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Ein Relais ist ein durch elektrischen Strom betriebener, elektromagnetisch wirkender, fernbetätigter Schalter. Das Relais wird über einen Steuerstromkreis aktiviert und kann einen Laststromkreis schalten. Ein Relais für große Leistungen wird auch als Schütz oder Leistungsschütz bezeichnet.
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Leistungsschütze sind elektrisch betriebene, fernbetätigte Schalter. Sie verfügen über einen Steuerstromkreis, der einen Laststromkreis ein- und ausschalten kann. Eine mögliche Anwendung von Leistungsschützen ist das Öffnen und Trennen von Batteriestromkreisen in Kraftfahrzeugen, zum Beispiel Hybridfahrzeuge (HEV), Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEV), reine Elektroautos (BEV). Dabei werden in der Regel sowohl ein Plus- als auch ein Minuskontakt der Batterie mit Hilfe eines Leistungsschützes getrennt.
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Diese Auftrennung erfolgt im Ruhezustand des Fahrzeuges, aber auch im Falle einer Störung, zum Beispiel im Falle eines Unfalls oder ähnlichem. Dabei ist es die Hauptaufgabe des Leistungsschützes, das Fahrzeug spannungsfrei zu schalten und den Stromfluss zu unterbrechen.
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Eine Erweiterung des oben genannten Schützes stellt ein Doppelschütz (engl. „Double Pole Single Throw“, DPST) dar, das mit einem Steuerstromkreis einen oder mehrere Laststromkreise an zwei Stellen gleichzeitig schließen beziehungsweise öffnen kann.
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Die Druckschrift
DE 3509034 A1 beschreibt ein Schütz zum zwei- oder mehrpoligen Abschalten von Verbrauchern, bei dem Kontaktbrücken vorhanden sind, die zwei Paare von Festkontakten miteinander leitend verbinden. Im Falle eines Verschweißens einer dieser Kontakteinheiten kann die andere noch geöffnet werden, wobei durch eine Verriegelungseinrichtung ein wiederholtes Schließen verhindert wird.
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Ein Doppelschütz wird in
EP 2218086 B1 beschrieben. Es hat einen ersten Schaltkontakt mit einem ersten und einem zweiten Hauptkontakt und einem ersten beweglichen Kontakt sowie einen zweiten Schaltkontakt mit einem dritten und einem vierten Hauptkontakt und einem zweiten beweglichen Kontakt. Durch die beweglichen Kontakte können die Schaltkontakte geschlossen und geöffnet werden. Dies geschieht jeweils parallel, da beide bewegliche Kontakte mechanisch starr miteinander verbunden sind. Beim Schaltvorgang können Schaltfunken entstehen, die eine derart hohe Erwärmung der Schaltkontakte zur Folge haben können, dass diese verschweißen. Im Fall des Verschweißens nur eines Schaltkontakts bleiben durch die mechanisch starre Verbindung der beweglichen Kontakte deshalb beide Schaltkontakte im geschlossenen Zustand, auch wenn der Steuerstromkreis ausgeschaltet wird, was im normalen Betriebsmodus ein Öffnen der Schaltkontakte bewirken würde. In diesem Fall bringt der Einsatz eines Doppelschützes im Gegensatz zu zwei Einzelschützen einen Sicherheitsnachteil, da beim Einzelschütz die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass zumindest ein Schütz öffnet.
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Diesem Problem soll durch die nachstehende Erfindung entgegengewirkt werden.
