DE102019217600B3

DE102019217600B3 - Kurzschließervorrichtung

Info

Publication number: DE102019217600B3
Application number: DE102019217600.3A
Authority: DE
Inventors: Arnd Ehrhardt; Carsten Leu; Ivan Semenov; Stefan Jugelt; Peter Zahlmann
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2039-11-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Kurzschließervorrichtung mit einem ersten feststehenden Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1), welches einen bolzenförmigen Bereich (1) aufweist, einem zweiten feststehenden Kontaktstück (2, 4, F2), welches einen ringförmigen Bereich (2) mit einer Durchgangsöffnung (D) aufweist und welches beabstandet von dem ersten Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) angeordnet ist, einer rohrförmigen Kontaktbrücke (5), welche ausgehend von einem nicht ausgelösten Zustand, in dem das erste Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) und das zweite Kontaktstück (2, 4, F2) elektrisch getrennt sind, durch die Durchgangsöffnung (D) des ringförmigen Bereichs (2) des zweiten Kontaktstücks (2, 4, F2) in Richtung des ersten Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) in einen ausgelösten Zustand, in dem das erste Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) und das zweite Kontaktstück (2, 4, F2) elektrisch verbunden sind, beweglich ist. In dem ausgelösten Zustand steckt der bolzenförmige Bereich (1) des ersten Kontaktstücks (1, 3, 30, 31, F1) in einem Innenbereich (6) an einem ersten Ende der Kontaktbrücke (5) elektrisch kontaktierend, wobei ein Außenbereich (7) an einem zweiten Ende der Kontaktbrücke (5) elektrisch kontaktierend in der Durchgangsöffnung (D) des ringförmigen Bereichs (2) des zweiten Kontaktstücks (2, 4, F2) steckt. Eine elektro-mechanische Antriebseinrichtung (8, 9, 10, E1; 8, 9, 10, E2) dient zum Bewegen der Kontaktbrücke (5) von dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand ansprechend auf ein Auslösesignal (SIG). Der Innenbereich (6) weist einen ersten Innenkonus auf, und der bolzenförmige Bereich (1) weist einen ersten Außenkonus auf, welcher komplementär zu dem ersten Innenkonus gestaltet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer Kurzschließervorrichtung, und insbesondere eine Kurzschließervorrichtung für den Mittelspannungsbereich, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus, wobei eine solche Kurzschließervorrrichtung etwa aus der EP 2 905 757 B1 bekannt ist.
Obwohl auf beliebige Kurzschließervorrichtungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrunde liegende Problematik im Hinblick auf Kurzschließervorrichtungen für den Mittelspannungsbereich erläutert.
Stand der Technik
Der Schutz von Mittelspannungsanlagen bei Störlichtbögen wird über sogenannte Kurzschließer realisiert, deren Funktion es ist, den Störlichtbogen zu erfassen und innerhalb weniger Millisekunden zu beseitigen. Eine Störlichtbogenerfassung basiert z.B. auf der Detektion von Licht, gegebenenfalls in Kombination mit der Detektion von dem Strom bzw. dem Druck. Basierend auf einer derartigen Störlichtbogenerfassung wird der Kurzschließer aktiviert. Die Realisierung von sehr schnellen Kurzschließern im Mittelspannungsbereich (typischerweise 1 kV bis 52 kV) ist aufgrund der hohen Spannung und der damit verbundenen prinzipiell größeren Isolationsstrecken sowie notwendiger Feldhomogenisierungen problematisch. Die Realisierung eines metallischen hochstromtragfähigen Kontaktes mit einer Auslösezeit einschließlich der Erfassungszeit innerhalb von weniger als 5 Millisekunden ist daher anspruchsvoll. Derart kurze Zeiten sind jedoch erwünscht, um die Auswirkungen von Störlichtbögen möglichst so weit zu begrenzen, dass die Anlagen ohne den Austausch von weiteren Komponenten wieder in Betrieb genommen werden können.
Die DE 10 2007 018 344 A1 lehrt die Bewegung von Kontaktbrücken in Kurzschließervorrichtungen durch eine elektromechanische Antriebseinrichtung ansprechend auf ein Auslösesignal.
Die DD 2 21 894 A1 offenbart eine Lösung, bei der von einem metallischen Kurzschluss bereits ein zeitlich begrenzter Kurzschluss über eine Funkenstrecke realisiert wird. Eine derartige Lösung ist jedoch aufwendig, wodurch die Nutzbarkeit in modernen und relativ kompakten Anlagen nur begrenzt möglich ist.
Die DE 10 94 864 A offenbart eine Lösung, bei welcher der benötigte Schaltweg durch eine massive Isolation der potentialführenden Kontaktstücke auf das Niveau der im Niederspannungsbereich benötigten Trennstrecken reduziert wird. Die feststehenden potentialführenden Kontaktstücke sind von einer festen Isolierung umgeben, wodurch die Betriebsspannung trotz geringer Abstände gehalten werden kann. Im Auslösefall wird ein metallisches Element zwischen die feststehenden Kontaktstücke eingebracht, wobei die feste Isolierung zerstört werden soll. Die Anordnung hat den Vorteil, dass der Hubweg kurz und die bewegte Masse klein ist, wodurch Schaltzeiten von weniger als 5 Millisekunden möglich erscheinen. Allerdings können bei der Zerstörung der festen Isolation verschiedene Probleme auftreten. Unmittelbar nach dem Bersten der Isolation kann noch vor dem metallischen Kurzschluss ein Lichtbogen zwischen den feststehenden Kontaktstücken und/oder dem Kurzschlusselement entstehen. Die hierdurch entstehende Druckwelle wirkt der Bewegung des massiven Kurzschlusselementes entgegen, wodurch das Schließen verzögert bzw. verhindert wird und die Kontur des Kurzschlusselementes erheblich geschädigt wird. Teile oder auch Zersetzungspartikel der Isolation können unmittelbar im vorgesehenen Kontaktbereich verbleiben und einen Kontakt verhindern oder die Kontaktfläche erheblich einschränken, wodurch das sichere Führen von hohen Kurzschlussströmen über lange Zeiten eher unsicher ist.
