DE102020130655A1

DE102020130655A1 - Schaltgeräte mit Berstscheibe

Info

Publication number: DE102020130655A1
Application number: DE102020130655.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Sullivan; Samuel Naumowicz; Keith Singer; Ewoud Roest
Original assignee: Gigavac LLC
Current assignee: Gigavac LLC
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2021-05-20
Also published as: FR3103309A1; GB2591848A; US20210151265A1; GB202018225D0; JP2021114461A; CN112908781A; FR3103309B1; KR20210061952A

Abstract

Es werden elektrische Schaltgeräte offengelegt, die über Druckentlastungsmechanismen verfügen, um den Abbau des Innendrucks innerhalb des Schaltgerätegehäuses zu ermöglichen. Der Druck innerhalb des Gehäuses kann durch verschiedene Ereignisse verursacht werden, wobei ein solches Ereignis ein interner Lichtbogen innerhalb des Gehäuses sein kann, der während des Betriebs der internen Komponenten des Gehäuses verursacht wird. In einigen Fällen kann der Lichtbogen während der Trennung der Schaltgerätekontakte verursacht werden. Der Druckentlastungsmechanismus ermöglicht einen kontrollierteren Austritt des hohen Drucks aus dem Gehäuse, um einen hohen Druckbruch oder ein Bersten des Schaltgerätegehäuses zu minimieren oder zu verhindern. Die Druckentlastungsmechanismen eignen sich besonders für Schaltgeräte mit hermetisch dichten Gehäusen. Es können viele verschiedene Druckentlastungsmechanismen verwendet werden, einschließlich Berstscheiben oder konstruierte Schwachstellen im Schaltgerätegehäuse.

Description

Gebiet der Erfindung
Beschrieben werden hier Vorrichtungen, die sich auf elektrische Schaltgeräte beziehen, wie z.B. Schütze und elektrische Sicherungsvorrichtungen, die eine Berstscheibe verwenden.
Beschreibung des Standes der Technik
Das Verbinden und Trennen von elektrischen Schaltkreisen ist so alt wie die elektrischen Schaltkreise selbst und wird oft als Methode verwendet, um die Leistung eines angeschlossenen elektrischen Geräts zwischen den Zuständen „Ein“ und „Aus“ zu schalten. Ein Beispiel für ein Gerät, das häufig zum Verbinden und Trennen von Stromkreisen verwendet wird, ist ein Schütz, das elektrisch mit einem oder mehreren Geräten oder Stromquellen verbunden ist. Ein Schütz ist so konfiguriert, dass es einen Stromkreis unterbrechen oder schließen kann, um den elektrischen Strom zu und von einem Gerät zu steuern. Eine Art von konventionellem Schütz ist ein hermetisch abgedichtetes Schütz.
Zusätzlich zu den Schützen, die während des normalen Betriebs eines Gerätes zum Verbinden und Trennen von Stromkreisen dienen, können verschiedene Zusatzeinrichtungen zum Überstromschutz eingesetzt werden. Diese Vorrichtungen können Kurzschlüsse, Überlastung und dauerhafte Schäden an einem elektrischen System oder einem angeschlossenen elektrischen Gerät verhindern. Zu diesen Vorrichtungen gehören Trennvorrichtungen, die den Stromkreis schnell und dauerhaft unterbrechen können, so dass der Stromkreis unterbrochen bleibt, bis die Trennvorrichtung repariert, ersetzt oder zurückgesetzt wird. Eine solche Art von Trennvorrichtung ist eine Sicherung. Eine konventionelle Sicherung ist eine Art niederohmiger Leiter, der als Opfervorrichtung fungiert. Typische Sicherungen bestehen aus einem Metalldraht oder -streifen, der schmilzt, wenn zu viel Strom durch ihn fließt, wodurch der Stromkreis, den er verbindet, unterbrochen wird.
Im Zuge des gesellschaftlichen Fortschritts kommen verschiedene Innovationen bei elektrischen Systemen und elektronischen Geräten immer häufiger vor. Ein Beispiel für solche Innovationen sind die jüngsten Fortschritte bei Elektroautos, die zum energieeffizienten Standard werden und die meisten traditionellen erdölbetriebenen Fahrzeuge ersetzen werden. Bei solch teuren und routinemäßig verwendeten elektrischen Geräten ist der Überstromschutz besonders geeignet, um Fehlfunktionen der Geräte und dauerhafte Schäden an den Geräten zu verhindern. Darüber hinaus kann der Überstromschutz Sicherheitsrisiken, wie z.B. Stromschläge für Umstehende und elektrische Brände, verhindern. Diese modernen Verbesserungen an elektrischen Systemen und Geräten erfordern moderne Lösungen, um Sicherheit, Komfort und Effizienz zu erhöhen.
Ein Problem bei konventionellen Schützen und Sicherungsvorrichtungen ist die Handhabung des Innendrucks, der sich während des Betriebs Fig.en kann. Eine Quelle dieses Innendrucks kann ein Lichtbogen zwischen den internen Komponenten der Geräte während des Betriebs sein. Bei hermetisch abgedichteten Geräten kann die Sorge um den internen Druckaufbau sogar noch größer sein. Wenn der Innendruck zu groß wird, kann das Gehäuse einen unkontrollierten Bruch erleiden. Dies kann nicht nur dazu führen, dass das Gerät nicht mehr funktionsfähig ist, sondern der Bruch und die Druckentlastung können auch eine Gefahr für das restliche elektrische System und alle Insassen in oder in der Nähe des Systems darstellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf elektrische Schaltgeräte gerichtet, die über Druckentlastungsmechanismen verfügen, um den Abbau des Innendrucks innerhalb des Schaltgerätegehäuses zu ermöglichen. Der Druck innerhalb des Gehäuses kann durch verschiedene Ereignisse verursacht werden, wobei ein solches Ereignis ein innerer Lichtbogen innerhalb des Gehäuses sein kann, der während des Betriebs der internen Komponenten des Gehäuses verursacht wird. In einigen Fällen kann der Lichtbogen während der Trennung der Schaltgerätekontakte verursacht werden. Der Druckentlastungsmechanismus nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, den hohen Druck in einer kontrollierteren Weise aus dem Gehäuse zu leiten, um einen Hochdruckbruch oder ein Bersten des Gehäuses des Schaltgeräts zu minimieren oder zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung kann mit verschiedenen Schaltgeräten verwendet werden, ist aber insbesondere auf Schaltgeräte bzw. Schalter mit hermetisch dichten Gehäusen anwendbar. Es können viele verschiedene Druckentlastungsmechanismen verwendet werden, einschließlich Berstscheiben oder konstruierte Schwachstellen im Gehäuse der Schaltgeräte.