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Die Erfindung betrifft ein Relais umfassend einen ersten Schaltkontakt mit einem ersten und einem zweiten Hauptkontakt und einem ersten beweglichen Kontakt sowie einen zweiten Schaltkontakt mit einem dritten und einem vierten Hauptkontakt und einem zweiten beweglichen Kontakt, wobei der zweite Schaltkontakt vom ersten Schaltkontakt elektrisch isoliert ist. Das Relais umfasst ferner einen Aktor, der ausgebildet ist, in einem normalen Betriebsmodus, bei dem die beweglichen Kontakte und die Hauptkontakte nicht dauerhaft miteinander verbunden sind, sowohl den ersten als auch den zweiten beweglichen Kontakt von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand zu bewegen, indem ein Antriebselement des Aktors von einer ersten Position in eine zweite Position bewegt wird. Der erste bewegliche Kontakt ist im ersten Schaltzustand zwischen den ersten und den zweiten Hauptkontakt elektrisch leitend gekoppelt, und der zweite bewegliche Kontakt ist im ersten Schaltzustand zwischen den dritten und den vierten Hauptkontakt elektrisch leitend gekoppelt. Der erste bewegliche Kontakt ist im zweiten Schaltzustand vom ersten und zweiten Hauptkontakt elektrisch isoliert, und der zweite bewegliche Kontakt ist im zweiten Schaltzustand vom dritten und vom vierten Hauptkontakt elektrisch isoliert. Der Aktor ist ausgebildet, in einem Fehlerfall, bei dem eine dauerhaften Verbindung eines der beweglichen Kontakte mit einem der Hauptkontakte vorliegt, den anderen beweglichen Kontakt vom ersten in die zweiten Schaltzustand zu bewegen, indem das Antriebselement von der ersten Position in Richtung der zweite Position bewegt wird.
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Dieses Relais bietet eine konstruktive Lösung zum einseitigen Öffnen eines Doppelschützes im Fall des Verschweißens des anderen Kontakts. An die Hauptkontakte der Schaltkontakte können derselbe oder zwei verschiedene Laststromkreise angeschlossen werden. Diese können durch einen Steuerstromkreis, der über Steuerkontakte an den Aktor angeschlossen wird, gezielt unterbrochen werden. Der Aktor kann mit einer Spule, schaltbar von einem Ruhezustand in einen Strom führenden Zustand, ausgebildet sein, wobei die Position des Antriebselements vom Zustand der Spule abhängt. Andere übliche Aktoren können pneumatische Zylinder oder Nockenwellen (mechanisch) sein.
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Solch ein Relais, insbesondere in Form eines Schützes, ist geeignet, einen Laststromkreis an zwei Stellen, die an den ersten und zweiten Schaltkontakt angeschlossen werden, abzusichern. Das Trennen des Laststromkreises erfolgt für beide Schaltkontakte gleichzeitig, sofern das Relais im normalen Betriebsmodus ist, in dem die beweglichen Kontakte die Schaltkontakte öffnen und schließen können. Der Fehlerfall tritt üblicherweise durch ein Verschweißen eines der Hauptkontakte mit einem der beweglichen Kontakte durch Schaltfunken auf. Wenn einer der beweglichen Kontakte durch Schaltfunken beim Öffnen oder Schließen mit dem Hauptkontakt verschweißt worden ist, ist es immer noch möglich, den anderen beweglichen Kontakt zu öffnen.
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Erfindungsgemäß ist an das Antriebselement ein Kontaktträger mit einem ersten Arm, an dem der erste bewegliche Kontakt angeordnet ist, und einem zweiten Arm, an dem der zweite bewegliche Kontakt angeordnet ist, gekoppelt, sodass im normalen Betriebsmodus beim Übergang von der ersten in die zweite Position die Arme an die Bewegung des Antriebselements gekoppelt sind. Mit anderen Worten: Eine Bewegung des Antriebselements bewirkt eine Bewegung der Arme. Dadurch werden die beweglichen Kontakte von den Hauptkontakten wegbewegt. Im Fehlerfall ist mit dem Übergang von der ersten in Richtung der zweiten Position der Arm, an dem der bewegliche Kontakt in dauerhafter Verbindung mit einem der Hauptkontakte angeordnet ist, von der Bewegung des Antriebselements entkoppelt. Mit anderen Worten: Eine Bewegung des Antriebselements bewirkt keine Bewegung dieses Arms, der über den verschweißten beweglichen Kontakt in seiner Position gehalten wird. Nichtsdestotrotz kann der andere bewegliche Kontakt von den Hauptkontakten wegbewegt werden.
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In einer Ausführung führen im normalen Betriebsmodus beim Übergang von der ersten in die zweite Position das Antriebselement und der Kontaktträger mit dem ersten und dem zweiten Arm eine Linearbewegung aus.
