DE69111334T2

DE69111334T2 - Bidirektionale Gleichstromschalteinrichtung mit gabelförmigen Lichtbogenlaufstücken, die sich in getrennten Lichtbogenlöschkammern erstrecken.

Info

Publication number: DE69111334T2
Application number: DE69111334T
Authority: DE
Inventors: Mark Allan Juds; Robert Andrew Kihn; Peter Klaus Moldovan; Peter John Theisen
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1990-08-29
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-08-15
Also published as: JPH04262330A; EP0473014A2; DE69111334D1; US5130504A; EP0473014A3; EP0473014B1

Description

Diese Erfindung steht in Beziehung mit dein US-Patent 5 004 874 mit dem Titel Direct Current Switching Apparatus vom 12. November 1989 unter den Namen von Peter J. Theisen, Daniel A. Wycklendt, Mark A. Juds und Peter K. Moldovan. Die Erfindung steht auch in Beziehung zu dem US-Patent 5 138 122 mit dem Titel "Bi-directional Direct Current Switching Apparatus Having Arc Extinguishing Chambers Alternatively Used According to Polarity Applied to Said Apparatus", die gleichzeitig mit dieser Erfindung eingereicht wurde, und zwar unter den Namen von Peter K. Moldovan, Mark A. Juds und Robert A. Kihn. Beide der obigen Anmeldungen sind dem Anmelder dieser Anmeldung zugewiesen.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schalten einer Gleichstrom (DC) elektrischen Leistung. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Vorrichtung des zuvor genannten Typs, die nicht-polarisiert oder bi- direktional ist, d. h. ihre Leistung ist unabhängig von der Polarität des Stroms an den Leistungsanschlüssen und kann eine Hochspannungsgleichstromleistung schalten. Noch spezieller bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung des zuvor genannten Typs, die kompakt ist, leichtgewichtig ist, hermetisch abgedichtet werden kann und eine Hochspannungsgleichstromleistung in einer hohen Höhe schalten kann.
Eine Hochspannungsgleichstromleistung ist eine der effizientesten, verläßlichsten und leichtgewichtigsten Verfahren, um Energie zu erzeugen und zu verteilen. Die Entwicklung eines ein hohes Drehmoment aufweisenden Samarium-Kobalt bürstenlosen Gleichstrommotors hat eine leichtgewichtige Alternative zu Hydraulikbetätigern zur Folge gehabt, die in gewichts- und verläßlichkeitsempfindlichen Anwendungen, wie zum Beispiel Flugzeugen, verwendet werden. Jedoch schließen Schwierigkeiten beim Schalten einer Hochspannungsgleichstromleistung insbesondere in hohen Höhen und das Gewicht und Volumen für herkömmliche Gleichstromschaltvorrichtungen, die in der Lage sind, Hochspannungsschaltungen in Höhen zu löschen, die Verwendung einer solchen Schaltvorrichtung in einem Flugzeug aus. Als Folge der Unfähigkeit in befriedigender Weise Hochspannungsgleichstromleistung in hoher Höhe zu schalten, hat die Verwendung dieser Leistung in Flugzeugen verzögert.
Ferner wird auf die GB-A-2 125 626 Bezug genommen, die einen Luftbremsschalter zeigt, der feste Kontakte und bewegbare Kontakte aufweist, die zwischen offenen und geschlossenen Positionen bewegbar sind sowie eine Spule, die in Verbindung mit magnetisch suszeptiblem Material als ein Flußrichter dient, und ein magnetisches Feld in der Umgebung der trennbaren Kontakte vorsieht, und zwar in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu einer Schockwelle ist, die dazu neigt, gebildet zu werden durch Aufbauen bzw. Erzeugen eines Licht- bzw. Funkenbogens zwischen den trennbaren Kontakten.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine verbesserte Gleichstrom-(DC-)-Schaltvorrichtung vorzusehen.
