakthülse durch einen Flansch verschlossen, in den zumindest ein Gas entwickelnder Treibsatz eingesetzt ist.

Der Trennabschnitt des Schaltkolbens kann gegenüber der ersten Kontakthülse gegen Gase abdichten.

Durch die Zündung des Treibsatzes wird der Trennabschnitt und somit der Schaltkolben verschoben. Dies ermöglicht ein sehr schnelles Schalten.

Der Treibsatz kann ein Explosivtreibsatz oder eine Kartusche eines unter hohem Druck stehenden Gases sein.

In vorteilhafter Ausführung sind mehrere, in Vertiefungen des Flansches eingesetzte Treibsätze vorhanden und die Vertiefungen des Flansches sind durch Stopfen verschlossen.

Dies ermöglicht ein erneutes Auslösen des Lastabschalters nach einem Schalten bis die Anzahl der Treibsätze aufgebraucht ist. Durch die Stopfen wird verhindert, dass ein Treibsatz durch die Zündung eines anderen Treibsatzes mitgezündet wird.

Vorteilhaft ist als Einrückvorrichtung eine mit dem Schaltkolben verbundene und durch ein Gehäuseabschluss auf Seiten der zweiten Kontakthülse angeordnete Stange vorgesehen.

In günstiger Ausführungsform weist der Schaltkolben zur Seite der zweiten Kontakthülse einen zweiten Trennabschnitt auf und ist die zweite Kontakthülse durch einen zweiten Flansch verschlossen, in den zumindest ein Gas entwickelnder Einschalttreibsatz eingesetzt ist, der als Einrückvorrichtung dient.

Es können mehrere, in Vertiefungen des zweiten Flansches eingesetzte Einschalttreibsätze vorhanden und die Vertiefungen des Flansches durch Stopfen verschlossen sein.