Die WO 2007/137780 A1 offenbart einen Kurzschließer, welcher ohne eine zusätzliche feste Isolation für höhere Spannungen auskommt. Bei dieser Anordnung stehen sich zwei formschlüssig ineinandergreifende Kontaktstücke mit unterschiedlichem Potential gegenüber. Im Fehlerfall wird das bewegliche konusförmige Kontaktstück durch Zünden einer Sprengladung in ein feststehendes Kontaktstück mit komplementärer Ausnehmung getrieben. Der Vorgang erfolgt bei einer derartigen Kontaktgestaltung ebenso, wie in der DE 10 94 864 A beschrieben, prellfrei durch die Umwandlung der kinetischen Energie in eine Verformung. Der Hubweg für das bewegte Kontaktstück ist durch die Evakuierung des Schaltraumes stark begrenzt. Durch die hohe Durchschlagsfestigkeit des Vakuums kann ein sehr kurzer Hubweg auch ohne zusätzliche massive Isolation realisiert werden. Problematisch bei dieser Lösung ist die kostenintensive Nutzung der Vakuumtechnologie, die Notwendigkeit eines hochwertigen Gleitkontakts und die Verwendung von Sprengstoffen sowie die Gewährleistung der Funktionalität über längere Zeiträume. Ähnliche Lösungen sind auch mit Schutzgasen hoher Durchschlagsfestigkeit, beispielsweise SF₆, bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 1.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee liegt darin, dass eine Kurzschließervorrichtung mit zwei feststehenden Kontaktstücken vorgeschlagen wird, welche durch eine rohrförmige Kontaktbrücke gebrückt werden können. Mit der erfindungsgemäßen Kurzschließervorrichtung sind Auslösezeiten von weniger als 2 Millisekunden realisierbar. Die Spannungsfestigkeit zwischen den beiden feststehenden Kontaktstücken lässt sich ohne den Einsatz fester isolierender Abdeckungen und ohne den Einsatz von Vakuum oder einem Schutzgas, wie beispielsweise SF₆, realisieren.
Das erste feststehende Kontaktstück weist einen bolzenförmigen Bereich auf, und das zweite feststehende Kontaktstück weist einen ringförmigen Bereich auf. Die rohrförmige Kontaktbrücke befindet sich im nicht ausgelösten Zustand versenkt innerhalb des zweiten feststehenden Kontaktstücks und wird beim Auslösen durch dieses hindurch im Wesentlichen ohne Reibung auf das erste feststehende Kontaktstück beschleunigt. Beim Aufprall der rohrförmigen Kontaktbrücke auf das erste feststehende Kontaktstück wird die rohrförmige Kontaktbrücke aufgeweitet und verformt. Gleichzeitig wird die rohrförmige Kontaktbrücke innerhalb der Durchgangsöffnung des zweiten feststehenden Kontaktstücks verformt. Hierdurch entstehen am Anfang und am Ende der rohrförmigen Kontaktbrücke Kontaktbereiche, in welchen die kinetische Bewegungsenergie prellfrei in Verformungen umgewandelt wird. Bei entsprechender dünnwandiger Ausgestaltung der rohrförmigen Kontaktbrücke wird die Verformung auch ohne seitliche Prellvorgänge auf den Umfang verteilt, wodurch selbst Inhomogenitäten in den Kontaktbereichen leicht ausgeglichen werden.
Ein besonderer Vorteil der rohrförmigen Gestaltung der Kontaktbrücke bietet sich bei der Annäherung an das erste feststehende Kontaktstück. Im Falle einer derartigen Annäherung kann es zu Entladungen zwischen der rohrförmigen Kontaktbrücke und dem ersten feststehenden Kontaktstück kommen. Der dabei entstehende Lichtbogen erzeugt Gase, welche die Bewegung abbremsen können. Derartige Gase können in der rohrförmigen Kontaktbrücke jedoch leicht abströmen, wodurch deren Bremswirkung gering bleibt. Die Schmelzwirkung des Lichtbogens an der rohrförmigen Kontaktbrücke ist ebenfalls unkritisch und blockiert die Passform beim Zusammentreffen mit dem ersten feststehenden Kontaktstück nicht.