Es ist ein weiteres Zie dieser Erfindung eine DC- Schaltvorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, eine Hochspannungs-DC-Leistung zu schalten.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine DC- Schaltvorrichtung vorzusehen, die nicht polarisiert ist.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine DC- Schaltvorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, eine Hochspannung-DC-Leistung in einer hohen Höhe zu schalten.
Es ist noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine DC- Schaltvorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, eine Hochspannungs-DC-Leistung in einer hohen Höhe zu schalten, wobei die Vorrichtung kompakt und leichtgewichtig ist.
Es ist noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine DC- Schaltvorrichtung des zuvor genannten Typs vorzusehen, die wirtschaftlich und effizient hergestellt werden kann.
Diese Ziele werden durch eine bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die Erfindung sieht eine bi-direktionale Gleichstrom- bzw. DC-Schaltvorrichtung vor, die folgendes ausweist: eine vordere Lichtbogenlöschkainmer und ein Paar von seitlich angeordneten hinteren Lichtbogenlöschkammern, die benachbart zu und sich im wesentlichen koextensiv mit der Vorderkammer erstreckend angeordnet sind, ein beabstandetes Paar von Leitern, die die jeweiligen vorderen und hinteren Kammern überqueren, wobei jeder Leiter einen stationären Kontakt und einen Lichtbogenläufer bzw. ein -laufelement besitzt, das von dort aus geht, wobei der Lichtbogenläufer in vordere und hintere Lichtbogenläufer verzweigt bzw. gegabelt ist, die sich in jeweilige entsprechende Lichtbogenlöschkammern erstrecken, Leitungsmittel, die mit den jeweiligen hinteren Lichtbogenläufern zusammenarbeiten zum Vorsehen divergierender Pfade in die jeweiligen hinteren Kammern, einen bewegbaren Kontakt und Mittel, die den bewegbaren Kontakt in und aus dem überbrückenden Eingriff mit den stationären Kontakten treiben, wobei die Bewegung des überbrückenden bzw. Brückenkontaktes aus dem Eingriff mit den stationären Kontakten jeweilige Lichtbögen dazwischen erzeugt, Magnetmittel, die ein Magnetfeld über die Lichtbogenkammern hinweg vorsehen, und zwar senkrecht zu den Lichtbögen, wobei sich Strom in den Lichtbögen mit dem Magnetfeld kombiniert, um Kräfte zu erzeugen, die die Bewegung des Lichtbogens entlang entweder den vorderen oder hinteren Lichtbogenläufern in die jeweiligen Lichtbogenlöschkammern unterstützt, und zwar gemäß der Polarität der DC- Leistung, die mit den Leitern verbunden ist.
Die Erfindung sieht ferner einen elektromagnetisch betäigten Linearmotor vor zum Antreiben des bewegbaren Kontakts, wobei Bauteile des Motors innerhalb eines besonders konfigurierten Innenraums eines geformten Gehäuses posiioniert sind, wobei ein Teil des Gehäuses ferner zur Positionierung eines Teils der Magnetmittel und der vorderen Lichtbogenlöschkammer konfiguriert ist und Führungsmittel für den bewegbaren Kontakt vorsieht.