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Zwei verschiedene Ausführungen ermöglichen, im Falle des Verschweißens, bildhaft auch als Kleben bezeichnet, des einen beweglichen Kontakts den anderen beweglichen Kontakt beim Ausschalten des Steuerstromkreises zu öffnen.
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In einer Ausführung sind die beiden beweglichen Kontakte jeweils drehbar mit einem als Verbindungsstück dienenden Trägerkörper gekoppelt, der wiederum drehbar mit dem schaftförmigen Antriebsteil verbunden ist, das durch einen Elektromagneten zum Schließen der Schaltkontakte bewegt wird. Durch die drehbare Lagerung kann ein beweglicher Kontakt im Falle des Verschweißens des anderen beweglichen Kontakts in den offenen Zustand zurückkehren.
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In solch einer Ausführung ist das Antriebselement und ein Trägerkörper des Kontaktträgers, an dem die Arme angeordnet sind, über ein Gelenk gekoppelt, sodass sie im normalen Betriebsmodus eine Linearbewegung ausführen und im Fehlerfall der Trägerkörper eine Drehbewegung mit der Linearbewegung des Antriebselements erfährt. Die Arme sind derart gelagert, dass sie eine Gegenbewegung zur Drehbewegung des Trägerkörpers ausführen. Dies kann erreicht werden, indem die Arme über jeweils ein Drehgelenk mit dem Trägerkörper gekoppelt sind. Dies verhindert ein Verkanten der Arme im Fehlerfall, sodass der nichtverschweißte Kontakt in gewünschter Weise bewegt werden kann.
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In einer alternativen Ausführung sind die Arme mit den beweglichen Kontakten jeweils in einem als Verbindungselement dienenden Trägerkörper geführt, wobei dieses die Arme mit den beweglichen Kontakten zu den Hauptkontakten hindrücken kann. Das Verbindungselement kann jedoch nicht an den Armen mit den beweglichen Kontakten ziehen. Somit kann das Verbindungselement und damit der nicht klebende beziehungsweise nicht verschweißte bewegliche Kontakt auch dann von den Hauptkontakten des Relais wegbewegt werden, wenn der andere bewegliche Kontakt an den Hauptkontakten verschweißt ist.
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In solch einer Ausführung sind die Arme derart gelagert, dass sie linear auslenkbar sind beim Übergang von der ersten in die zweite Position, jedoch nicht beim Übergang von der zweiten in die erste Position. Der Arm, an dem der bewegliche Kontakt in dauerhafter Verbindung mit einem der Hauptkontakte angeordnet ist, folgt im Fehlerfall der Linearbewegung des Antriebselements nicht oder nicht vollständig.
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In einer Ausführung sind die Arme ausziehbar mit dem Trägerkörper gekoppelt. Die Arme können über jeweils ein Gleitgelenk mit dem Trägerkörper gekoppelt sein. Eine Feder wirkt der Auslenkung des Arms entgegen, um ihn im normalen Betriebsmodus in seiner Position relativ zum Trägerkörper zu halten.
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Eine Ausführung des Relais weist ein gasdichtes Gehäuse auf, in dem die beweglichen Kontakte angeordnet sind. Schütze in diesem Anwendungsbereich sind in der Regel gasgefüllt, das heißt hermetisch dicht gegenüber der Umgebung.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung in den folgenden Figuren veranschaulicht.
- 1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Doppelschützes als eine Ausführung eines Relais.
- 2A, 2B und 2C zeigen die Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Doppelschützes im geschlossenen Zustand, im offenen Zustand beziehungsweise im verschweißten Zustand eines der beweglichen Kontakte mit einem Hauptkontakt, wobei der andere bewegliche Kontakt offen ist.
- 3A, 3B und 3C zeigen die Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Doppelschützes im geschlossenen Zustand, im offenen Zustand beziehungsweise im verschweißten Zustand eines der beweglichen Kontakte mit einem Hauptkontakt, wobei der andere bewegliche Kontakt offen ist.
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1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Doppelschützes als eine Ausführung eines Relais.