Eine Ausführungsform eines elektrischen Schaltgerätes nach der vorliegenden Erfindung weist auf ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse und interne Komponenten innerhalb des hermetisch abgedichteten Gehäuses. Die internen Komponenten können so konfiguriert werden bzw. sein, dass sie den Zustand der Schaltvorrichtung von einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand als Reaktion auf eine Eingabe ändern. Im geschlossenen Zustand wird ein Stromfluss durch die Vorrichtung zugelassen, und im offenen Zustand wird der Stromfluss durch die Vorrichtung unterbrochen. Es können auch Kontaktstrukturen enthalten sein, die elektrisch mit den internen Komponenten verbunden sind und auch für den Anschluss an externe Schaltungen zur Verfügung stehen. Das Gehäuse umfasst einen Druckentlastungsmechanismus, der es ermöglicht, dass der Druck im Inneren des Gehäuses aus dem Gehäuse entweichen kann.
Diese und andere weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung sind für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei wie Bezugszeichen entsprechende Teile in den Figuren bezeichnen.
Figurenliste

1 ist eine vordere Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Schützes, der Merkmale aufweist, die geeignet sind, die Druckentlastungsmechanismen gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen bzw. zu integrieren;
2 ist eine vordere Schnittansicht der Ausführungsform der Schützeinrichtung von 1, dargestellt in einer „offenen“ oder „getrennten“ Ausrichtung, die den Stromfluss durch die Einrichtung verhindert;
3 ist eine vordere Schnittansicht einer Sicherungsvorrichtung, die die Druckentlastungsmechanismen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten kann;
4 ist eine vordere Schnittansicht der Ausführungsform der Sicherungsvorrichtung von 1, dargestellt in „offener“ oder „getrennter“ Orientierung;
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Schützes nach der vorliegenden Erfindung mit einem Berstscheiben-Druckentlastungsmechanismus;
6 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht des Berstscheiben-Druckentlastungsmechanismus, der im Schütz von 5 dargestellt ist;
7 ist eine Schnittdarstellung des Berstscheibenmechanismus, der im Schütz von 5 dargestellt ist;
8 ist eine weitere Schnittdarstellung des Berstscheibenmechanismus, der im Schütz von 5 gezeigt wird;
9 ist eine Unteransicht eines Schützes nach der vorliegenden Erfindung mit einem Berstscheiben-Druckentlastungsmechanismus;
10 ist eine Unteransicht des Schützes in 8 nach dem Bruch des Berstscheibenmechanismus;
11 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Schützes nach der vorliegenden Erfindung mit einem Berstscheiben-Druckentlastungsmechanismus;
12 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht des Berstscheiben-Druckentlastungsmechanismus, der im Schütz von 10 dargestellt ist;
13 ist eine Schnittdarstellung des Berstscheibenmechanismus, der im Schütz von 10 dargestellt ist;
14 ist eine weitere Schnittdarstellung des Berstscheibenmechanismus, der im Schütz von 10 gezeigt wird;
15 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Schützes nach der vorliegenden Erfindung mit einem Schwachpunkt-Druckentlastungsmechanismus;
16 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht des Druckentlastungsmechanismus, der im Schütz von 14 dargestellt ist;
17 ist eine Schnittdarstellung des Berstscheibenmechanismus, der im Schütz von 10 dargestellt ist;
18 ist eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Schützes mit einer Berstscheibe nach der vorliegenden Erfindung;
19 ist eine weitere Schnittdarstellung des in 18 gezeigten Schützes;
20 ist eine Explosionszeichnung des Gehäuses, das in dem in 18 gezeigten Schütz verwendet wird;
21 ist die Unteransicht des Gehäuses, das in dem in 18 gezeigten Schütz verwendet wird;
22 ist eine Schnittdarstellung des Gehäuses, das in dem in 10 gezeigten Schütz verwendet wird, aufgenommen entlang der Schnittlinien B-B in 21;
23 ist eine detaillierte Ansicht des Gehäuses und der Berstscheibe, die in dem in 18 gezeigten Schütz verwendet werden;
24 ist eine perspektivische Ansicht des in dem in 18 gezeigten Schütz verwendeten Gehäuses von unten; und
25 ist eine Unteransicht des Gehäuses, das in dem in 18 gezeigten Schütz nach dem Bersten der Berstscheibe verwendet wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung wird nun detaillierte Beschreibungen verschiedener Ausführungsformen von Schaltvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung darlegen. Die vorliegende Erfindung kann in vielen verschiedenen Schaltgeräten wie z.B. Schützen oder Sicherungseinrichtungen verwendet werden. Diese Schaltvorrichtungen können elektrisch mit einem elektrischen Gerät oder System verbunden werden, um die Stromversorgung des angeschlossenen Geräts oder Systems „ein“ oder „aus“ zu schalten.
Die Schaltgeräte können aus einem hermetisch dichten Gehäuse bestehen, und beim Trennen der Kontakte beim Übergang vom „Ein“- in den „Aus“-Zustand kann es zu LichtbogenFig.ung zwischen den Kontakten kommen. Bei höheren Stromstärken kann der Lichtbogen einen erhöhten Druck innerhalb des Schaltgerätegehäuses verursachen. Bei erhöhten Drücken besteht die Möglichkeit, dass das Schaltgerätegehäuse brechen oder bersten kann. Um die Möglichkeit eines Gehäusebruchs zu minimieren oder auszuschalten, können die erfindungsgemäßen Schaltgeräte Druckentlastungsmechanismen enthalten, die den Lichtbogendruck vor dem Gehäusebruch ablassen. Die verschiedenen Ausführungsformen können viele verschiedene Druckentlastungsmechanismen umfassen, wobei einige Ausführungsformen eine Berstscheibe oder eine konstruierte Schwachstelle bzw. Sollbruchstelle im Schaltgerätegehäuse umfassen. Diese können sich während eines Hochdruckereignisses öffnen, damit Luft oder Gas aus dem Gehäuse austreten kann.
In dieser gesamten Beschreibung sollten die bevorzugte Ausführungsform und die dargestellten Beispiele als Beispiele und nicht als Einschränkungen der vorliegenden Erfindung betrachtet werden. Der hier verwendete Begriff „Erfindung“, „Gerät“, „vorliegende Erfindung“ oder „vorliegende Vorrichtung“ bezieht sich auf jede der hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung und alle Äquivalente. Darüber hinaus bedeutet die Bezugnahme auf verschiedene Merkmale der „Erfindung“, „Vorrichtung“, „vorliegenden Erfindung“ oder „vorliegenden Vorrichtung“ in diesem Dokument nicht, dass alle beanspruchten Ausführungsformen oder Verfahren das (die) beanspruchte(n) Merkmal(e) enthalten müssen.