Die vorhergehenden und weiteren Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind leichter zu verstehen beim Lesen der folgenden Beschreibung und der Ansprüche in Verbindung mit der Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines hermetisch abgedichteten elektromagnetischen Kontaktelementes, das die bi-direktionale DC-Schaitvorrichtung dieser Erfindung aufweist, die nur zu dem Zweck der folgenden Beschreibung auf ihrer Rückseite orientiert ist mit einer Vorderseite nach oben angeordnet und einem Mehrfachstiftverbinder, der sich von einer Bodenseite davon erstreckt;
Fig. 2 ist eine Ansicht von hinten auf das in Fig. 1 gezeigte Kontaktelement, wobei die Außenhülle weggebrochen ist, um die bi-direktionale DC-Schaltvorrichtung dieser Erfindung freizulegen;
Fig. 3 einen Querschnitt des Kontaktelements gemäß den Fig. 1 und 2, und zwar im allgemeinen entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 ein Querschnitt des Kontaktelementes, und zwar durch die hinteren Lichtbogenlöschkammern der Schaltvorrichtung, und zwar im allgemeinen entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 einen Querschnitt der bi-direktionalen DC-Schaltvorrichtung dieser Erfindung, herausgenommen aus der Außenhülle, und zwar durch eine vordere Lichtbogenlöschkaminer, und zwar im allgemeinen entlang der Linie 5-5 in Fig. 3;
Fig. 6 einen Querschnitt der bi-direktionalen DC-Schaltvorrichtung dieser Erfindung durch einen der angezeigten Leistungsanschlußpole, und zwar im allgemeinen entlang der Linie 6-6 in Fig. 4;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines stationären Kontaktes der bi-direktionalen DC-Schaltvorrichtung der Erfindung;
Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 3, der ein Gehäuseglied und einen Führungsweg für einen bewegbaren Kontaktträger zeigt;
Fig. 9 eine perspektivische Explosionsansicht von elektromagnetisch betätigten Linearmotorantriebsmitteln der Schaltvorrichtung dieser Erfindung;
Fig. 10 eine schematische Ansicht der Kontaktstruktur, der Lichtbogenläufer und der vorderen Lichtbogenlöschkammer, die eine Lichtbogenbewegung in die Kammer zeigt; und
Fig. 11 eine schematische Ansicht ähnlich zu Fig. 10, die die Kontaktstruktur, die Lichtbogenläufer und die hinteren Lichtbogenlöschkammern zeigt, die ferner eine Lichtbogenbewegung in die Kammern zeigt.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Unter Bezug auf Fig. 1 der Zeichnung ist ein hermetisch abgedichteter elektromagnetischer Kontaktor bzw. ein Kontaktelement 2, der die bi-direktionale DC-Schaltvorrichtung dieser Erfindung beinhaltet, in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der Kontaktor 2 weist eine äußere Metallhülle auf, die folgendes aufweist: eine Dose 4 mit einer Anbringungsplatte 6, die an der Rückseite davon durch Schweißen oder ähnliches befestigt ist und ein Kopfteil 8, das hermetisch über eine offene Vorderseite der Dose 4 geschweißt ist. Hier angegebene Richtungen, wie zum Beispiel "vorne", "hinten", "oben", "unten" und ähnliche dienen nur zur Darstellung und zur Vereinfachung und Klarheit der Beschreibung und dienen nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung, der durch die Ansprüche definiert ist. Als ein Bezugspunkt für den Begriff "kompakt", wie er hier verwendet wird, ist die Hülle, die die Dose 4 und das Kopfteil 8 aufweist in der Größenordnung von 3,42 Zoll breit, 5,00 Zoll lang und 3,23 Zoll hoch. Das Kopfteil 8 besitzt nach außen vorragende Flansche 8a, die sich von gegenüberliegenden seitlichen Kanten erstrecken. Die Anbringungsplatte 6 besitzt sich nach vorne erstreckende Streifen 6a an gegenüberliegenden seitlichen Seiten, deren freien Enden in seitlich vorragenden Flanschen 6b enden, die an den Flanschen 8a befestigt sind, und zwar durch Befestiger 10.