Erfindungsgemäß weist der Innenbereich einen ersten Innenkonus auf, wobei der bolzenförmige Bereich einen ersten Außenkonus aufweist, welcher komplementär zu dem ersten Innenkonus gestaltet ist. Dies fördert eine Verformung des ersten Endes der rohrförmigen Kontaktbrücke beim Aufprall zur Ausbildung eines stabilen ersten Kontaktbereichs.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Außenbereich einen zweiten Außenkonus auf, wobei die Durchgangsöffnung einen zweiten Innenkonus aufweist, welcher komplementär zu dem zweiten Außenkonus gestaltet ist. Dies fördert eine Verformung des zweiten Endes der rohrförmigen Kontaktbrücke beim Aufprall zur Ausbildung eines stabilen zweiten Kontaktbereichs.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die elektro-mechanische Antriebseinrichtung eine Spuleneinrichtung auf, oberhalb der eine elektrisch leitfähige Prallplatte gelagert ist, wobei die Prallplatte mechanisch mittelbar oder unmittelbar mit dem zweiten Ende der rohrförmigen Kontaktbrücke verbunden ist, und wobei ansprechend auf das Auslösesignal in der Spuleneinrichtung ein elektrischer Strom erzeugbar ist, der eine Abstoßung der Prallplatte durch Wirbelströme verursacht, wodurch ein Bewegen der rohrförmigen Kontaktbrücke von dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand erfolgt. So lässt sich ein effektiver schnell auslösbarer elektro-mechanischer Antrieb realisieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Prallplatte eine mechanisch stabilisierende Dickenvariation auf, wobei eine Dicke der Prallplatte vorzugsweise vom Außenrand zum Zentrum hin zunimmt. Dies verhindert eine Deformation der Prallplatte beim Auslösen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Prallplatte und dem zweiten Ende der rohrförmigen Kontaktbrücke ein Zwischenstück angeordnet. Dies ermöglicht eine größere Beabstandung des zweiten feststehenden Kontaktstücks von der Prallplatte.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das erste feststehende Kontaktstück einen Führungsbereich auf, der zum bolzenförmigen Bereich einen Zwischenraum bildet, dessen äußere Breite im Wesentlichen der äußeren Breite der rohrförmigen Kontaktbrücke entspricht. Dies sorgt für eine weitere Optimierung der Ausbildung des ersten Kontaktbereichs.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das erste feststehende Kontaktstück eine erste Schirmelektrode auf, welche den Führungsbereich umgibt. Dies dient zur Verbesserung der elektrischen Feldhomogenität.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das zweite feststehende Kontaktstück eine zweite Schirmelektrode auf, welche den ringförmigen Bereich umgibt. Dies dient zur weiteren Verbesserung der elektrischen Feldhomogenität.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das erste feststehende Kontaktstück im nicht ausgelösten Zustand eine erste metallische Folie auf, welche den Zwischenraum in Richtung der rohrförmigen Kontaktbrücke verschließt. Dies dient ebenfalls zur weiteren Verbesserung der elektrischen Feldhomogenität.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das das zweite feststehende Kontaktstück im nicht ausgelösten Zustand eine zweite metallische Folie auf, welche die Durchgangsöffnung verschließt. Dies dient ebenfalls zur weiteren Verbesserung der elektrischen Feldhomogenität und kann gleichzeitig zur Festlegung der Ausgangsposition des ersten Endes der rohrförmigen Kontaktbrücke im nicht ausgelösten Zustand dienen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die rohrförmige Kontaktbrücke im nicht ausgelösten Zustand innerhalb der Durchgangsöffnung anliegend an die zweite metallische Folie gelagert. So lässt sich ein kurzer Auslöseweg mit definierter Ausgangsposition erreichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Prallplatte auf ihrer der rohrförmigen Kontaktbrücke abgewandten Seite eine Führungsstange auf, welche durch die Spuleneinrichtung hindurch geführt ist und welche jenseits der Spuleneinrichtung mit einer Lagereinrichtung mechanisch verbunden ist. So lässt sich eine stabile Lagerung der Prellplatte erreichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Lagereinrichtung einen Rahmen auf, an dem ein oder mehrere Rolllagereinrichtungen elastisch vorgespannt angebracht sind. So lässt sich die Lagerung reibungsarm gestalten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Führungsstange eine konische Endfläche auf, wobei im ausgelösten Zustand ein oder mehrere Rolllager der Rolllagereinrichtungen auf der konischen Endfläche arretierend abgestützt sind. Dadurch lässt sich verhindern, dass sich die rohrförmige Kontaktbrücke vom ausgelösten in den nicht ausgelösten Zustand zurückbewegt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Gehäuse mit einem elektrisch isolierenden Mittelteil, einem zumindest bereichsweise elektrisch leitfähigen Oberteil und einem zumindest bereichsweise elektrisch leitfähigen Unterteil, wobei das erste feststehende Kontaktstück elektrisch mit dem Oberteil und das zweite feststehende Kontaktstück elektrisch mit dem Unterteil verbunden ist, vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse mit Luft oder Stickstoff, insbesondere unter Überdruck stehend, gefüllt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die elektro-mechanische Antriebseinrichtung eine Schaltungsanordnung, die eine auf eine vorgegebene Spannung aufladbare Kondensatoreinrichtung aufweist, welche über eine durch das Auslösesignal steuerbare Schaltereinrichtung mit der Spuleneinrichtung verbunden ist, und wobei ein Entladen der aufgeladenen Kondensatoreinrichtung über die Spuleneinrichtung ansprechend auf das Auslösesignal auslösbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schaltungsanordnung eine Steuereinrichtung, welche derart gestaltet ist, dass sie ein Aufladen der Kondensatoreinrichtung auf die vorgegebene Spannung steuert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schaltungsanordnung eine steuerbare Ladefunkenstrecke, die zwischen das erste feststehende Kontaktstück und das zweite feststehende Kontaktstück geschaltet ist und über die die Kondensatoreinrichtung ladbar ist, und wobei die Steuereinrichtung derart gestaltet ist, dass sie die Durchbruchspannung der Ladefunkenstrecke ansprechend auf den jeweiligen Ladezustand der Kondensatoreinrichtung einstellt. So kann auf eine externe Ladespannungsquelle verzichtet werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung einer Kurzschließervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im nicht ausgelösten Zustand;
2 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im nicht ausgelösten Zustand;
3 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im ausgelösten Zustand;
4a) eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung des ersten feststehenden Kontaktstücks der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4b) eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung des zweiten feststehenden Kontaktstücks und der beweglichen Kontaktbrücke der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Spuleneinrichtung, der Stoßplatte, des Zwischenstücks und der beweglichen Kontaktbrücke der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Lagereinrichtung und der Stoßplatte mit Führungsschaft der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine erste Schaltungsanordnung zum Auslösen der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8 eine zweite Schaltungsanordnung zum Auslösen der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung einer Kurzschließervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im nicht ausgelösten Zustand, und 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im nicht ausgelösten Zustand.
Die in 1 und 2 dargestellte Kurzschließervorrichtung weist ein erstes feststehendes Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 auf, welches wiederum aus mehreren Komponenten bzw. Bereichen zusammengesetzt ist, die galvanisch miteinander verbunden sind. Bezugszeichen 1 bezeichnet einen bolzenförmigen Bereich, der von einem Führungsbereich 30 umgeben ist, welcher zum bolzenförmigen Bereich 1 einen Zwischenraum Z bildet, der, wie nachstehend näher erläutert, im ausgelösten Zustand eine rohrförmige Kontaktbrücke 5 aufnehmen soll.