Wenn ein Element oder Merkmal als „an“ oder „angrenzend“ an ein anderes Element oder Merkmal bezeichnet wird, kann es sich direkt an oder angrenzend an das andere Element oder Merkmal befinden, oder es können auch dazwischenliegende Elemente oder Merkmale vorhanden sein. Es wird auch davon ausgegangen, dass, wenn ein Element als an ein anderes Element „angefügt“, „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt an die anderen Elemente oder Merkmale angefügt, mit ihnen verbunden oder an sie gekoppelt sein kann oder dazwischenliegende Elemente oder Merkmale ebenfalls vorhanden sein können. Wenn dagegen ein Element als „direkt angefügt“, „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ an ein anderes Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden.
Relative Begriffe wie „außen“, „oben“, „unten“, „unten“, „horizontal“, „vertikal“ und ähnliche Begriffe können hier verwendet werden, um eine Beziehung eines Merkmals zu einem anderen zu beschreiben. Es wird davon ausgegangen, dass diese Begriffe zusätzlich zu der in den AbFig.ungen dargestellten Orientierung unterschiedliche Ausrichtungen umfassen sollen.
Die hier verwendete Terminologie dient nur zur Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als Beschränkung der Erfindung gedacht. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Es wird ferner davon ausgegangen, dass die Begriffe „umfasst“, „aufweist“, wenn sie hier verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Ausführungsformen der Erfindung werden hier unter Bezugnahme auf verschiedene Ansichten und AbFig.ungen beschrieben, die schematische Darstellungen idealisierter Ausführungsformen der Erfindung sind. Als solche sind Abweichungen von den Formen der AbFig.ungen zu erwarten, die sich z.B. aus Fertigungstechniken und/oder Toleranzen ergeben. Ausführungsformen der Erfindung sind nicht so auszulegen, als seien sie auf die besonderen Formen der hier abgeFig.eten Bereiche beschränkt, sondern umfassen auch Abweichungen in den Formen, die sich z.B. aus der Herstellung ergeben.
Bevor spezifische Druckentlastungsmerkmale oder - mechanismen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, werden Beispiele von Schaltgeräten beschrieben, die diese Merkmale aufweisen können. Dies sind nur beispielhafte Schaltvorrichtungen, und die vorliegende Erfindung kann in vielen anderen Schaltvorrichtungen und in anderen Vorrichtungen als Schaltvorrichtungen verwendet werden. Einige von vielen verschiedenen Schaltvorrichtungen, die die vorliegende Erfindung nutzen können, umfassen Schütze und Sicherungen, die so konfiguriert sind, dass sie das Schalten einer Vorrichtung zwischen einem „Ein“- und einem „Aus“-Zustand ermöglichen.
Unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Schützeinrichtung, die einen oder mehrere Druckentlastungsmechanismen gemäß der vorliegenden Erfindung nutzen kann, zeigt 1 eine Schnittdarstellung einer Schützeinrichtung 100 in einer „geschlossenen“ Stromkreisstellung, in der der Stromfluss durch die Schützeinrichtung ermöglicht wird. Die Schütz-Einrichtung 100 kann einen Körper 102 (auch als Gehäuse 102 bezeichnet) und zwei oder mehr feste Kontaktstrukturen 104, 106 (zwei dargestellt) umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie die internen Komponenten der Schütz-Einrichtung elektrisch mit externen Schaltkreisen verbinden, zum Beispiel mit einem elektrischen System oder einer Vorrichtung.
Der Körper 102 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das die Struktur und Funktion der Schütz-Vorrichtung 100, wie hierin offenbart, unterstützen kann, wobei ein bevorzugtes Material ein robustes Material ist, das die Schütz-Vorrichtung 100 strukturell unterstützen kann, ohne den elektrischen Fluss durch die festen Kontakte 104, 106 und die internen Komponenten der Vorrichtung zu stören. In einigen Ausführungsformen besteht der Körper 102 aus einem dauerhaften Kunststoff oder Polymer. Der Körper 102 umgibt zumindest teilweise die verschiedenen internen Komponenten der Schützeinrichtung 100, die hier weiter unten ausführlicher beschrieben werden.
Der Körper 102 kann jede beliebige Form aufweisen, die zur Aufnahme der verschiedenen inneren Komponenten geeignet ist, einschließlich jedes regelmäßigen oder unregelmäßigen Polygons. Der Körper 102 kann eine durchgehende Struktur sein oder mehrere zusammengefügte Bauteilen aufweisen, die z.B. eine „Schale“ des Grundkörpers und einen oberen, mit einem Epoxidmaterial versiegelten „Kopfteil“ aufweisen. Einige beispielhafte Körper-Konfigurationen umfassen die in den US-Patenten Nr. 7,321,281, 7,944,333, 8,446,240 und 9,013,254 aufgeführten Konfigurationen, die alle der Firma Gigavac, Inc., dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung, zugeordnet sind und die hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit einbezogen werden.
Die Festkontakte bzw. festen Kontakte 104, 106 sind so konfiguriert, dass die verschiedenen internen Komponenten der Schützeinrichtung 100, die innerhalb des Gehäuses 102 untergebracht sind, elektrisch mit einem externen elektrischen System oder Gerät kommunizieren können, so dass die Schützeinrichtung 100 als Schalter fungieren kann, um einen elektrischen Stromkreis wie hier beschrieben zu unterbrechen oder zu schließen. Die Festkontakte 104, 106 können jedes geeignete leitende Material zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zu den inneren Komponenten der Schützeinrichtung umfassen, z.B. verschiedene Metalle und metallische Werkstoffe oder jedes elektrische Kontaktmaterial oder jede elektrische Kontaktstruktur, die in der Technik bekannt ist. Die Festkontakte 104, 106 können einzelne durchgehende Kontaktstrukturen (wie abgeFig.et) oder mehrere elektrisch verbundene Strukturen aufweisen bzw. umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Festkontakte 104, 106 zum Beispiel aus zwei Teilen bestehen, einem ersten Teil, der sich vom Körper 102 aus erstreckt und elektrisch mit einem zweiten Teil im Inneren des Körpers 102 verbunden ist, der so konfiguriert ist, dass er mit anderen Komponenten im Inneren des Körpers zusammenwirkt, wie hier beschrieben.
Das Gehäuse 102 kann so konfiguriert werden, dass der Innenraum des Gehäuses 102, in dem die verschiedenen internen Komponenten der Schützeinrichtung 100 untergebracht sind, hermetisch abgedichtet ist. In Verbindung mit der Verwendung von elektronegativem Gas kann diese hermetisch abgedichtete Konfiguration dazu beitragen, elektrische Lichtbögen zwischen benachbarten leitenden Elementen zu mildern oder zu verhindern, und in einigen Ausführungsformen trägt sie zur elektrischen Isolierung zwischen räumlich getrennten Kontakten bei. In einigen Ausführungsformen kann der Körper 102 unter Vakuumbedingungen stehen. Der Körper 102 kann unter Verwendung aller bekannten Mittel zur Erzeugung hermetisch abgedichteter elektrischer Geräte hermetisch abgedichtet werden. Einige Beispiele für hermetisch versiegelte Vorrichtungen sind die in den US-Patenten Nr. 7,321,281, 7,944,333, 8,446,240 und 9,013,254 aufgeführten Vorrichtungen, die alle der Firma Gigavac, Inc., dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung, zugeordnet sind und die alle durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.