Ein Mehrfachstiftverbinder 12 ist hermetisch innerhalb einer Öffnung in der Bodenwand der Dose 4 befestigt zum Vorsehen einer Verbindung der Steuerelektronik (nicht gezeigt) für die bi-direktionale DC-Schaltvorrichtung innerhalb der Hülle. DC-Leistungsanschlüsse 14, 16 sind an dem Kopfteil 8 befestigt und hermetisch abgedichtet, sowie elektrisch davon isoliert, um sich durch den Kopfteil zu erstrecken. Die nach außen vorragenden Teile der Anschlüsse 14, 16 besitzen Gewindelöcher zur Aufnahme von Schrauben 17, die die Leistungsversorgungsverbinder (nicht gezeigt) an den Anschlüssen befestigen. Eine im allgemeinen T-förmige Isolierbarriere 18 ist an dem Kopfteil 8 befestigt durch ein Paar von Muttern, die schraubgewindemäßig mit Gewindepfosten oder -stangen 8b in Eingriff kommen, die an das Äußere des Kopfteils 8 geschweißt sind. Die Barriere 18 isoliert die Leistungsanschlüsse 14, 16 und die befestigten Leistungsversorgungsverbinder voneinander und sieht eine Schutzabdeckung darüber vor, um die Gefahr eines elektrischen Schocks oder Schlags zu verringern. Das Kopfteil 4 ist auch mit einem rohrförmigen Fitting oder Anschluß 22 versehen, durch das die Dichtung der Kontaktoranordnung überprüft werden kann und der Kontaktor entlüftet werden kann sowie mit einem Medium mit einer kontrollierten Atmosphäre gefüllt werden kann, wie zum Beispiel einem inerten Gas oder ähnlichem, und danach wird das Fitting 22 zugekrimpt und abgedichtet.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3, 6 und 9 ist die bidirektionale DC-Schaltvorrichtung, die im allgemeinen durch das Bezugszeichen 24 dargestellt ist, auf den Kopfteil 8 aufgebaut und daran befestigt, und zwar vor dem Verbinden bzw. Zusammenfügen der externen Hüllenglieder 4 und 8. Der Linearmotor, der im allgemeinen durch das Bezugszeichen 26 dargestellt ist, wird zuerst zusammengebaut. Unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 3 und 9 weist der Motor 26 ein Paar identischer Spulen 28 auf, die jeweils folgendes aufweisen: einen isolierenden Spulenkörper 28a mit Kreisflanschen 28b an gegenüberliegenden Enden, eine Wicklung 28c und eine isolierende Abdeckung 28d. Die Spulen 28 sind axial Ende an Ende positioniert, und zwar getrennt durch eine zylindrische Messinghülse 30, die innerhalb einer kreisförmigen Öffnung in einer rechteckigen Magnetflußführung 32 angeordnet ist. Die Hülse 30 bildet eine nicht-magnetische Fortführung ausgerichteter Axialöffnungen in den Spulenkörpern 28a zur gleitbaren Aufnahme eines Plungers oder Kolbens 34 darinnen. Ein Paar rechteckiger Magneten 36 ist auch zwischen benachbarten Enden der Spulen 28 an gegenüberliegenden Seiten der Flußführung 32 angeordnet, und zwar in magnetischem Kontakt mit der Flußführung. Die Anordnung ist in einem Raum oder Hohlraum 38a eines isolierenden Gehäuses 38 positioniert. Der Raum 38a (Fig. 9) weist folgendes auf: ein Paar von im allgemeinen halbzylindrischen Ausnehmungen, die durch einen Mittelsteg getrennt sind zum Vorsehen einer komplementären Konfiguration für die Spulen 28, die Magnete 36 und die Flußführung 32 für eine akkurate Positionierung und Ausrichtung der Spulen. Das Gehäuse 38 ist bei 38b entlang des Umfangs des Hohlraums 38a ausgenommen bzw. zurückgesetzt, um einen rechteckigen Magnetrahmen 40 darinnen aufzunehmen, der die Spulen, die Magnete und die Flußführungsanordnung umgibt. Ein unterer Schenkel des Rahmens 40 besitzt ein Loch 40a, das sich mit der Achse der Spulen 28 ausrichtet. Das Gehäuse 38 besitzt eine halbzylindrische Ausnehmung, die axial mit einem Loch 40a ausgerichtet ist genau wie eine Gehäuseabdeckung 42, die auch einen Raum besitzt, der komplementär aufgebaut bzw. konfiguriert ist, um die Spulen-Magnet- und Flußführungsanordnung zu positionieren, wenn die Abdeckung über dem Gehäuse 38 positioniert ist. Eine nicht-magnetische Antriebsstange 44, die schraubgewindemäßig an dem unteren Ende des Kolbens 34 befestigt ist, erstreckt sich nach außen durch ein Loch 40a und das Loch, das durch die komplementären halbzylindrischen Ausnehmungen im Gehäuse 38 und der Abdeckung 32 gebildet wird. Die Abdeckung 42 ist an dem Gehäuse 38 befestigt durch geeignete Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Schrauben 45 (Fig. 8), die durch Löcher 42a und 38c (Fig. 9) hindurchgehen, um Muttern 46 (Fig. 8) aufzunehmen.