Der Einschalttreibsatz kann ein Explosivtreibsatz oder eine Kartusche eines unter hohem Druck stehenden Gases sein.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen beschrieben, bei denen
1 schematisch, im Schnitt einen erfindungsgemäßen Lastabschalter in Einschaltstellung und
2 schematisch den erfindungsgemäßen Lastabschalter der 1 in Trennstellung,
3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lastabschalters und
4 perspektivisch einen alternativen Kontaktabschnitt eines Schaltkolbens zeigt.
1 zeigt schematisch, im Schnitt einen erfindungsgemäßen Lastabschalter in Einschaltstellung. Ein erster Kontaktanschluss 1 und ein zweiter Kontaktanschluss 2 dienen als Anschluss für die zu schaltende, hier nicht dargestellte Stromleitung. Der erste Kontaktanschluss 1 ist mit einer ersten Kontakthülse 3 und der zweite Kontaktanschluss 2 mit einer zweiten Kontakthülse 4 verbunden. Eine Isolierhülse 5 ist zwischen erster Kontakthülse 3 und zweiter Kontakthülse 4 angeordnet, trennt diese elektrisch voneinander und ist mit erster und zweiter Kontakthülse 3, 4 so ausgerichtet, dass sie im wesentlichen einen Hohlzylinder bilden, in dem ein Schaltkolben 6 geführt ist. Der Schaltkolben 6 weist einen Trennabschnitt 7 und einen Kontaktabschnitt 8 auf. Mit dem Schaltkolben 6 ist eine Einrückstange 9 verbunden, die aus einem Gehäuse 10 herausgeführt ist. Ein Flansch 11, in dem in einer Bohrung ein Explosivtreibsatz 12 eingesetzt ist, bildet mit der ersten Kontakthülse 3 und dem Trennabschnitt 7 des Schaltkolbens 6 einen umschlossenen Raum. In der hier dargestellten Einschaltstellung des Lastabschalters verbindet der Kontaktabschnitt 8 die erste Kontakthülse 1 mit der zweiten Kontakthülse 4.
2 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Lastabschalter der 1 in Trennstellung. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der erste Kontaktanschluss 1 ist mit der ersten Kontakthülse 3, der zweite Kontaktanschluss 2 mit der zweiten Kontakthülse 4, die durch die Isolierhülse 5 von der ersten Kontakthülse 3 getrennt ist. Der Schaltkolben 6 mit Trennabschnitt 7 und Kontaktabschnitt 8 wurde durch die Gase, die der in den Flansch 11 eingesetzte Explosivtreibsatz 12 entwickelt hat in eine Trennstellung verschoben, in der der Trennabschnitt 7 in der Isolierhülse 5 sitzt und durch die Isolierhülse 5 elastisch verformt wird. Dadurch übt er einen Flächendruck auf die Oberfläche der Isolierhülse 5 aus und es verbleibt kein Luftspalt. Die Einrückstange 9 ragt in der Trennstellung aus dem Gehäuse 10 heraus.
Wenn der Lastabschalter betätigt wird, so wird der Explosivtreibsatz 12 gezündet und die Explosionsgase drücken auf den Trennabschnitt 7 und treiben den Schaltkolben 6 aus der Einschaltstellung in die Trennstellung. Wenn der Kontaktabschnitt 3 des Schaltkolbens 6 sich von der ersten Kontakthülse 1 löst, erfolgt eine sehr rasche Unterbrechung der elektrischen Verbindung, da der Schaltkoben 6 bereits beschleunigt wurde und mit großer Geschwindigkeit sich bewegt. Der Trennabschnitt 7 hat einen solchen Durchmesser, das er sich beim Hineinschieben in die Isolierhülse 5 elastisch verformt und auf die Innenfläche der Isolierhülse 5 eine Flächenpressung ausübt. Dadurch wird ein Luftspalt zwischen Isolierhülse 5 und Trennabschnitt 7 verhindert. Da der Kotaktabschnitt 8 sich von der ersten Kontakthülse 3 erst in dem Moment löst und die elektrische Verbindung unterbricht, wenn der unmittelbar am Schaltkolben 6 angrenzende Trennabschnitt 7 sich in die Isolierhülse 5 schiebt, wird ein Lichtbogen sofort unterbrochen bzw. seine Entstehung verhindert. Mit der Einrückstange 9 kann der Schaltkolben 6 in seine Einschaltstellung zurückgeschoben werden. Es können mehrere Explosivtreibsätze 12 in jeweils eigenen Bohrungen angeordnet werden, die durch Stopfen verschlossen werden. Dadurch werden beim Zünden eines Explosivtreibsatzes 12 die anderen nicht ebenfalls gezündet und der Lastabschalter kann mehrmals ausgelöst und wieder zurückgesetzt werden, bis die Explosivtreibsätze 12 aufgebraucht sind und ersetzt werden müssen.
3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lastabschalters. Ein erster Kontaktanschluss 13 ist mit einer ersten Kontakthülse 14 elektrisch leitend verbunden und ein zweiter Kontaktanschluss 15 ist mit einer zweiten Kontakthülse 16 elektrisch leitend verbunden. Ein Gehäuse 17 ist mit einer Isolierhülse 18, die erste Kontakthülse 14 und zweite Kontakthülse 16 voneinander trennt, einstückig ausgeführt. Dadurch braucht nur diese Isolierhülse 18 angepasst zu werden, wenn der Lastabschalter für unterschiedliche Spannungen ausgelegt werden soll. An einen Trennabschnitt 19 eines Schaltkolbens 20 ist ein Spreizkolben 21 angeformt, der Spreizringe 22 aufweist und in eine Metallhülse 23 eingesetzt ist, die als Kontaktabschnitt des Schaltkolbens 20 dient. Durch die Spreizringe 22 wird die Metallhülse 23, deren Materialstärke so gewählt ist, dass sie durch die Kraft der elastischen Verformung des Spreizkolbens 20 verformt werden kann, ringförmig aufgeweitet und hat in diesen Kontaktbereichen 31 einen höheren Flächendruck gegenüber erster Kontakthülse 14 bzw. zweiter Kontakthülse 16. In einen Abschlussflansch 24 sind mehrere Explosivtreibsätze 25 eingesetzt, die über elektrische Anschlussdrähte gezündet werden können. Am entgegengesetzten Ende des Lastschalters ist ein zweiter Abschlussflansch 26 angeordnet, in dem mehrere Einschalttreibsätze 25 eingesetzt sind. Die Explosivtreibsätze 25 wie auch die Einschalttreibsätze 27 können durch hier nicht dargestellte Stopfen oder Blechabdeckungen gegen Mitauslösen beim Zünden eines anderen geschützt werden. Über eine Entlüftungsbohrung 28 können in der Trennstellung Explosionsgase entweichen.
Durch Zünden des Explosivtreibsatzes 25 kann der Lastabschalter wie bereits oben bei dem ersten Ausführungsbeispiel in der 1 und 2 geschildert, ausgelöst werden. Durch die Spreizringe 22 kann eine einfache und kostengünstige Metallhülse 23 als Kontaktabschnitt benutzt werden. Wird in der Trennstellung, nachdem die Gase durch die Entlüftungsbohrung 28 entwichen sind, ein Einschalttreibsatz 2 gezündet, so wird der Schaltkolben 6 zurück in die Einschaltstellung geschoben.
4 zeigt perspektivisch eine alternative Ausführungsform der Metallhülse der 3. Durch Längsschlitze 29 und gewölbte Prägungen 30 wird alternativ zu den Spreizringen in der 3 ebenfalls ein sicherer Kontakt mit erster Kontakthülse 14 bzw. zweiter Kontakthülse 16 in 16 erreicht. Hierzu muss das material der Metallhülse ein Federmaterial sein.