In einigen Ausführungsformen kann der Körper 102 zumindest teilweise mit einem elektronegativen Gas gefüllt sein, zum Beispiel mit Schwefelhexafluorid oder einem Gemisch aus Stickstoff und Schwefelhexafluorid. In einigen Ausführungen besteht der Körper 102 aus einem Material, das eine geringe oder im wesentlichen keine Durchlässigkeit bzw. Permeabilität für ein in das Gehäuse injiziertes Gas aufweist. In einigen Ausführungen kann der Körper aus verschiedenen Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen bestehen, die so konfiguriert sind, dass sie die Leistung der Vorrichtung erhöhen.
Die Festkontakte 104, 106 sind, wenn sie nicht mit einem der anderen Komponenten im Inneren des Gehäuses 102 interagieren, andernfalls bzw. im übrigen elektrisch voneinander isoliert, so dass Elektrizität nicht frei zwischen ihnen fließen kann. Die Festkontakte 104, 106 können durch jede bekannte Struktur oder Methode der elektrischen Isolierung voneinander elektrisch isoliert werden.
Wenn sich die Schützeinrichtung 100 in ihrer „geschlossenen“ Stellung befindet, wie in 1 dargestellt, werden die beiden sonst galvanisch getrennten Festkontakte 104, 106 von einem beweglichen Kontakt 108 kontaktiert. Der bewegliche Kontakt 108 fungiert als Brücke, die ein elektrisches Signal durch die Vorrichtung fließen lässt, z.B. vom ersten festen Kontakt 104 zum beweglichen Kontakt 108, zum zweiten Kontakt 106 oder umgekehrt. Daher kann das Schütz-Gerät 100 an einen Stromkreis, ein System oder eine Vorrichtung angeschlossen werden und einen Stromkreis schließen, während der bewegliche Kontakt mit den festen Kontakten in elektrischem Kontakt steht.
Der bewegliche Kontakt 108 kann jedes geeignete leitfähigen Material aufweisen, einschließlich jedes der hier bezüglich der festen Kontakte 104, 106 diskutierten Materialien. Wie die festen Kontakte 104, 106 kann der bewegliche Kontakt 108 eine einzige durchgehende Struktur aufweisen (wie gezeigt), oder er kann mehrere Bauteile aufweisen, die elektrisch so miteinander verbunden sind, dass sie als Kontaktbrücke zwischen den ansonsten elektrisch isolierten festen Kontakten 104, 106 dienen, so dass Elektrizität durch die Schützeinrichtung 100 fließen kann.
Der bewegliche Kontakt 108 kann so konfiguriert werden, dass er in und aus dem elektrischen Kontakt mit den festen Kontakten 104, 106 bewegt werden kann. Dadurch wird der Stromkreis „geschlossen“ oder abgeschlossen, wenn der bewegliche Kontakt in elektrischem Kontakt mit den festen Kontakten 104, 106 steht, und „geöffnet“ oder unterbrochen, wenn der bewegliche Kontakt 108 nicht in elektrischem Kontakt mit den festen Kontakten 104, 106 steht. Die festen Kontakte 104, 106 sind ansonsten voneinander elektrisch isoliert, wenn der bewegliche Kontakt 108 nicht in Kontakt mit dem beweglichen Kontakt 108 steht. In einigen Ausführungsformen, einschließlich der in 1 gezeigten, ist der bewegliche Kontakt 108 physisch mit einer Wellenstruktur 110 verbunden, die so konfiguriert ist, dass sie sich innerhalb der Schützeinrichtung 100 über eine vorbestimmte Strecke bewegt. Die Welle 110 kann jedes Material oder jede Form aufweisen, das/die für ihre Funktion als interne bewegliche Komponente geeignet ist, die physisch mit dem beweglichen Kontakt 108 verbunden ist, so dass sich der bewegliche Kontakt 108 mit der Welle 110 bewegen kann.
Die Bewegung der Welle 110 steuert die Bewegung des beweglichen Kontakts 108, der wiederum die Position des beweglichen Kontakts 108 im Verhältnis zu den festen Kontakten 104, 106 steuert, der wiederum den Stromfluss durch die Schütz-Vorrichtung 100 wie hier beschrieben steuert. Die Bewegung der Welle kann durch verschiedene Konfigurationen gesteuert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf elektrische und elektronische, magnetische und elektromagnetische und manuelle Konfigurationen. Ein Beispiel für manuelle Konfigurationen zur Steuerung einer Welle, die mit einem beweglichen Kontakt verbunden ist, ist im US-Patent Nr. 9,013,254 an Gigavac, Inc. dargelegt, dem Anmelder bzw. Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung, wobei dies alles durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung in ihrer Gesamtheit einbezogen ist. Einige dieser Beispielkonfigurationen manueller Steuerfunktionen umfassen magnetische Konfigurationen, Membrankonfigurationen und Balgkonfigurationen.
In der in 1 gezeigten Ausführung wird die Bewegung der Welle 110 mit Hilfe einer Solenoid- bzw. Magnetspulenkonfiguration gesteuert. Eine Kolbenstruktur 111 ist mit einem Teil der Welle 110 verbunden oder umgibt zumindest teilweise einen Teil der Welle 110. Der Körper 102 beherbergt auch eine Magnetspule 112. Es können viele verschiedene Magnete verwendet werden, wobei ein Beispiel für einen geeigneten Magneten ein Magnet ist, der unter einer niedrigen Spannung und mit einer relativ hohen Kraft arbeitet. Ein Beispiel für ein geeignetes Magnetventil ist das im Handel erhältliche Magnetventil Modell Nr. SD1564 N1200 von Bicron Inc., obwohl auch viele andere Magnetventile verwendet werden können. In der gezeigten Ausführung kann die Kolbenstruktur 111 einen metallischen Werkstoff aufweisen, der von der Magnetspule 112 bewegt und gesteuert werden kann. Die Bewegung der Kolbenstruktur 111 steuert die Bewegung der angeschlossenen Welle 110, die wiederum die Bewegung des angeschlossenen beweglichen Kontakts 108 steuert.