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Das Schütz weist ein Gehäuse 2 auf, an dessen Oberseite vier Hauptkontakte 41, 42, 43, 44 angeordnet sind. Die Hauptkontakte 41, 42, 43, 44 sind fest mit dem Gehäuse 2 verbunden und haben einen äußeren Kontaktbereich 410, 420, 430, 440, an den der Laststromkreis oder die Laststromkreise angeschlossen werden, und einen inneren Kontaktbereich 411, 421, 431, 441 geformt durch einen schmaleren Abschnitt des Hauptkontakts 41, 42, 43, 44, der ins Gehäuseinnere reicht.
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Ferner weist das Schütz zwei bewegliche Kontakte 61, 62 auf, die an einem Aktor angeordnet sind. Letzterer weist einen beweglichen Läufer 22 und eine Spule 20 auf. Der Läufer 22 umfasst ein Antriebselement 24 (in 1 nicht gezeigt) und einen daran gekoppelten Kontaktträger 26 mit einem ersten Arm 12, an dem der erste bewegliche Kontakt 61 angeordnet ist, und einem zweiten Arm 16, an dem der zweite bewegliche Kontakt 62 angeordnet ist, auf. Der Aktor umfasst ferner eine Spule 20, die, wenn sie an einen Steuerstromkreis angeschlossen ist, zwischen einem Ruhezustand, in dem kein Strom fließt, und einen Strom führenden Zustand umgeschaltet werden kann. Durch Veränderung des Spulenzustands kann die Position des Läufers 22 relativ zur Spule 20 verändert werden, insbesondere können so der Kontaktträger 26 und damit die beweglichen Kontakte 61, 62 relativ zu den Hauptkontakten 41, 42, 43, 44 bewegt werden.
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Der erste und zweite Hauptkontakt 41, 42 und der erste bewegliche Kontakt 61 bilden einen ersten Schaltkontakt mit Schalterfunktion für einen Laststromkreis, der an den ersten und zweiten Hauptkontakt 41, 42 angeschlossen werden kann. In einem ersten Schaltzustand ist der Schaltkontakt geschlossen und ermöglicht einen Stromfluss zwischen dem ersten und zweiten Hauptkontakt 41, 42. In einem zweiten Schaltzustand ist der Schaltkontakt offen und verhindert einen Stromfluss zwischen dem ersten und zweiten Hauptkontakt 41, 42.
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Der dritte und vierte Hauptkontakt 43, 44 und der zweite bewegliche Kontakt 62 bilden einen zweiten Schaltkontakt für einen Laststromkreis, der an den dritten und vierten Hauptkontakt 43, 44 angeschlossen werden kann. Im ersten Schaltzustand ist der Schaltkontakt geschlossen und ermöglicht einen Stromfluss zwischen dem dritten und vierten Hauptkontakt 43, 44. Im zweiten Schaltzustand ist der Schaltkontakt offen und verhindert einen Stromfluss zwischen dem dritten und vierten Hauptkontakt 43, 44.
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Der Läufer 22 und mit ihm die beweglichen Kontakte 61, 62 sind im normalen Betriebsmodus linear zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar. In der ersten Position ist der erste bewegliche Kontakt 61 im ersten Schaltzustand, bei dem er zwischen den ersten und den zweiten Hauptkontakt 41, 42 elektrisch leitend gekoppelt ist. In der ersten Position ist der zweite bewegliche Kontakt 62 im ersten Schaltzustand, bei dem er zwischen den dritten und den vierten Hauptkontakt 43, 44 elektrisch leitend gekoppelt ist. In der zweiten Position - wie sie in der 1 dargestellt ist - ist der erste bewegliche Kontakt 61 vom ersten und zweiten Hauptkontakt 41, 42 elektrisch isoliert, und der zweite bewegliche Kontakt 62 ist vom dritten und vierten Hauptkontakt 43, 44 elektrisch isoliert. Dies wird auch als zweiter Schaltzustand bezeichnet. Wegen ihrer Funktion, den Abstand zwischen dem ersten und zweiten Hauptkontakt 41, 42 und den Abstand zwischen dem dritten und vierten Hauptkontakt 43, 44 überbrücken zu können, können die beweglichen Kontakte 61, 62 auch als Leitungsbrücken oder nur Brücken bezeichnet werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Läufer 22 im Ruhezustand der Spule 20 in der zweiten Position und die beweglichen Kontakte 61, 62 im zweiten Schaltzustand, das heißt es gibt keine leitende Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Hauptkontakt 41, 42 und zwischen dem dritten und vierten Hauptkontakt 43, 44. Bei Strom führender Spule werden leitende Verbindungen hergestellt, indem die beweglichen Kontakte 61, 62 zu den Hauptkontakten 41, 42, 43, 44 hinbewegt werden.