Ein Verbindungsbereich 31 verbindet den bolzenförmigen Bereich 1 elektrisch mit dem Führungsbereich 30. Vorzugsweise sind der bolzenförmige Bereich 1, der Führungsbereich 30 und der Verbindungsbereich 31 alle aus Kupfer gebildet, um eine hohe Stromtragfähigkeit zu gewährleisten. Umgeben ist der Führungsbereich 30 von einer ersten Schirmelektrode 3, welche zur Homogenisierung des entstehenden elektrischen Feldes dient. Zusätzlich kann eine erste metallische Folie F1 vorgesehen sein, welche den Zwischenraum Z in Richtung der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 verschließt, was ebenfalls zur Homogenisierung des auftretenden elektrischen Feldes beiträgt. Die erste Schirmelektrode 3 kann hierbei aus Aluminium hergestellt sein, da sie nicht zur Stromtragfähigkeit beitragen muss.
Ein zweites feststehendes Kontaktstück 2, 4, F2, welches einen ringförmigen Bereich 2 mit einer Durchgangsöffnung D aufweist, ist beabstandet von dem ersten feststehenden Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 angeordnet. Der ringförmige Bereich 2 ist von einer zweiten Schirmelektrode 4 zur Homogenisierung des auftretenden elektrischen Feldes umgeben. Weiterhin kann eine zweite metallische Folie F2 vorgesehen sein, welche die Durchgangsöffnung D in nicht ausgelöstem Zustand verschließt. Die zweite metallische Folie F2 kann zusätzlich, wie später erläutert, die rohrförmige Kontaktbrücke 5 im nicht ausgelösten Zustand lagemässig festlegen. Analog zum ersten feststehenden Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 ist der ringförmige Bereich 2 vorzugsweise aus Kupfer hergestellt, wohingegen die zweite Abschirmelektrode 4 aus Aluminium hergestellt ist.
Die Elektrodengeometrie des ersten feststehenden Kontaktstücks 1, 3, 30, 31, F1 und des zweiten feststehenden Kontaktstücks 2, 4, F2 ist zur Steuerung der elektrischen Feldstärke beispielsweise mit einem Profil nach Rogowski, Borda oder ähnlich gestaltet. Hierdurch kann eine homogene Feldverteilung erreicht werden, und die Stehspannungsfestigkeit folgt im Wesentlichen den bekannten Durchschlagskennlinien für entsprechende Abstände. Für eine Betriebsspannung von beispielsweise 24 kV ergibt sich somit eine notwendige Trennstrecke von ca. 30 mm bei Normaldruck.
Trotz dieser Maßnahmen ergibt sich somit eine nennenswerte Distanz zwischen dem ersten feststehenden Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 und dem zweiten feststehenden Kontaktstück 2, 4, F2, welche durch die rohrförmige Kontaktbrücke 5 beispielsweise für Kurzschlussströme im Bereich von 100 kA und für eine Zeitdauer bis zu mehreren Sekunden überbrückt werden muss.
Im nicht ausgelösten Zustand befindet sich die rohrförmige Kontaktbrücke 5, welche vorzugsweise ebenfalls aus Kupfer hergestellt ist, innerhalb der Durchgangsöffnung D mit einem ersten Ende anliegend an die zweite metallische Folie F2. Somit dient die zweite metallische Folie F2 ebenfalls zur Festlegung einer geeigneten Ausgangsposition der rohrförmigen Kontaktbrücke 5.
Die Anordnung des ersten feststehenden Kontaktstücks 1, 3, 30, 31, F1 und des zweiten feststehenden Kontaktstücks 2, 4, F2 befindet sich in einem druckdichten Gehäuse 27 mit einem elektrisch isolierenden Mittelteil 27c, einem zumindest bereichsweise elektrisch leitfähigen Oberteil 27a und einem zumindest bereichsweise elektrisch leitfähigen Unterteil 27b. Vorzugsweise weist das elektrisch isolierende Mittelteil 27c eine Mehrzahl von Isolationsrippen 27d auf, um die Durchschlagsfestigkeit zwischen dem Oberteil 27a und dem Unterteil 27b zu erhöhen.
Vorzugsweise ist das Gehäuse 27 druckdicht mit Luft oder Stickstoff, beispielsweise unter Normaldruck oder unter leichtem Überdruck, z.B. 2 bar, gefüllt.
Eine elektro-mechanische Antriebseinrichtung 8, 9, 10 dient zum Bewegen der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 von dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand ansprechend auf ein Auslösesignal SIG, welches beispielsweise eine Erfassungseinrichtung für einen Störlichtbogen liefert und welches auf Detektion von Licht, Strom, Druck usw. beruht.
Die elektro-mechanische Antriebseinrichtung 8, 9, 10 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beruht auf dem Prinzip der Umwandlung elektrischer Energie eines Stoßstroms in einen kinetischen Impuls.
Dazu weist die elektro-mechanische Antriebseinrichtung 8, 9, 10 eine Spuleneinrichtung 10 auf, welche in einer Halterungsplatte 17 gelagert ist, die wie die Spuleneinrichtung eine Durchgangsöffnung 18 aufweist. Die Anschlüsse der Spuleneinrichtung 10 sind mit Bezugszeichen 15, 16 bezeichnet (vgl. 5). Oberhalb der Spuleneinrichtung 10 ist eine elektrisch leitfähige Prallplatte 9 elektrisch isoliert gelagert, wobei die Prallplatte 9 entweder unmittelbar oder, wie dargestellt, mittelbar über ein rohrförmiges Zwischenstück 8 mit einem zweiten Ende der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 verbunden ist. Die Prallplatte 9 besteht aus elektrisch leitfähigem Material, bevorzugt Aluminium.
Die Spuleneinrichtung 10 ist beispielsweise als Planarspule ausgeführt und in der Halterungsplatte 17 derart fixiert, dass hohe dynamische Kräfte weder die Lage der Wicklungen verändern noch die Halterungsplatte 17 deformieren können. Die Wicklung kann als Rund- oder Flachdraht ausgeführt werden. Die Oberfläche der Spuleneinrichtung 10 ist beispielsweise mit einer dünnen Isolationsschicht abgedeckt.