Das Gehäuse 38 und die Abdeckung 42 sind mit sich seitlich erstreckenden Flügeln 38d bzw. 42b versehen, die ausgerichtete Öffnungen darinnen besitzen, um über den internen Enden der Leistungsanschlüsse 14 und 16 aufgenommen zu werden. Diese Anschlüsse sind mit einer abgestuften ringförmigen Schulter versehen, wie bei 16a in Fig. 6 gezeigt ist, gegen die der Flügel 42b anliegt. Die Anschlüsse 14 und 16 sind ähnlich und weisen jeweils einen Gewindekörperteil auf, wie zum Beispiel bei 16b in Fig. 6, der durch die Öffnung in dem Flügel 38d hindurchragt zur Aufnahme einer Mutter 44 daran, um das Gehäuse 38 und die Abdeckung 42 sicher an das Kopfteil 8 zu klemmen. Die körperfernen oder distalen Enden der Anschlüsse 14, 16 besitzen Gewindeabschnitte 14c, 16c mit reduziertem Durchmesser, die mit dem jeweiligen Körper verbunden sind, wie zum Beispiel 16h, und zwar durch kegelstumpfförmige Übergangsabschnitte, wie zum Beispiel 16d (Fig. 6).
Die Rückseite des Gehäuses 38 ist auch in geeigneter Weise konfiguriert zum Positionieren zusätzlicher Elemente der Schaltvorrichtung dieser Erfindung. Eine rechteckige Tasche 38e, die an der Rückseite und der Oberseite offen ist, nimmt einen im allgemeinen rechteckigen Isolierblock 46 auf. Der Isolierblock 46 ist entlang einer Oberkante bei 46a eingekerbt bzw. mit Nuten versehen, um zusammen mit dem Gehäuse 38 eine Nut zu bilden, die ein leitendes Glied 48 aufnimmt, das später beschrieben wird. Eine vordere Magnetplatte 54 ist gegen die Rückseite des Gehäuses 38 und des Isolierblocks 46 positioniert. Obwohl dies nicht speziell gezeigt ist, paßt das Profil der Magnetplatte 54 komplementär zu den Rippen, die auf der Rückseite des Gehäuses 38 ausgebildet sind, um die Platte 54 seitlich und vertikal zu Positionieren. Die Platte 54 liegt über einer rechteckigen Ausnehmung 38f (Fig. 3 und 8), die zu der Rückseite des Gehäuses 38 offen ist, um dadurch die Rückseite der Ausnehmung 38f zu schließen, wobei der Boden davon offen bleibt. Wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt, wird die geschlossene Ausnehmung ein Teil von Führungsmitteln für einen bewegbaren Kontaktträger der Schaltvorrichtung.
Eine vordere isolierende Abdeckung 56 wird als nächstes über der Magnetplatte 54 angeordnet, und zwar in ähnlicher Weise seitlich und vertikal zu dem Gehäuse 38 positioniert durch komplementäre Formationen bzw. Ausgestaltungen der Abdeckung 56 und des Gehäuses 38. Insbesondere besitzt die Abdeckung 56 ein Paar sich seitlich erstreckender rechteckiger Vorsprünge oder Augen 56a, die auf nach vorne ragenden Armen 38g des Gehäuses 38 ruhen (Fig. 5 und 9). Die Abdeckung 56 ist mit einer Vielzahl von Nuten versehen, die nicht magnetische Spaltplatten 58 und 60 aufnehmen und sind in winkelmäßigen Reihen angeordnet, die sich nach oben und nach außen von der Mitte der Vorrichtung erstrecken. Eine U-förmige oder Umkehr- oder Mittellichtbogenspaltplatte 62 hängt im wesentlichen nach unten von den Platten 58 und 60 zwischen den Leistungsanschlüssen 14 und 16, die auf einem nach hinten vorragenden Ansatz 56b der Abdeckung 56 ruht. Die Spaltplatten sind aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt, und zwar vorzugsweise aus Kupfer, um keinen Einfluß auf die magnetischen Felder auszuüben, die über die Schaltvorrich- tung hinweg gerichtet sind, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Platten 58 sind länger als die Platten 60 und sind abwechselnd mit den kürzeren Platten 60 angeordnet, um einen breiteren Spalt zwischen den Platten 58 an den untersten Enden davon vorzusehen als die schmaleren Spalte zwischen den Platten 58 und den Zwischenplatten 60.