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Schütze in diesem Anwendungsbereich sind in der Regel gasgefüllt, das heißt hermetisch abgeschlossen beziehungsweise gasdicht gegenüber der Umgebung. Der als Kontaktträger 26 dienender Teil des Läufers 22, die beweglichen Kontakte 61, 62 und die inneren Kontaktbereiche 411, 421, 431, 441 sind in einem hermetisch, also gasdicht abgeschlossenen Gebäudeteil, der eine gasdichte Kammer 50 formt, angeordnet. In dieser Kammer 50 kann ein Vakuum sein. Alternativ kann sie gasgefüllt sein, beispielsweise mit Schwefelhexafluorid.
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Beim Schließen und Öffnen der beweglichen Kontakte 61, 62 entstehen Schaltfunken, die eine derart hohe Erwärmung der Kontakte zur Folge haben können, dass diese beim Erkalten verschweißen. Im Folgenden wird anhand zweier Ausführungsbeispiele veranschaulicht, wie einer der beweglichen Kontakte 61, 62 dennoch vom ersten in den zweiten Schaltzustand bewegt werden kann, auch wenn der andere bewegliche Kontakt 61, 62 mit einem der Hauptkontakte 41, 42, 43, 44 verschweißt, also dauerhaft mit diesem verbunden ist. Dieser Zustand kann bildhaft auch als Kleben beschrieben werden.
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2A, 2B und 2C zeigen die Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Doppelschützes im geschlossenen Zustand, im offenen Zustand beziehungsweise im verschweißten Zustand eines der beweglichen Kontakte 61, 62 mit einem Hauptkontakt 41, 42, 43, 44, wobei der andere bewegliche Kontakt 61, 62 offen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kontaktträger 26 drehbar gelagert, sodass der Begriff Wippanordnung (eng. „seesaw arrangement“) das Konzept anschaulich beschreiben kann.
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Das Doppelschütz umfasst einen ersten Schaltkontakt mit einem ersten Hauptkontakt 41 und einem zweiten Hauptkontakt 42 (in den 2A, 2B, 2C nicht dargestellt) und einem ersten beweglichen Kontakt 61 sowie einen zweiten Schaltkontakt mit einem dritten Hauptkontakt 43 und einem vierten Hauptkontakt 44 (in den 2A, 2B, 2C nicht dargestellt) und einem zweiten beweglichen Kontakt 62. Der zweite Schaltkontakt ist vom ersten Schaltkontakt elektrisch isoliert. Die Hauptkontakte 41, 42, 43, 44 haben jeweils einen äußeren Kontaktbereich 410, 420, 430, 440, an denen der oder die Laststromkreise angeschlossen werden, und einen inneren Kontaktbereich 411, 421, 431, 441 zum Kontakt mit den beweglichen Kontakten 61, 62.
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Das Schütz umfasst ferner einen Aktor mit einer Spule 20 und einem Läufer 22. Der Läufer 22 führt entlang der Längsachse 30 der Spule 20 eine Translationsbewegung aus, die vom Zustand der Spule 20 abhängt. Beim Umschalten der Spule 20 vom Strom führenden Zustand in den Ruhezustand, das heißt dem stromlosen Zustand, bewegt der Läufer 22 sich entlang der Längsachse 30 auf die Spule 20 zu, das heißt in 2A nach unten. Beim Umschalten der Spule 20 vom Ruhezustand in den Strom führenden Zustand bewegt der Läufer 22 sich entlang der Längsachse 30 von der Spule 20 weg, das heißt in 2A nach oben.