Beim Fließen eines Stromes durch die Spuleneinrichtung 10 werden in der Prallplatte 9 Wirbelströme erzeugt, welcher zum Abstoßen der Prallplatte 9 von der Spuleneinrichtung 10 führt. Die erzeugte Kraftwirkung reduziert sich mit dem Abstand der Prallplatte 9 zur Spuleneinrichtung 10 mehr als quadratisch, wodurch eine Kraftübertragung nach wenigen Millimetern nicht mehr möglich ist. Der Einsatz ist daher auf den einen Spannungsbereich mit Hubwegen von einem bis einigen wenigen Millimetern begrenzt. Die Prallplatte 9 weist eine mechanisch stabilisierende Dickenvariation auf, wobei die Dicke der Prallplatte 9 vorzugsweise vom Außenrand zum Zentrum hin zunimmt.
Die mechanische Stabilisierung der Prallplatte 9 vermindert eine Deformation bei der Auslösung. Eine Deformation der Prallplatte 9 bzw. der Spuleneinrichtung 10 würde die Effizienz der Umwandlung der elektrischen Energie in kinetische Energie ansonsten beeinträchtigen.
Das erste feststehende Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 ist über eine erste elektrische Verbindungsbrücke 32 mit einem leitfähigen Bereichs des Oberteils 27a elektrisch leitfähig verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das gesamte Oberteil 27a leitfähig, was allerdings nicht zwingend erforderlich ist.
Das zweite feststehende Kontaktstück 2, 4, F2 ist über eine zweite und dritte elektrisch leitfähige Kontaktbrücke 33, 34 mit dem Unterteil 27b elektrisch leitfähig verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das gesamte Unterteil 27b leitfähig, was allerdings ebenfalls nicht zwingend erforderlich ist. Das Anschlusspotential des zweiten feststehenden Kontaktstücks 2, 4, F2 ist bevorzugt erdnah.
Damit die rohrförmige Kontaktbrücke 5, welche beispielsweise ein Gewicht von mehreren hundert Gramm aufweist, über eine Distanz von beispielsweise mehr als 30 mm innerhalb von 1 bis 2 Millisekunden bewegt werden kann und eine stromtragfähige Verbindung realisiert werden kann, sind einschließlich des Energiebedarfs mehrere Maßnahmen notwendig. Insbesondere die Energieumwandlung der elektrischen Energie in kinetische Energie muss effizient sein.
Damit die übertragene kinetische Energie am Ende der Bewegung der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 noch zur Kontaktoptimierung durch plastische Verformung hinreichend hoch ist, ist eine Minimierung von Gegenkräften und Reibungskräften notwendig. Zur Vermeidung von Reibungskräften wird die rohrförmige Kontaktbrücke 5 nicht zusätzlich geführt. Auf einen dauerhaften Gleitkontakt bis zum Erreichen des ersten feststehenden Kontaktstücks 1, 3, 30, 31, F1 wird bei dieser Ausführungsform verzichtet. Die bewegliche rohrförmige Kontaktbrücke ist bevorzugt nur lose mit der Prallplatte 9 über das rohrförmige Zwischenstück 8 verbunden. Dies erlaubt nach der Impulsübertragung eine freie vorauseilende Bewegung der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 unabhängig von der geführten nacheilenden Prallplatte 9, wodurch die Reibung bis zum formschlüssigen Auftreffen auf das erste feststehende Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 und das zweite feststehende Kontaktstück 2, 4, F2 vernachlässigbar ist.
Alternativ ist auch eine starre Verbindung der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 mit der Prallplatte 9 bei einer sehr reibungsarmen Führung, beispielsweise mit entsprechend gelagerten Rollen, bei optimierter bewegter Masse der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 unter Inkaufnahme zusätzlicher, jedoch prozentual begrenzbarer Verzugszeiten möglich.
Die Prallplatte 9 weist auf ihrer der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 bzw. dem Zwischenstück 7 abgewandten Seite eine Führungsstange 11 auf, welche durch die Spuleneinrichtung 10 und die Halterungsplatte 17 über die Durchgangsöffnung 18 hindurchgeführt ist und welche jenseits der Spuleneinrichtung 10 und der Halterungsplatte 17 mit einer Lagereinrichtung 40 mechanisch verbunden ist. Die Prallplatte 9 und die Führungsstange 11 können einteilig oder zweiteilig ausgeführt werden.
Die Lagereinrichtung 40 weist einen Rahmen 41 auf, an dem ein oder mehrere Rolllagereinrichtungen 14a, 15b, 14b, 15b elastisch vorgespannt angebracht sind. Für die elastische Vorspannung sorgen beispielsweise jeweilige Federeinrichtungen 13a, 13b. Im nicht ausgelösten Zustand ist die Führungsstange 11 über jeweilige Rolllager 15a, 15b der Rolllagereinrichtungen 14a, 15a, 14b, 15b gelagert.
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im ausgelösten Zustand.
Wie in 3 gezeigt, sind im ausgelösten Zustand das erste feststehende Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 und das zweite feststehende Kontaktstück 2, 4, F2 über die rohrförmige Kontaktbrücke 5 elektrisch miteinander verbunden.
In dem ausgelösten Zustand steckt der bolzenförmige Bereich 1 elektrisch kontaktierend in einem Innenbereich 6 an dem ersten Ende der rohrförmigen Kontaktbrücke 5, wobei ein Außenbereich 7 an einem zweiten Ende der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 elektrisch kontaktierend in der Durchgangsöffnung D des ringförmigen Bereichs 2 steckt (vgl. 4 und 5).