Eine dazwischenliegende isolierende Platte 64, die mit Nuten zur Aufnahme der Spaltplatten 58, 60 und 62 versehen ist, ist über den Spaltplatten positioniert, und zwar zur Aufnahme der Platten innerhalb der geeigneten Nuten. Wie am besten in den Fig. 3 und 5 zu sehen ist, besitzt die Zwischenplatte 64 eine nach vorne vorragende Rippe 64a, die sich in den Raum zwischen den Schenkeln der Umkehrspaltplatte 62 erstreckt. Die Rückseite der dazwischenliegenden isolierenden Platte 64 ist mit einer sich nach hinten erstreckenden mittig angeordneten Rippe 64b versehen, die sich über die gesamte Höhe der Platte erstreckt, wobei das untere Ende der Rippe 64b abgerundet ist, und zwar zusammenpassend mit dem unteren Ende der Umkehrspaltplatte 62, um auf dem sich nach vorne erstreckenden Ansatz 56b zu ruhen. Die Rückseite der dazwischenliegenden isolierenden Platte 64 ist auch mit Nuten versehen zur Aufnahme und zum Positionieren einer zweiten Vielzahl von nicht-magnetischen Spaltplatten 58' und 60', die in derselben Art und Weise wie die Platten 58 und 60 angeordnet sind.
Während der Zeit der Positionierung der dazwischenliegenden isolierenden Platte 64 an der Anordnung werden die stationären Kontakte 66 und 68 an den Leistungsanschlüssen 14 bzw. 16 angebaut. Die Kontakte 66 und 68 sind Spiegelbilder voneinander. Der Anschluß 66 ist in einer perspektivischen Ansicht in Fig. 7 gezeigt und es wird nur ein Kontakt 66 im Detail beschrieben. Der Kontakt ist im wesentlichen ein L-förmiges Glied, das aus einem schweren Kupfer oder ähnlichem hergestellt ist mit einem vertikal orientierten Anbringungsschenkel 66a und einem sich nach hinten erstreckenden Schenkel 66b, der mit einem im wesentlichen rechten Winkel zu dem Schenkel 66a angeordnet ist. Ein stationäres Kontaktelement 66c ist an der Unterseite des Schenkels 66b befestigt. Ein Lichtbogenläufer ragt von dem Schenkel 66b vor, und zwar anfänglich in der Ebene des Schenkels 66b, aber unter einem rechten Winkel zu dem hinteren Fortsatz des Schenkels. Der Lichtbogenläufer ist in separate Lichtbogenläufer 66d und 66e verzweigt bzw. vergabelt. Der Lichtbogenläufer 66d ist im wesentlichen länger als der Lichtbogenläufer 66e und ist nach oben mit einem leichten Rückwärtswinkel gebogen und nachfolgend an seinem distalen Ende 66f noch weiter mit einem Rückwärtswinkel gebogen. Der zweite Lichtbogenläufer erstreckt sich weiter von dem Schenkel 66h, bevor er eine einzelne Biegung nach oben besitzt. Der Schenkel 66h ist bündig mit dem Kontakt 66c verbunden bzw. verkerbt, und zwar an der Seite, die den Lichtbogenläufern 66d und 66e gegenüberliegt. Ein Anbringungsloch 66h ist in dem vertikalen Schenkel 66a vorgesehen, wobei das Loch 66h gegengebohrt ist, und zwar komplementär zu einem kegelstumpfförmigen Übergangsabschnitt des Anschlusses 44, und zwar entsprechend dem Übergangsabschnitt 16d. Die stationären Kontakte 66 und 68 sind mit einer dazwischenliegenden isolierenden Platte 64 positioniert, so daß die Lichtbogenläufer Vorder- und Rückseiten der Isolierplatte 64 umspreizen. Hexagonale Muttern 70 mit geeigneten Unterlegscheiben werden auf die Enden 14c, 16c der Anschlüsse 14 bzw. 16 geschraubt, um die stationären Kontakte 66 bzw. 68 an die Anschlüsse 14 und 16 zu klemmen durch Bewirken, daß die Gegenbohrungen der Löcher 66h und das entsprechende Loch des Kontakts 68 fest gegen den kegelstumpfförmigen Übergangsabschnitt 14d und dem entsprechenden ähnlichen Abschnitt 16d an dem Anschluß 16 sitzen.