Der Hub- bzw. Verfahrweg der Welle 110 kann durch verschiedene Merkmale gesteuert werden, z.B. durch Federn zur Steuerung des Verfahrwegs/Überfahrwegs oder durch verschiedene Teile des Körpers 102, die den Verfahrweg der Welle 110 blockieren oder einschränken können. In der in 1 gezeigten Ausführung wird der Verfahrweg der Welle 110 teilweise durch einen harten Anschlag 113 gesteuert, der so konfiguriert ist, dass er gegen einen Flügelabschnitt 114 der Welle 110 stößt, um den Abstand der Welle 110 zu begrenzen, wenn die Welle 110 eine ausreichende Strecke bzw. Distanz von den festen Kontakten 104, 106 zurückgelegt hat. Der harte Anschlag 113 kann ein beliebiges Material oder eine beliebige Form aufweisen, die geeignet ist, eine Oberfläche zur Interaktion mit der Welle 110 bereitzustellen, um die Bewegung oder den Verfahrweg der Welle 110 zu begrenzen. In der in 1 gezeigten Ausführung besteht der harte Anschlag 113 aus einem Kunststoffmaterial.
Verschiedene Ausführungsformen können andere Merkmale wie z.B. Lichtbogensteuermagnete und pyrotechnische Trennelemente 202, 203 und 204 umfassen, wie sie im US-Patent Nr. 10,388,477 an Gigavac, Inc., die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, dargelegt sind, deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Die Schützeinrichtung 100 ist in 2 im „geöffneten“ Zustand dargestellt, in dem die Welle 110 so bewegt wird, dass der angeschlossene bewegliche Kontakt 108 von den festen Kontakten 104, 106 durch eine Trennstrecke bzw. Trennlücke 302 getrennt ist. Die räumliche Trennlücke 302 bewirkt, dass der bewegliche Kontakt 108 einen ausreichenden Abstand von den festen Kontakten 104, 106 hat, die ansonsten voneinander elektrisch isoliert sind, um den Stromfluss durch die Vorrichtung zu unterbrechen.
Neben Schützeinrichtungen, die während des normalen Betriebs den elektrischen Fluss durch die Einrichtung einschränken oder zulassen können, sind eine weitere Art von Schalteinrichtungen, die als Beispielumgebung für die Verwendung von Druckentlastungsmechanismen gemäß der vorliegenden Erfindung dienen können, Sicherungsvorrichtungen. Sicherungsvorrichtungen lassen den elektrischen Fluss durch die Vorrichtung nur während des normalen Betriebs zu und funktionieren als Opferschaltungsunterbrechung bzw. -stromkreisunterbrechung, wenn ein Schwellenstrompegel durch die Vorrichtung fließt. Die 3 und 4 zeigen eine solche Beispiel-Sicherungsvorrichtung 430, die ähnliche Merkmale aufweist und ähnlich wie die Schützvorrichtung 100 in 1 und 2 funktioniert, jedoch ohne einige der Merkmale, wie z.B. eine Magnetspule oder einen anderen Mechanismus zum Öffnen und Schließen der festen und beweglichen Kontakte, zu enthalten.
Während des normalen Betriebs befindet sich die Sicherungseinrichtung 430 ständig in einem „geschlossenen“ Zustand, der einen Stromfluss durch die Einrichtung zulässt, bis offene Merkmale aktiviert werden, was dazu führt, dass die Einrichtung danach in einen „offenen“ Zustand übergeht und einen Stromfluss durch die Einrichtung verhindert. 3 und 4 zeigen einen Körper 432 (ähnlich wie der Körper 102 in 1-3 oben), feste Kontakte 434, 436 (ähnlich wie die festen Kontakte 104, 106 in 1 und 2 oben) . In dieser Ausführungsform sind die Festkontakte 434, 436 jedoch getrennt von den Leistungsanschlüssen 438, 440 ausgebildet, die elektrisch mit den Festkontakten 434, 436 zur Verbindung mit externen Schaltkreisen verbunden sind, wobei die Leistungsanschlüsse und die Festkontakte in der Ausführungsform von 1 und 2 identisch sind. 3 und 4 zeigen ferner bewegliche Kontakte 442 (ähnlich wie der bewegliche Kontakt 108 in 1 und 2 oben), eine Schaftstruktur 444 (ähnlich der Schaftstruktur 110 in 1-3 oben, nur anders geformt).
Die Schaftstruktur 444 ist mit dem beweglichen Kontakt 442 und der Kolbenstruktur 446 verbunden (die der Kolbenstruktur 204 in 1-3 oben ähnlich ist). Die Kontakte können auf viele Arten getrennt werden, und in der gezeigten Ausführung kann die Kolbenstruktur 446 eine pyrotechnische Ladung 448 zumindest teilweise umschließen bzw. umgeben. Wenn die pyrotechnische Ladung 448 aktiviert wird, werden der bewegliche Kontakt 442 und die Kolbenstruktur 446 in eine Richtung weg von den festen Kontakten 434, 436 gedrückt und unterbrechen somit die Stromkreise. In einigen Ausführungen kann die Sicherungsvorrichtung 430 eine Stützstruktur 450 umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie dazu beiträgt, die festen Kontakte 434, 436 und die beweglichen Kontakte 442 an ihrem Platz zu halten. In einigen Ausführungen bewirkt die Auslösung der pyrotechnischen Ladung 448, dass die Kolbenstruktur 446 mit einer solchen Kraft von der pyrotechnischen Ladung weggetrieben wird, dass die Trägerstruktur 450 gebrochen oder verschoben wird. In einigen Ausführungen kann der Zünder 430 durch aktive Signale ausgelöst werden. In einigen Ausführungen kann der Zünder 430 durch passive Auslösekonfigurationen, wie die hier besprochenen, ausgelöst werden. 4 zeigt die Sicherungseinrichtung 430 in ihrem „geschlossenen“ Zustand, in dem die festen Kontakte 434, 436 und die beweglichen Kontakte 442 zusammen sind und ein elektrischer Fluss durch die Einrichtung 430 zulässig ist. Im Gegensatz dazu zeigt 5 die Sicherungsvorrichtung 430 in ihrem „offenen“ Zustand nach Auslösung der pyrotechnischen Ladung 448, wobei die festen Kontakte 434, 436 und die beweglichen Kontakte 444 getrennt sind und ein elektrischer Fluss durch die Vorrichtung 430 verhindert wird.
In Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung kann ein Druckentlastungsmechanismus vorgesehen werden, um den Druckaufbau am Schütz oder an der Sicherung während des Betriebs sicher zu entlasten. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf ein Schütz, aber es wird davon ausgegangen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch in anderen Schaltgeräten wie z.B. Sicherungen verwendet werden können.