4a) zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung des ersten feststehenden Kontaktstücks der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 4b) zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung des zweiten feststehenden Kontaktstücks und der beweglichen Kontaktbrücke der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 4b) dargestellt, weist die rohrförmige Kontaktbrücke 5, welche als dünnwandiges Rohr ausgeführt ist, einen ersten Innenkonus im am ersten Ende befindlichen Innenbereich 6 auf, wobei der bolzenförmige Bereich 1 einen ersten Außenkonus aufweist, welcher komplementär zu dem ersten Innenkonus gestaltet ist.
Der am zweiten Ende befindliche Außenbereich 7 weist einen zweiten Außenkonus auf, wobei die Durchgangsöffnung D einen zweiten Innenkonus aufweist, welcher komplementär zu dem zweiten Außenkonus gestaltet ist.
Die Konusse bzw. komplementären Konusse weisen beispielsweise einen Winkel im Bereich von 5° bis 10° auf.
Die rohrförmige Kontaktbrücke 5 befindet sich vor dem Auslösen innerhalb des ringförmigen Bereichs 2 unterhalb von und anliegend an die zweite metallische Folie F2. Beim Auslösen wird die rohrförmige Kontaktbrücke 5 nach Zerstören der zweiten metallischen Folie F2 im Wesentlichen ohne Reibung auf das erste feststehende Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 beschleunigt.
Beim Aufprall der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 auf das erste feststehende Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 läuft die ringförmige Kontaktbrücke 5 nach Zerstören der ersten metallischen Folie F1 in den Zwischenraum Z ein, dessen äußere Breite im Wesentlichen der äußeren Breite der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 entspricht. Dabei wird die rohrförmige Kontaktbrücke 5 aufgeweitet und verformt.
Die erste metallische Folie F1 und die zweite metallische Folie F2 können im Übrigen beispielsweise zusätzlich mit Sollbruchstellen o.Ä. versehen werden.
Gleichzeitig wird der zweite Außenkonus im Außenbereich 7 in dem zweiten Innenkonus des ringförmigen Bereichs 2 verformt. Hierdurch entstehen am Innenbereich 6 und Außenbereich 7 der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 jeweils konusförmige elektrische Kontaktbereiche, in welchen die kinetische Bewegungsenergie prellfrei in Verformungen umgewandelt wird. Die Verformung wird auch ohne seitliche Prellvorgänge auf den Umfang verteilt, wodurch selbst Inhomogenitäten in den elektrischen Kontaktbereichen ausgeglichen werden können. Die Kontaktbereiche können zusätzlich über Konturen verfügen, welche die Verformung zusätzlich begünstigen.
Nach der Übertragung des kinetischen Impulses von der Prallplatte 9 auf die rohrförmige Kontaktplatte 5 kann die von der Spuleneinrichtung 10 abgestoßene Prallplatte 9 mit der Führungsstange 11 der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 folgen.
Die rohrförmige Kontaktbrücke 5 besitzt zudem den Vorteil, dass im Falle von Entladungen zwischen der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 und dem ersten feststehenden Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 während des Auslösevorganges im Lichtbogen erzeugte Gase leicht abströmen können, wodurch eine ungewollte verursachte Bremswirkung gering bleibt. Die Schmelzwirkung des Lichtbogens an der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 ist ebenfalls unkritisch und blockiert die Passform beim Zusammentreffen nicht.
Die rohrförmige Kontaktbrücke 5 mit dem ersten Innenkonus im Innenbereich 6 und dem zweiten Außenkonus im Außenbereich 7 kann beispielsweise derart gestaltet werden, dass nach dem Auftreffen und nach der Deformation die jeweils noch vorhandene fiktive (maximal mögliche) Kontaktfläche ca. das Zehnfache des Querschnitts der rohrförmigen Kontaktbrücke 5 beträgt.
5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Spuleneinrichtung, der Stoßplatte, des Zwischenstücks und der beweglichen Kontaktbrücke der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Lagereinrichtung und der Stoßplatte mit Führungsschaft der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 6 weist der Rahmen 41 der Lagereinrichtung 40 ebenfalls eine Durchgangsöffnung 48 auf, welche sich an die Durchgangsöffnung 18 der Trägerplatte 17 der Spuleneinrichtung 10 anschließt, wodurch die Führungsstange 11 zur Rolllagereinrichtung 14a, 15a, 14b, 15b geführt ist.
Zudem weist die Führungsstange 11 eine konische Endfläche 12 auf, wobei die Rolllager 15a, 15b der Rolllagereinrichtung 14a, 15a, 14b, 15b im ausgelösten Zustand auf der konischen Endfläche 12 arretierend abgestützt sind (vgl. 3). Durch diese arretierende Abstützung kann die Rückbewegung der rohrförmigen Kontaktbrücke 5, welche gegebenenfalls durch sehr hohe Stromkräfte auftreten könnte, unterbunden werden.
Wie in 6 schematisch dargestellt, kann die Führungsstange 11 zusätzlich oder alternativ mit einer mechanisch lösbaren Sicherungseinrichtung 25 versehen sein, welche einerseits nur als Transportsicherung oder andererseits auch als Sicherung bis zum Auslösen ausgebildet sein kann. Bei Vorsehen als Transportsicherung kann die Sicherungseinrichtung 25, beispielsweise ein Splint, entfernt werden. Bei Vorsehen als Auslösungssicherung kann die Sicherungseinrichtung 25, beispielsweise der Splint, gleichzeitig eine Sollbruchstelle aufweisen. Die Kraft zum Auslösen ist dabei gering gegenüber der Kraftwirkung der elektro-mechanischen Antriebseinrichtung 8, 9, 10 auszulegen. Die Wirkung der Sicherungseinrichtung 25 kann beispielsweise vertikal diagonal oder auch entsprechend der Achse der Führungsstange 11 ausgelegt sein.
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann die konische Endfläche 12 am Ende der Führungsstange 11 in eine mit dem Rahmen 41 verbundene Sollbruchstelle übergehen, wobei die Kraftwirkung der Federeinrichtungen 13a, 13b in dem ausgelösten Zustand auf die konische Endfläche 12 nicht gestört wird.