Das zuvor genannte leitende Glied 52 wird als nächstes an die Schaltvorrichtung gebaut. Das leitende Glied 52 ist im wesentlichen ein invertiertes U-förmiges Glied mit einem flachen gekrümmten Teil, der innerhalb der Kerbe oder Nut 50a des rechteckigen Isolierblocks 50 benachbart zu dem Gehäuse 38 angeordnet ist. An dem Punkt des seitlichen Austritts aus dem Isolierblock 50 und dem Gehäuse 38 sind die gegenüberliegenden Enden des leitenden Gliedes 52 nach hinten gebogen, um sich entlang der Seiten des Gehäuses 38 und der vorderen isolierenden Abdeckung 56 zu erstrecken. Die gegenüberliegenden Schenkel 52a und 52b des leitenden Gliedes 52 erstrecken sich nachfolgend nach unten und sind seitlich nach innen gebogen in Richtung zueinander an einem Punkt nach hinten bezüglich der dazwischenliegenden isolierenden Platte 64, so daß die Schenkel 52a und 52h im wesentlichen ausgerichtet sind mit den Spaltplatten 58' und 60' und mit den Lichtbogenläufern 66e und seinem entsprechenden Lichthogenläufer 68e an dem stationären Kontakt 68. Die gegenüberliegenden Schenkel 52a und 52b erstrecken sich in einer serpentinenförmigen Art und Weise nach unten, wobei die distalen Enden davon in der Nähe der stationären Kontakte 66 und 68 angeordnet sind, und zwar benachbart zu der Nut oder Kerbe 669 und der entsprechenden Nut oder Kerbe 689 des stationären Kontaktes 68.
Ein Paar von kanalförmigen Isolatoren 72 sind gleitend innerhalb der Schlitze zusammengebaut, die in der Unterseite der Arme 38g und der Oberseite des zweiten Paars von Armen 38h nach unten beabstandet von den Armen 38g des Gehäuses 38 ausgebildet sind. Eine hintere isolierende Abdeckung 74 wird dann gegen die Spaltplatten 58', 60' und die Mittelrippe 64b der dazwischenliegenden isolierenden Platte 64 angebaut. Die innere oder Vorderseite der hinteren Isolierabdeckung 74 ist mit Schlitzen versehen zur Aufnahme der Spaltplatten 58' und 60'. Obwohl dies nicht speziell gezeigt ist, kann alternativ ein Faserplattenisolator bzw. Isolierelement oder ähnliches mit geeigneten Schlitzen versehen werden, um über den Spaltplatten 58? und 60' angeordnet zu werden, und zwar an dem hinteren Ende davon zum Positionieren derselben und die Abdeckplatte 74 kann mit einer geeigneten zwischenverriegelnden Konfiguration mit dem Faserplattenisolator versehen sein, um den Zusammenbau davon zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. Bei jedem Aufbau wird die gesamte Anordnung aus rechteckigem Isolatorblock 50, leitendem Glied 52, vorderer Magnetplatte 54, Isolierabdeckung 56, dazwischenliegende Isolierplatte 64, kanalförmigen Isolatoren 72, hintere isolierende Abdeckung 74 und den Spaltplatten 58, 60, 62, 58' und 60' in der zusammenge- bauten Beziehung an dem Gehäuse 38 gehalten durch ein Paar Schrauben 76, die sich durch ausgerichtete Löcher in dem Gehäuse 38, den rechteckigen Vorsprüngen 56a der vorderen Abdeckung 56 und in der hinteren Abdeckung 74 erstrecken, um Muttern 78 daran aufzunehmen (Fig. 2).