1: erster Kontaktanschluss
2: zweiter Kontaktanschluss
3: erste Kontakthülse
4: zweite Kontakthülse
5: Isolierhülse
6: Schaltkolben
7: Trennabschnitt
8: Kontaktabschnitt
9: Einrückstange
10: Gehäuse
11: Flansch
12: Explosivtreibsatz
13: erster Kontaktanschluss
14: erste Kontakthülse
15: zweiter Kontaktanschluss
16: zweite Kontakthülse
17: Gehäuse
18: Isolierhülse
19: Trennabschnit
20: Schaltkolben
21: Spreizkolben
22: Spreizring
23: Metallhülse
24: erster Abschlussflansch
25: Explosivtreibsatz
26: zweiter Abschussflansch
27: Einschalttreibsatz
28: Entlüftungsbohrung
29: Längsschlitz
30: Prägung
31: Kontaktbereich

Claims

Lastabschalter, mit einer ersten Kontakthülse (3, 14), einer zweiten Kontakthülse (4, 16), einer zwischen erster Kontakthülse (3, 14) und zweiter Kontakthülse (4, 16) angeordneten Isolierhülse (5, 18), einem Schaltkolben (6, 20) mit zumindest einem Kontaktabschnitt (8) und einem Trennabschnitt (7, 19), der neben dem Kontaktabschnitt (8) angeordnet ist, wobei der Schaltkolben (6, 20) zwischen einer Einschaltstellung, in der der Kontaktabschnitt (8) des Schaltkolbens (6,20) die erste Kontakthülse (3, 14) mit der zweiten Kontakthülse (4, 16) elektrisch leitend verbindet, und einer Trennstellung, in der der Kontaktabschnitt (8) des Schaltkolbens (6, 20) die erste Kontakthülse (3, 14) mit der zweiten Kontakthülse (4, 16) nicht verbindet, in der ersten Kontakthülse (3, 14), zweiten Kontakthülse (4, 16) und der Isolierhülse (5, 18) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennabschnitt (7, 19) elastisch verformbar ist und der Trennabschnitt (7, 19) in der Isolierhülse (5, 18) durch elastische Verformung auf deren Oberfläche eine Flächenpressungskraft ausübt.
Lastabschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (8) Kontaktbereiche aufweist, die mit der ersten Kontakthülse (3, 14) und/oder zweiten Kontakthülse (4, 16) einen elektrisch leitenden Kontakt herstellen.
Lastabschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt eine Metallhülse (23) aufweist, in die ein Spreizkolben (21) aus elastischem Material mit Spreizringen (22) eingesetzt ist und dass die Kontaktbereiche ringförmige Aufspreizungen der Metallhülse (22) durch die Spreizringe (23) sind.
Lastabschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizkolben (21) einteilig mit dem Trennabschnitt (19) ausgeführt ist.
Lastabschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt eine Metallhülse aufweist, die durch Schlitzungen (29) federnde Abschnitte aufweist, die die Kontaktbereiche bilden.
Lastabschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Abschnitte der Metallhülse eine nach außen geformte Wölbung (30) aufweisen.
Lastabschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kontaktbereich am äußersten Rand des Kontaktabschnitts und unmittelbar an den Trennabschnitt anstoßend angeordnet ist.
Lastabschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierhülse (18) mit einem Gehäuseteil des Lastabschalters einteilig ausgeführt ist.
Lastabschalter ach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontakthülse (3, 14) durch einen Flansch (11, 24) verschlossen ist, in den zumindest ein Gas entwickelnder Treibsatz eingesetzt ist.
Lastabschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibsatz ein Explosivtreibsatz (12, 25) oder eine Kartusche eines unter hohem Druck stehenden Gases ist.
Lastabschalter nach einem Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, in Vertiefungen des Flansches eingesetzte Treibsätze vorhanden sind und die Vertiefungen des Flansches durch Stopfen verschlossen sind.
Lastabschalter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennabschnitt (7, 19) des Schaltkolbens (6, 20) gegenüber der ersten Kontakthülse (3, 14) gegen Gase abdichtet.
Lastabschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrückvorrichtung vorgesehen ist, mit der der Schaltkolben von der Trennstellung in die Einschaltstellung verschiebbar ist.
Lastabschalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrückvorrichtung eine mit dem Schaltkolben (6) verbundene und durch einen Gehäuseabschluss auf Seiten der zweiten Kontakthülse (4) hindurchgeführte Stange (9) ist.
Lastabschalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkolben zur Seite der zweiten Kontakthülse (16) einen zweiten Trennabschnitt aufweist und die zweite Kontakthülse (16) durch einen zweiten Flansch (26) verschlossen ist, in den zumindest ein Gas entwickelnder Einschalttreibsatz (27) eingesetzt ist, der als Einrückvorrichtung dient.
Lastabschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, in Vertiefungen des zweiten Flansches (26) eingesetzte Einschalttreibsätze (27) vorhanden sind und dass die Vertiefungen des Flansches durch Stopfen verschlossen sind.
Lastabschalter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschalttreibsatz (27) ein Explosivtreibsatz oder eine Kartusche eines unter hohem Druck stehenden Gases ist.