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Der Läufer 22 umfasst ein schaftförmiges Antriebselement 24, das sich zumindest teilweise im Spuleninneren bewegt, sowie einen daran angeordneten Kontaktträger 26 mit einem Trägerkörper 28, der sich quer zur Längsachse 30 erstreckt, und einem ersten und zweiten Arm 12, 14, an denen die ersten beziehungsweise zweiten beweglichen Kontakte 61, 62 angeordnet sind. Der Trägerkörper 28 ist über ein Gelenk 32 mit dem Antriebselement 24 verbunden. Das Gelenk 32 erlaubt eine Drehbewegung des Trägerkörpers 28 quer zur Langsachse 30, jedoch innerhalb der Ebene, in der sich die Arme 12, 14 im normalen Betriebsmodus bewegen. Die ersten und zweiten Arme 12, 14 sind über Gelenke 34, 36 mit dem Trägerkörper 28 verbunden. Die Gelenke 34, 36 erlauben eine Drehbewegung der Arme 12, 14 quer zur Langsachse 30.
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Ferner umfasst das Schütz ein Gehäuse 2, in dem der Aktor und die beweglichen Kontakte 61, 62 angeordnet sind. Die Hauptkontakte 41, 42, 43, 44 sind derart am Gehäuse 2 montiert, dass die äußeren Kontaktbereiche 410, 420, 430, 440 außerhalb der Gehäuses 2 angeordnet sind und die inneren Kontaktbereiche 411, 421, 431, 441 ins Gehäuseinnere ragen. Im unteren Gehäuseteil sind die Spule 20 und ein in die Spule 20 ragendes Antriebselement 24 angeordnet. Das obere Gehäuseteil formt eine gasdichte Kammer 50, in der die beweglichen Kontakte 61, 62 und der Kontaktträger 26 beweglich angeordnet sind. Auch die inneren Kontaktbereiche 411, 421, 431, 441 ragen in diese Kammer 50. Die Kammer 50 kann ein Vakuum aufweisen oder gasgefüllt sein.
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2A zeigt die ersten und zweiten Schaltkontakte im ersten Schaltzustand, das heißt geschlossen, im normalen Betriebsmodus, bei dem die beweglichen Kontakte 61, 62 und die Hauptkontakte 41, 42, 43, 44 nicht dauerhaft miteinander verbunden sind. Das Antriebselement 24 ist in seiner ersten Position. Der erste bewegliche Kontakt 61 ist im ersten Schaltzustand, bei dem er zwischen den ersten und den zweiten Hauptkontakt 41, 42 elektrisch leitend gekoppelt ist. Der zweite bewegliche Kontakt 62 ist ebenfalls im ersten Schaltzustand, bei dem er zwischen den dritten und den vierten Hauptkontakt 43, 44 elektrisch leitend gekoppelt ist. Sowohl der erste als auch der zweite Schaltkontakt sind geschlossen.
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2B zeigt die ersten und zweiten Schaltkontakte im zweiten Schaltzustand, das heißt offen, im normalen Betriebsmodus. Das Antriebselement 24 ist in seiner zweiten Position. Durch Versetzen der Spule 20 in den Ruhezustand ist der Läufer 22 auf die Spule 20 zu, das heißt in 2B nach unten, bewegt worden. Dadurch sind der Kontaktträger 26 und mit ihm die beweglichen Kontakte 61, 62 von den Hauptkontakten 41, 42, 43, 44 wegbewegt worden. Infolgedessen ist der erste bewegliche Kontakt 61 vom ersten und zweiten Hauptkontakt 41, 42 elektrisch isoliert und der zweite bewegliche Kontakt 62 ist vom dritten und vom vierten Hauptkontakt 43, 44 elektrisch isoliert.
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2C zeigt einen Zustand im Fehlerfall, bei dem der zweite bewegliche Kontakt 62 mit dem dritten und/oder vierten Hauptkontakt 43, 44 verschmolzen ist, sodass eine dauerhafte Verbindung besteht. Dadurch kann der zweite Schaltkontakt nicht mehr in den offenen Zustand versetzt werden.