Nochmals zu 1: Beim Betrieb eines Schaltgerätes, z.B. eines Schützes 100, kann es bei der Trennung des beweglichen Kontaktes 108 und des festen Kontaktes 104, 106 zu Lichtbögen kommen. Tritt diese Trennung auf, wenn erhöhte Stromstärken durch den festen beweglichen Kontakt 108 und den festen Kontakt 104, 106 fließen, kann es zu einer verstärkten Lichtbogenbildung kommen, die zu einem Druckaufbau innerhalb des Schützes führen kann. Wenn dieser Druckaufbau hoch genug ist, kann das Gehäuse 102 versagen, was zu einem Bruch oder Zerreißen bzw. Bersten des Gehäuses 102 führen kann.
5-8 zeigen eine Ausführungsform eines Schützes 500 mit einem Gehäuse 502 wie das oben beschriebene Gehäuse 102. Das Gehäuse kann aus den gleichen oder ähnlichen Materialien wie das Gehäuse 102 hergestellt und mit den gleichen Merkmalen angeordnet werden bzw. ausgebildet sein. Das Gehäuse 502 kann einen Druckentlastungsmechanismus enthalten, der so angeordnet ist, dass ein Bruch oder Brechen des Gehäuses 502 während des Lichtbogens verhindert wird. In einigen Ausführungsformen kann der Druckentlastungsmechanismus eine Berstscheibe 504 umfassen, die an vielen verschiedenen Stellen am Schütz 500 angeordnet werden kann. In der gezeigten Ausführung befindet sich die Berstscheibe im Gehäuse 502, z.B. im Boden des Gehäuses 502.
Der Boden des Gehäuses 502 kann eine Berstscheibenbohrung 506 aufweisen, die für die Aufnahme der Berstscheibe 504 dimensioniert ist. Die Bohrung 506 kann einen Absatz bzw. Versatz oder eine Senkung bzw. Senkbohnung 508 an ihrem Rand aufweisen, und die Berstscheibe 504 kann einen Flansch 510 aufweisen, der so bemessen ist, dass er im Absatz 508 sitzt. Es wird davon ausgegangen, dass in anderen Ausführungen die Bohrung 506 keinen Versatz oder keine Senkung aufweisen darf, und in diesen Ausführungen kann der Flansch direkt auf der Oberfläche des Gehäuses 502 um die Bohrung 506 sitzen.
Die Berstscheibe 504 ist so bemessen, dass sie genau in die Bohrung 506 passt und mit der Bohrung so gekoppelt ist, dass eine hermetische Abdichtung zwischen der Berstscheibe 504 und der Bohrung 506 entsteht, so dass während des Betriebs die hermetische Abdichtung des Gehäuses 502 aufrechterhalten wird. In der gezeigten Ausführung ist um die Senkbohrung bzw. Kröpfung 508 ein starkes Epoxidharz 512 enthalten, so dass das Epoxidharz 512 zwischen dem Flansch 510 und der Senkbohrung 508 angeordnet ist. Es wird genügend Epoxidharz mit ausreichender Haftung verwendet, um eine robuste, luftdichte Abdichtung zwischen dem Flansch 510 und der Offset 508 zu bewirken. Der Versatz 508 bietet den weiteren Vorteil, dass der Flansch 510 so abgesenkt wird, dass die Oberseite des Flansches 510 die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche Höhe wie die innere Unterseite des Gehäuses hat. Dadurch kann die Berstscheibe so abgesenkt werden, dass sie sich nicht in dem vom Gehäuse vorgesehenen Raum befindet, so dass die inneren Komponenten des Kontakts 500 nahe am Boden des Gehäuses 502 sitzen können.
Der Schütz 500 kann aus festen Kontakten und einem beweglichen Kontakt (nicht dargestellt) bestehen, die wie die oben beschriebenen festen Kontakte 104, 106 und der bewegliche Kontakt 108 angeordnet werden können. Diese Elemente befinden sich im Allgemeinen im oberen Teil des Gehäuses 502 und die Berstscheibe 504 befindet sich im unteren Teil des Gehäuses 502. Während eines Lichtbogenereignisses wird der Druck an den Kontakten im oberen Teil des Gehäuses erzeugt, und damit die Berstscheibe diesen Druck im oberen Teil des Gehäuses ausübt, muss dieser Druck auf den unteren Teil des Gehäuses übertragen werden. In einigen Ausführungen kann dieser Druck einfach an den internen Komponenten des Schützes 500 vorbei auf die Berstscheibe 504 übertragen werden. In anderen Ausführungen können spezielle Wege in das Schütz 500 eingebaut werden, um den Druck passieren zu lassen. Dazu können Löcher, Schlitze oder Pfade gehören, die an verschiedenen Stellen in den internen Komponenten des Schützes oder im Gehäuse ausgebildet sind, damit der Druck freier vom oberen Teil zur Berstscheibe 504 übertragen werden kann.
Die Berstscheibe kann viele verschiedene Größen, Formen und Materialien umfassen. In der gezeigten Ausführung besteht die Berstscheibe aus einem Metallwerkstoff, wie Aluminium, Stahl oder Nickel, aber es versteht sich von selbst, dass auch andere Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen verwendet werden können, wie z.B. die für den Körper 502 verwendeten, wie oben beschrieben. Die Berstscheibe kann auch nichtmetallische Materialien wie verschiedene Arten von Kunststoffen umfassen.
Die Berstscheibe 504 kann verschiedene Typen aufweisen bzw. von unterschiedlichem Typ sein, z. B. als eine „Umkehrberstscheibe“ oder eine „vorwärts wirkende“ Berstscheibe ausgebildet sein, wobei eine geeignete Berstscheibe, wie gezeigt, vom Umkehrberstscheibentyp ist. Die Berstscheibe kann viele verschiedene Dicken haben, wobei die gezeigte Ausführung eine Dicke im Bereich von 0,005 bis 0,0015 Zoll hat. In einer Ausführung kann die Berstscheibe eine Dicke von etwa 0, 007 Zoll haben.
Wie oben beschrieben, kann die Berstscheibenbohrung 506 so bemessen werden, dass sie die Berstscheibe 504 aufnimmt, und kann viele verschiedene Formen und Größen aufweisen. In einigen Ausführungen kann die Berstscheibenbohrung 506 einen Durchmesser von bis zu 2 Zoll oder mehr haben, abhängig von der Größe des Schützes und seines Gehäuses. Einige können einen Durchmesser von etwa 0,530 Zoll und einen Versatz oder eine Senkung bzw. Senkbohrung von 0,675 Zoll Durchmesser haben. Die unterschiedlichen Größen und Dicken der Berstscheiben können für den Bruch bei verschiedenen Berstdrücken wie 80, 100, 200, 300 oder höheren PSI sorgen.
Während des erhöhten Drucks eines Lichtbogenereignisses geht der Druck vom oberen Teil des Gehäuses 502 in den unteren Teil über, wo sich die Berstscheibe 504 befindet. In einigen Ausführungen kann die Berstscheibe 504 bersten und eine Öffnung in der Berstscheibe 504 verursachen bzw. bilden, durch die Luft hindurchströmen kann. In anderen Ausführungen kann die Berstscheibe 504 aus der Berstscheibenöffnung verschoben werden, um Luft durchzulassen.