7 zeigt eine erste Schaltungsanordnung zum Auslösen der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die in 7 dargestellte erste Schaltungsanordnung E1 umfasst eine auf eine vorgegebene Spannung aufladbare Kondensatoreinrichtung 19, wobei die vorgegebene Spannung beispielsweise 2 kV bei einer Kapazität von 500 µF umfasst.
Weiterhin vorgesehen ist eine durch das Auslösesignal SIG steuerbare impedanzarme Schaltereinrichtung 20, die mit der Spuleneinrichtung 10 verbunden ist. Die Schaltereinrichtung 20 kann beispielsweise als Halbleiterschalter, z.B. als Thyristor, jedoch auch als Funkenstrecke oder selbst als schneller Kurzschließer mit begrenzter Leistungsfähigkeit bei entsprechend kurzen Schaltzeiten ausgeführt sein.
Eine Steuereinrichtung 100, welche eine Spannungsquelle (nicht dargestellt) aufweist, lädt die Kondensatoreinrichtung 19 im Betrieb auf. Wenn ein Entladen der aufgeladenen Kondensatoreinrichtung 19 über die Spuleneinrichtung 10 ansprechend auf das Auslösesignal SIG ausgelöst wird, fließt ein sehr steiler Impulsstrom mit einer Amplitude von mehreren Kiloampere von der Kondensatoreinrichtung 19 über die Spuleneinrichtung 10. Hierbei kommt es in der Prallplatte 9 zur besagten Ausbildung von Wirbelströmen, wodurch der oben beschriebene Auslösevorgang verursacht wird.
8 zeigt eine zweite Schaltungsanordnung zum Auslösen der Kurzschließervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die in 8 dargestellte zweite Schaltungsanordnung E2 realisiert die Aufladung der Kondensatoreinrichtung 19 direkt aus der Betriebsspannung einer angeschlossenen elektrischen Anlage, welche eine erste Spannungsleitung L und eine zweite Spannungsleitung N aufweist, wobei die zweite Spannungsleitung N vorzugsweise ein erdnahes Potential führt.
Eine einstellbare Ladefunkenstrecke 22, deren Elektrodenabstand beispielsweise über ein Steuersignal T einstellbar ist, ist über eine erste Leitung L1 und einen Vorwiderstand sowie eine Diode 23 mit einem ersten Anschluss der Kondensatoreinrichtung 19 verbunden, deren zweiter Anschluss mit der zweiten Spannungsleitung N verbunden ist.
Wie bei der ersten Schaltungsanordnung ist der erste Anschluss der Kondensatoreinrichtung 19 über die Schaltereinrichtung 20 mit dem ersten Anschluss der Spuleneinrichtung 9 verbunden.
Die erste Spannungsleitung L ist zugleich über eine zweite Leitung L3 mit dem ersten feststehenden Kontaktstück 1, 3, 30, 31, F1 verbunden, und die zweite Spannungsleitung N ist über eine dritte Leitung L3 mit dem zweiten feststehenden Kontaktstück 2, 4, F2 verbunden. Der zweite Anschluss der Spuleneinrichtung 9 ist über eine vierte Leitung L4 mit der zweiten Spannungsleitung N verbunden.
Über eine Spannungsteilereinrichtung 24 lässt sich eine jeweilige Ladespannung der Kondensatoreinrichtung 19 ermitteln und einer Steuereinrichtung 100' zuführen. Diese Steuereinrichtung 100' vergleicht den jeweiligen Ladezustand der Kondensatoreinrichtung 19 mit einer vorgegebenen Ladespannung und steuert über das Steuersignal T den Abstand der Elektroden der steuerbaren Ladefunkenstrecke zum Laden bzw. Unterbrechen des Ladens der Kondensatoreinrichtung 19. Bei geringfügigen Toleranzen der Ladefunkenstrecke 22 kann die Spannungsteilereinrichtung 24, die Steuereinrichtung 100' auch weggelassen werden.
Wie bereits in Bezug auf 7 ermittelt, erfolgt ein Auslösen der Schaltereinrichtung 20 durch das Auslösesignal SIG, welches von extern zuführbar ist.
Insbesondere sind die dargestellten Elektrodengeometrien nur beispielhaft und können anwendungsspezifisch variiert werden. Auch können anstatt der metallischen Folien zur Steuerung des elektrischen Feldes auch mehrschichtige Folien mit einer Metallisierungsschicht und anderen Schichten, z.B. isolierend, verwendet werden.