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Durch Versetzen der Spule 20 in den Ruhezustand wird auch in diesem Zustand der Läufer 22 nach unten bewegt. Allerdings kann wegen der dauerhaften Verbindung zwischen dem zweiten beweglichen Kontakt 62 mit dem dritten und/oder vierten Hauptkontakt 43, 44 der zweite Arm 14 und der zweite bewegliche Kontakt 62 der Translationsbewegung des Antriebselements 24 nicht folgen. Die Längsbewegung des Antriebselements 24 geht mit einer Längsbewegung des Trägerkörpers 28 einher, diese führt zu einer Drehbewegung des Trägerkörpers 28, da der zweite Arm nicht bewegt werden kann. Durch die Drehbewegung werden der erste Arm 12 und der erste bewegliche Kontakte 61 von den ersten und zweiten Hauptkontakten 41, 42 wegbewegt. Die Gelenke 34, 36 zwischen den Armen 12, 14 und dem Trägerkörper 28 ermöglichen eine Gegenbewegung der Arme 12, 14 zur Drehbewegung des Trägerkörpers 28, sodass die Arme 12, 14 und die beweglichen Kontakte 61, 62 nicht verkippen, was Verkanten verhindert.
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Durch den drehbar gelagerten Trägerkörper 28 ist es möglich, wenn nur einer der beweglichen Kontakte 61, 62 dauerhaft mit einem der Hauptkontakte 41, 42, 43, 44 verschweißt ist, den anderen beweglichen Kontakt 61, 62 noch in die zweite Schaltposition zu bewegen, das heißt den entsprechenden Schaltkontakt zu öffnen, auch wenn dies beim anderen nicht mehr möglich ist. Durch die drehbare Lagerung kann ein beweglicher Kontakt im Falle des Verschweißens des anderen beweglichen Kontakts in den offenen Zustand zurückkehren. Wenn das Schütz zur Absicherung desselben Lastkreises an zwei Stellen eingesetzt wird, ist es so möglich, den Lastkreis immer noch zu unterbrechen. Natürlich ist es auch möglich, mit dem Schütz zwei Lastkreise abzusichern, von denen dann jedoch nur einer unterbrochen werden würde.
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3A, 3B und 3C zeigen die Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Doppelschützes im geschlossenen Zustand, im offenen Zustand beziehungsweise im verschweißten Zustand eines der beweglichen Kontakte mit einem Hauptkontakt, wobei der andere bewegliche Kontakt offen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kontaktträger nicht drehbar gelagert, sodass der Begriff Balkenanordnung (eng. „bar arrangement“) das Konzept anschaulich beschreiben könnte. Um Wiederholungen zu vermeiden, konzentriert sich die Beschreibung auf Unterschiede zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel.
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Der Läufer 22 umfasst ein schaftförmiges Antriebselement 24, der sich im Spuleninneren bewegt, sowie einen daran angeordneten Kontaktträger 26 mit einem Trägerkörper 28, der sich quer zur Längsachse 30 erstreckt, und einem ersten und zweiten Arm 12, 14, an denen die ersten beziehungsweise zweiten beweglichen Kontakte 61, 62 angeordnet sind. Der Trägerkörper 28 ist mit dem Antriebselement 24 fest verbunden. Die ersten und zweiten Arme 12, 14 sind längs auslenkbar mit dem Trägerkörper 28 verbunden. Dabei sind die Arme 12, 14 derart gelagert, dass sie linear auslenkbar, insbesondere ausziehbar, sind beim Übergang von der ersten in die zweite Position, jedoch nicht beim Übergang von der zweiten in die erste Position. Anschaulich bedeutet dies, dass sie nur bei einer Bewegung des Antriebselements 24 auf die Spule 20 zu nicht dessen Bewegung folgen müssen. Bei einer Bewegung des Antriebselements 24 von der Spule 20 weg bewegen die Arme 12, 14 sich im Einklang mit dem Antriebselement 20. Dies kann durch die Verbindung der Arme 12, 14 mit dem Trägerkörper 28 über Schubgelenke 71, 72 erreicht werden. Ein Bereich des Armes 12, 14, beispielsweise ein zapfenförmiger Endbereich 74, kann in einer Buchse 76 im Trägerkörper 28 angeordnet sein. Bei Auslenkung kann der Bereich zumindest teilweise aus der Buchse 76 ausgefahren werden. Der Arm 12, 14 weist eine Feder 78 auf, deren Federkraft den Arm 12, 14 in seine nichtausgelenkte Position zwingt, sodass er im normalen Betriebsmodus in nicht ausgefahrener Position in der Buchse 76 verbleibt, unabhängig davon, ob der Trägerkörper 28 hoch oder runter bewegt wird.