9 und 10 zeigen eine Ausführungsform eines Schützes 600 mit einem Gehäuse 602 und einer Berstscheibe 604 und einer Berstscheibenbohrung 606. In 9 sitzt die Berstscheibe 604 für den Normalbetrieb in der Berstscheibenbohrung 606, wobei die Berstscheibe 604 mit der Berstscheibenbohrung 606 einen luftdichten hermetischen Verschluss bildet. Dadurch kann das Schützgehäuse 602 eine hermetische Abdichtung um die internen Komponenten des Schützes aufrechterhalten. 10 zeigt das Schütz 600 nach einem Hochdruck-Lichtbogenereignis, bei dem der Druck des Lichtbogens dazu führte, dass die Berstscheibe 604 aus der Berstscheibenbohrung 606 gedrückt wurde. Dadurch kann der hohe Druck vom Gehäuse 602 durch die Berstscheibenbohrung 606 fließen bzw. entweichen, bevor das Gehäuse 602 durch den Druck des Lichtbogenereignisses durchbrochen bzw. zerstört wird.
In der in den 9 und 10 gezeigten Ausführungsform geht die hermetische Abdichtung des Gehäuses 602 verloren, da die Berstscheibe 604 aus der Berstscheibenbohrung 606 heraustritt bzw. herausgetreten ist. In einigen Ausführungen kann das Schütz 600 noch funktionsfähig sein, obwohl seine Leistung durch die fehlende hermetische Abdichtung und die Freisetzung von internen Gasen oder Vakuum im Gehäuse 602 eingeschränkt oder reduziert sein kann. Beispielsweise kann sich der Kontaktwiderstand im Gehäuse erhöhen, das Schütz kann seinen Nennstrom nicht übertragen und die Isolationsleistung des Schützes kann sich verringern. Bei anderen Ausführungsformen kann die Leistung des Schützes nach dem Hochdruck-Lichtbogenereignis noch akzeptabel sein.
Es wird davon ausgegangen, dass die erfindungsgemäßen Berstscheiben nach der vorliegenden Erfindung auf vielfältige Weise angeordnet werden können. 11-14 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Schützes 700 mit einem Gehäuse 702, einer Berstscheibe 704, die in einer Berstscheibenbohrung 706 angeordnet ist. Diese Bauteile können in gleicher oder ähnlicher Weise wie die oben für Schütz 500 beschriebenen Bauteile angeordnet und aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material hergestellt sein. Beim Schütz 700 ist die Berstscheibe 704 jedoch mit der Berstscheibenbohrung 706 verschweißt. Die Berstscheibenbohrung 706 kann eine Senkbohrung oder einen Absatz 708 aufweisen und die Berstscheibe 704 kann einen Flansch 710 wie oben beschrieben aufweisen. Bei dieser Ausführung kann die Oberfläche des Absatzes 708 einen Schweißbuckel 712 aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann sich der Schweißbuckel 712 auf dem Flansch 710 befinden. Der Schweißbuckel 712 wird zum Anschweißen des Flansches an den Versatz verwendet, um eine luftdichte Abdichtung zwischen den beiden zu gewährleisten. Es können viele verschiedene Schweißverfahren wie Widerstands- oder Laserschweißen verwendet werden, und die resultierende Berstscheibe 504 kann wie oben beschrieben funktionieren, indem sie aufbricht oder aus der Berstscheibenbohrung 506 entfernt wird, um den Druck entweichen zu lassen.
Es wird davon ausgegangen, dass über die oben beschriebenen Berstscheibenanordnungen hinaus weitere Druckentlastungsmechanismen verwendet werden können. 15-17 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Schützes 800 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Gehäuse 802, das zu den oben beschriebenen Schützgehäusen gleich oder ähnlich ist. Bei dieser Ausführung weist das Gehäuse jedoch keine Berstscheibe auf, sondern eine maschinell bearbeitete, gestanzte oder eingekerbte Schwachstelle 804 in der Oberfläche des Gehäuses. Die Schwachstelle 804 kann sich an vielen verschiedenen Stellen befinden und befindet sich in der gezeigten Ausführung in der unteren Oberfläche des Gehäuses 802. Die Schwachstellen bestehen aus einer oberen Kerbe 806 in der oberen Oberfläche des unteren Gehäuseteils 812 und einer unteren Kerbe 808 in der unteren Oberfläche des unteren Gehäuseteils 802. Die Schwachstelle 804 kann so konstruiert werden, dass sie sich bei dem gewünschten Innendruck innerhalb des Gehäuses 802 öffnet oder bricht. Während eines Hochdruck-Lichtbogenvorgangs innerhalb des Gehäuses 802 kann sich die Schwachstelle 804 öffnen, damit der hohe Druck durch die Öffnung der Schwachstelle entweichen kann.
Es wird davon ausgegangen, dass die Berstscheiben nach der vorliegenden Erfindung viele verschiedene Formen und Größen haben können und auf vielfältige Weise an einem Gehäuse montiert bzw angebracht werden können. 18-23 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Schützes 900 und des Schützgehäuses 902 mit einer Berstscheibe 904, die den in den 5-14 gezeigten und oben beschriebenen Berstscheiben ähnlich ist. Das Gehäuse hat eine Berstscheibenbohrung 906, und die Berstscheibe 904 besteht aus einem Flansch 910, der auf dem Gehäuse 902 um die Bohrung 906 herum positioniert ist. Im Gegensatz zu den obigen Ausführungen ist der Flansch 910 jedoch auf der Außenfläche des Gehäuses 902 anstelle der Innenflächen des Gehäuses 902 positioniert.
Die Berstscheibe 904 kann mit vielen verschiedenen Methoden und Materialien an das Gehäuse 902 montiert werden. Für das Schütz 900 kann die Berstscheibe mit verschiedenen Methoden und Werkstoffen an das Gehäuse geschweißt werden. In der gezeigten Ausführung kann ein Schweißring 908 enthalten sein, der auf dem Flansch 910 positioniert wird, wobei der Flansch 910 zwischen dem Schweißring 908 und der Außenfläche des Gehäuses 902 um die Bohrung 906 herum angeordnet ist. Der Schweißring 908 verschweißt den Flansch 910 mit der Außenfläche des Gehäuses 902 um das Loch 902 herum, wobei die gezeigte Ausführung eine hermetische Abdichtung zwischen der Berstscheibe 904 und dem Gehäuse 902 gewährleistet.