Claims

Kurzschließervorrichtung, insbesondere für den Mittelspannungsbereich, mit: einem ersten feststehenden Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1), welches einen bolzenförmigen Bereich (1) aufweist; einem zweiten feststehenden Kontaktstück (2, 4, F2), welches einen ringförmigen Bereich (2) mit einer Durchgangsöffnung (D) aufweist und welches beabstandet von dem ersten feststehenden Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) angeordnet ist; einer rohrförmigen Kontaktbrücke (5), welche ausgehend von einem nicht ausgelösten Zustand, in dem das erste feststehende Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) und das zweite feststehende Kontaktstück (2, 4, F2) elektrisch getrennt sind, durch die Durchgangsöffnung (D) des ringförmigen Bereichs (2) des zweiten feststehenden Kontaktstücks (2, 4, F2) in Richtung des ersten feststehenden Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) in einen ausgelösten Zustand, in dem das erste feststehende Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) und das zweite feststehende Kontaktstück (2, 4, F2) elektrisch verbunden sind, beweglich ist, wobei in dem ausgelösten Zustand der bolzenförmige Bereich (1) des ersten feststehenden Kontaktstücks (1, 3, 30, 31, F1) in einem Innenbereich (6) an einem ersten Ende der rohrförmigen Kontaktbrücke (5) elektrisch kontaktierend steckt und ein Außenbereich (7) an einem zweiten Ende der rohrförmigen Kontaktbrücke (5) elektrisch kontaktierend in der Durchgangsöffnung (D) des ringförmigen Bereichs (2) des zweiten feststehenden Kontaktstücks (2, 4, F2) steckt; dadurch gekennzeichnet, dass einer elektro-mechanischen Antriebseinrichtung (8, 9, 10, E1; 8, 9 ,10, E2) zum Bewegen der rohrförmigen Kontaktbrücke (5) von dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand ansprechend auf ein Auslösesignal (SIG) vorgesehen ist; und dass der Innenbereich (6) einen ersten Innenkonus aufweist und der bolzenförmige Bereich (1) einen ersten Außenkonus aufweist, welcher komplementär zu dem ersten Innenkonus gestaltet ist.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Außenbereich (7) einen zweiten Außenkonus aufweist und die Durchgangsöffnung (D) einen zweiten Innenkonus aufweist, welcher komplementär zu dem zweiten Außenkonus gestaltet ist.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektro-mechanische Antriebseinrichtung (8, 9, 10, E1; 8, 9 ,10, E2) eine Spuleneinrichtung (10) aufweist, oberhalb der eine elektrisch leitfähige Prallplatte (9) gelagert ist, wobei die Prallplatte (9) mechanisch mittelbar oder unmittelbar mit dem zweiten Ende der rohrförmigen Kontaktbrücke (5) verbunden ist, und wobei ansprechend auf das Auslösesignal (SIG) in der Spuleneinrichtung (10) ein elektrischer Strom erzeugbar ist, der eine Abstoßung der Prallplatte (9) durch Wirbelströme verursacht, wodurch ein Bewegen der rohrförmigen Kontaktbrücke (5) von dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand erfolgt.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Prallplatte (9) eine mechanisch stabilisierende Dickenvariation aufweist, wobei eine Dicke der Prallplatte (9) vorzugsweise vom Außenrand zum Zentrum hin zunimmt.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei zwischen der Prallplatte (9) und dem zweiten Ende der rohrförmigen Kontaktbrücke (5) ein Zwischenstück (8) angeordnet ist.
Kurzschließervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste feststehende Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) einen Führungsbereich (30) aufweist, der zum bolzenförmigen Bereich (1) einen Zwischenraum (Z) bildet, dessen äußere Breite im Wesentlichen der äußeren Breite der rohrförmigen Kontaktbrücke (5) entspricht.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das erste feststehende Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) eine erste Schirmelektrode (3) aufweist, welche den Führungsbereich (30) umgibt.
Kurzschließervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite feststehende Kontaktstück (2, 4, F2) eine zweite Schirmelektrode (4) aufweist, welche den ringförmigen Bereich (2) umgibt.
Kurzschließervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das erste feststehende Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) im nicht ausgelösten Zustand eine erste metallische Folie (F1) aufweist, welche den Zwischenraum (Z) in Richtung der rohrförmigen Kontaktbrücke (5) verschließt.
Kurzschließervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das das zweite feststehende Kontaktstück (2, 4, F2) im nicht ausgelösten Zustand eine zweite metallische Folie (F2) aufweist, welche die Durchgangsöffnung (D) verschließt.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die rohrförmige Kontaktbrücke (5) im nicht ausgelösten Zustand innerhalb der Durchgangsöffnung (D) anliegend an die zweite metallische Folie (F2) gelagert ist.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Prallplatte (9) auf ihrer der rohrförmigen Kontaktbrücke (5) abgewandten Seite eine Führungsstange (11) aufweist, welche durch die Spuleneinrichtung (10) hindurch geführt ist und welche jenseits der Spuleneinrichtung (10) mit einer Lagereinrichtung (40) mechanisch verbunden ist.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Lagereinrichtung (40) einen Rahmen (41) aufweist, an dem ein oder mehrere Rolllagereinrichtungen (14a, 15a; 14b, 15b) elastisch vorgespannt angebracht sind.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Führungsstange (11) eine konische Endfläche (12) aufweist, und wobei im ausgelösten Zustand ein oder mehrere Rolllager (15a, 15b) der Rolllagereinrichtungen (14a, 15a; 14b, 15b) auf der konischen Endfläche (12) arretierend abgestützt sind.
Kurzschließervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Gehäuse (27) mit einem elektrisch isolierenden Mittelteil (27c), einem zumindest bereichsweise elektrisch leitfähigen Oberteil (27a) und einem zumindest bereichsweise elektrisch leitfähigen Unterteil (27b), wobei das erste feststehende Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) elektrisch mit dem Oberteil (27a) und das zweite feststehende Kontaktstück (2, 4, F2) elektrisch mit dem Unterteil (27b) verbunden ist.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Gehäuse (27) mit Luft oder Stickstoff, insbesondere unter Überdruck stehend, gefüllt ist.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die elektro-mechanische Antriebseinrichtung (8, 9, 10, E1; 8, 9 ,10, E2) eine Schaltungsanordnung (E1; E2) umfasst, die eine auf eine vorgegebene Spannung aufladbare Kondensatoreinrichtung (19) aufweist, welche über eine durch das Auslösesignal (SIG) steuerbare Schaltereinrichtung (20) mit der Spuleneinrichtung (10) verbunden ist, und wobei ein Entladen der aufgeladenen Kondensatoreinrichtung (19) über die Spuleneinrichtung (10) ansprechend auf das Auslösesignal (SIG) auslösbar ist.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Schaltungsanordnung (E1; E2) eine Steuereinrichtung (100; 100') umfasst, welche derart gestaltet ist, dass sie ein Aufladen der Kondensatoreinrichtung (19) auf die vorgegebene Spannung steuert.
Kurzschließervorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Schaltungsanordnung (E2) eine steuerbare Ladefunkenstrecke (22) umfasst, die zwischen das erste feststehende Kontaktstück (1, 3, 30, 31, F1) und das zweite feststehende Kontaktstück (2, 4, F2) geschaltet ist und über die die Kondensatoreinrichtung (19) ladbar ist, und wobei die Steuereinrichtung (100') derart gestaltet ist, dass sie die Durchbruchspannung der Ladefunkenstrecke (22) ansprechend auf den jeweiligen Ladezustand der Kondensatoreinrichtung (19) einstellt.