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3A zeigt die ersten und zweiten Schaltkontakte im ersten Schaltzustand im normalen Betriebsmodus, bei dem die beweglichen Kontakte 61, 62 und die Hauptkontakte 41, 42, 43, 44 nicht dauerhaft miteinander verbunden sind. Das Antriebselement 24 ist in seiner ersten Position. Der erste bewegliche Kontakt 61 ist im ersten Schaltzustand, bei dem er zwischen den ersten und den zweiten Hauptkontakt 41, 42 elektrisch leitend gekoppelt ist. Der zweite bewegliche Kontakt 62 ist ebenfalls im ersten Schaltzustand, bei dem er zwischen den dritten und den vierten Hauptkontakt 43, 44 elektrisch leitend gekoppelt ist. Sowohl der erste als auch der zweite Schaltkontakt sind geschlossen.
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3B zeigt die ersten und zweiten Schaltkontakte im zweiten Schaltzustand im normalen Betriebsmodus. Das Antriebselement 24 ist in seiner ersten Position. Durch Versetzen der Spule 20 in den Ruhezustand ist der Läufer 22 nach unten bewegt worden. Dadurch sind der Kontaktträger 26 und mit ihm die beweglichen Kontakte 61, 62 von den Hauptkontakten 41, 42, 43, 44 wegbewegt worden. Infolgedessen ist der erste bewegliche Kontakt 61 vom ersten und zweiten Hauptkontakt 41, 42 elektrisch isoliert und der zweite bewegliche Kontakt 62 ist vom dritten und vom vierten Hauptkontakt 43, 44 elektrisch isoliert.
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3C zeigt einen Zustand, bei dem der zweite bewegliche Kontakt 62 mit dem dritten und/oder vierten Hauptkontakt 43, 44 verschmolzen ist, sodass eine dauerhafte Verbindung besteht. Dadurch kann der zweite Schaltkontakt nicht mehr in den offenen Zustand versetzt werden.
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Durch Versetzen der Spule 20 in den Ruhezustand wird auch in diesem Zustand der Läufer 22 nach unten bewegt. Die Längsbewegung des Antriebselements 24 geht einher mit einer Längsbewegung der Trägerkörpers 28, die auch die Arme mit den beweglichen Kontakten in diese Richtung zieht.
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Allerdings kann wegen der dauerhaften Verbindung zwischen dem zweiten beweglichen Kontakt 62 mit dem dritten und/oder vierten Hauptkontakt 43, 44 der zweite Arm 14 und der zweite bewegliche Kontakt 62 der Translationsbewegung des Antriebselements 24 nicht folgen. Der zweite Arm 14 wird ausgelenkt. Sein zapfenförmiger Endbereich 74 wird teilweise aus der Buchse 76 gezogen, wenn der Trägerkörper 26 sich nach unten bewegt. Der Arm wird gegen die Federkraft ausgelenkt, wenn der Trägerkörper 28 und mit ihm der erste bewegliche Kontakt 61 auf die Spule 20 zu bewegt wird. So kann der erste Schaltkontakt geöffnet werden, auch wenn der zweite Schaltkontakt geschlossen bleibt.
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Oben beschriebener Effekt kann natürlich auch umgekehrt auftreten, wenn nur der erste Schaltkontakt verschweißt ist.
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Die Merkmale der Ausführungsbeispiele sind kombinierbar. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Gehäuse
- 12, 14
- Arm
- 20
- Spule
- 22
- Läufer
- 24
- Antriebselement
- 26
- Kontaktträger
- 28
- Trägerkörper
- 30
- Achse
- 32, 34, 36, 71, 72
- Gelenk
- 41, 42, 43, 44
- Hauptkontakt
- 50
- Kammer
- 61, 62
- beweglicher Kontakt
- 74
- Endbereich
- 76
- Buchse
- 78
- Feder
- 410, 420, 430, 440
- äußerer Kontaktbereich
- 411, 421, 431, 441
- innerer Kontaktbereich