Es wird davon ausgegangen, dass bei anderen Ausführungsformen die Schweißscheibe auf unterschiedliche Weise und an unterschiedlichen Stellen angeordnet werden kann, um die Berstscheibe am Gehäuse zu befestigen. Zum Beispiel kann in einigen alternativen Ausführungen die Schweißscheibe zwischen dem Flansch und der Außenfläche des Gehäuses angeordnet werden. Bei noch anderen Ausführungen kann der Flansch auf der Innenfläche des Gehäuses um die Berstscheibenbohrung herum und der Schweißring entweder auf dem Flansch oder zwischen Flansch und Gehäuse angeordnet werden. In noch anderen Ausführungsformen können mehrere Schweißringe verwendet werden, wobei die Schweißringe an verschiedenen Stellen angeordnet sein können.
Bezugnehmend auf 24 und 25 ist die Bodenfläche des Gehäuses 902 mit einer Berstscheibe 904 und einem Schweißring 908 dargestellt. Die Berstscheibe 904 ist nach einem Hochdruck-Berstvorgang innerhalb des Gehäuses dargestellt, wobei der zentrale Teil der Berstscheibe 904 zwangsweise geöffnet wurde, damit der Druck vom Gehäuse 902 durch die nun geöffnete Berstscheibe 904 entweichen kann.
Oben wird der Druckentlastungsmechanismus in der Unterseite des Schützgehäuses beschrieben, aber es wird davon ausgegangen, dass sich die Druckentlastungsmechanismen an verschiedenen Stellen und an verschiedenen Merkmalen des Schützes oder der Sicherung befinden können. Bei einigen Ausführungen kann das Schütz aus einem Keramikkopf bestehen, und der Druckentlastungsmechanismus kann im Keramikkopf angeordnet werden. In einigen dieser Ausführungen kann der Druckentlastungsmechanismus aus einer Berstscheibe bestehen, die in den Keramikkopf gelötet ist, z.B. neben den Stromanschlüssen. Bei anderen Ausführungen, bei denen das Schütz oder die Sicherung einen oberen Epoxy-Abschnitt hat, kann der Druckentlastungsmechanismus in den oberen Epoxy-Abschnitt integriert werden. Dies sind nur einige Beispiele für die verschiedenen Stellen für die Druckentlastungsmechanismen nach der vorliegenden Erfindung.
Es wird davon ausgegangen, dass verschiedene Ausführungsformen auch andere Arten von Druckentlastungsmechanismen wie Ventile, Entlüftungen, Öffnungen usw. umfassen können. Einige der Druckentlastungsmechanismen können nach einem Hochdruckereignis austauschbar oder rücksetzbar sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen bzw. Konfigurationen derselben ausführlich beschrieben wurde, sind andere Versionen möglich. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können jede Kombination von kompatiblen Merkmalen umfassen, die in den verschiedenen Abbildungen gezeigt werden, und diese Ausführungsformen sollten nicht auf die ausdrücklich illustrierten und diskutierten beschränkt sein.

Claims

Elektrische Schaltvorrichtung, aufweisend: ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse; interne Komponenten innerhalb des hermetisch abgedichteten Gehäuses, wobei die internen Komponenten so konfiguriert sind, dass sie den Zustand der Schaltvorrichtung von einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand als Reaktion auf eine Eingabe ändern, wobei der geschlossene Zustand einen Stromfluss durch die Vorrichtung ermöglicht und der offene Zustand den Stromfluss durch die Vorrichtung unterbricht; und Kontaktstrukturen, die elektrisch mit den internen Komponenten zur Verbindung mit externen Schaltungen verbunden sind, wobei das Gehäuse einen Druckentlastungsmechanismus aufweist, um zu ermöglichen, dass Druck innerhalb des Gehäuses aus dem Gehäuse entweichen kann.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Druckentlastungsmechanismus eine Berstscheibe umfasst.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse ein Berstscheibenloch aufweist, wobei die Berstscheibe an dem Berstscheibenloch montiert ist.
Die Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Berstscheibe an der Innenfläche des Gehäuses montiert ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Berstscheibe an der Außenfläche des Gehäuses montiert ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, die ferner einen Schweißring zur Befestigung der Berstscheibe an dem Berstscheibenloch umfasst.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, die ferner ein Epoxidharz zur Anbringung der Berstscheibe an dem Berstscheibenloch umfasst.
Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Druckentlastungsmechanismus eine in dem Gehäuse ausgebildete Schwachstelle aufweist.
Schaltvorrichtung des Anspruchs 8, wobei die Schwachstelle Riefen oder Stempel in dem Gehäuse umfasst.
Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Innendruck durch Lichtbogenbildung während der Zustandsänderung des Schützes erzeugt wird.
Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ferner Pfade durch die internen Komponenten umfasst, um den internen Druck zu dem Druckentlastungsmechanismus durchzulassen bzw. passieren zu lassen.
Schützeinrichtung, aufweisend: ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse; interne Komponenten innerhalb des hermetisch abgedichteten Gehäuses, wobei die internen Komponenten so konfiguriert sind, dass sie als Reaktion auf eine Eingabe den Zustand der Schützeinrichtung zwischen einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand ändern, wobei die internen Komponenten einen Lichtbogendruck erzeugen, wenn sie den Zustand von geschlossen zu offen ändern; einen Druckentlastungsmechanismus in dem Gehäuse, damit der Lichtbogendruck ohne Beschädigung des Gehäuses aus dem Gehäuse entweichen kann.
Schütz-Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Druckentlastungsmechanismus eine Berstscheibe umfasst.
Schütz-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Gehäuse ein Berstscheibenloch aufweist, wobei die Berstscheibe an dem Berstscheibenloch montiert ist.
Schütz-Vorrichtung nach Anspruch 13, umfassend ferner einen Schweißring zur Befestigung der Berstscheibe an der Berstscheibenöffnung.
Schütz-Vorrichtung nach Anspruch 13, die ferner ein Epoxidharz zur Befestigung der Berstscheibe an dem Berstscheibenloch umfasst.
Schütz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-16, wobei der Druckentlastungsmechanismus eine in dem Gehäuse ausgebildete Schwachstelle aufweist.
Schütz-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Schwachstelle Riefen oder Stempel in dem Gehäuse aufweist.
Schütz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-18, umfassend ferner Wege durch die inneren Komponenten, damit der Innendruck zu dem Druckentlastungsmechanismus gelangen bzw. passieren kann.
Elektrische Schaltvorrichtung, aufweisend: ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse; interne Komponenten innerhalb des hermetisch abgedichteten Gehäuses, wobei die internen Komponenten so konfiguriert sind, dass sie den Zustand des Schützes von einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand als Reaktion auf eine Eingabe ändern; und Kontaktstrukturen, die elektrisch mit den internen Komponenten zur Verbindung mit externen Schaltungen verbunden sind, wobei das Gehäuse eine Berstscheibe aufweist, um zu ermöglichen, dass Druck aus dem Gehäuse entweicht.