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 ist die Rückseite der Abdeckung 74 mit einer flachen Ausnehmung 74a versehen, die die Form eines Vierpunktsternes besitzt. Die Ausnehmung 74a positioniert fünf Permanentmagnete 80-88 in der Sternanordnung, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Anordnung richtet die Magneten 84 und 86 mit den stationären Kontakten 66 und 68 aus, den Magneten 80 mit den Lichtbogenläufern 66e und 68e und die Magneten 82 und 88 mit den Lichtbogenläufern 66d und 68d. Eine hintere Magnetplatte 90 ist über den Magneten 80-88 und der isolierenden Abdeckung 74 positioniert und wird mechanisch dagegen gehalten durch Schrauben 92, die sich durch ausgerichtete Löcher in dem Gehäuse 38 der Abdeckung 74 und seitlich offenen Schlitzen der Ansätze 90a der Platte 90 erstrecken, um daran Muttern 94 aufzunehmen. Die oberen Enden der Magnetplatten 54 und 90 sind mit rechten Winkeln gebogen, um in Richtung zueinander vorzuragen, und zwar in Ausrichtung damit, so daß die benachbarten Kanten der jeweiligen Glieder in einer anliegenden Beziehung (Fig. 6) sind, um einen Magnetpfad um das Äußere der Schaltvorrichtung zu vervollständigen. Der obere Schenkel der Magnetplatte 90 kann mit einer Nut oder Kerbe 90b (Fig. 3) versehen sein, die mittig angeordnet ist zum Vorsehen einer Entlüftungsöffnung für Lichtbogengase.
Die sich ergebende Struktur aus der Anordnung der oben beschriebenen Elemente sieht eine vordere Lichtbogenlöschkammer vor, wie in Fig. 5 gezeigt ist, in der Lichtbogenläufer 66d und 68d nach oben auseinanderlaufen, und zwar entlang der unteren Kanten der Spaltplatten 58. Die Rücklauf- oder Umkehrspaltplatte 62 hängt zwischen den jeweiligen stationären Kontakten, um eine erste Auftrennung eines Lichtbogens zu erzeugen, der in der vorderen Lichtbogenlöschkammer gebildet wird. Ein Paar von hinteren, seitlich beabstandeten Lichtbogenlöschkammern wird zwischen der dazwischenliegenden isolierenden Platte 64 und der hinteren isolierenden Abdeckung 74 gebildet. Der Lichtbogenläufer 66e und sein Gegenstück 68e an dem stationären Kontakt 68 erstreckt sich winkelmäßig in Richtung der Mitte der Schaltvorrichtung und nachfolgend nach oben, was zu den unteren Kanten der Spaltplatten 58' führt. Die gegenüberliegenden Schenkel 52a und 52b des leitenden Gliedes 52 arbeiten mit den jeweiligen Lichtbogenläufern 66e und 68e zusammen, um einen divergierenden Pfad von der Nut, wie zum Beispiel 66g der stationären Kontakte in die Lichtbogenkammer zu bilden. Es sei bemerkt, daß die Gesamtbreite der vorderen und hinteren Lichtbogenkammern plus der dazwischenliegenden Isolierplatte 64 im wesentlichen dieselbe ist wie die Breite der stationären Kontaktelemente 66c und 68c der stationären Kontake 66 und 68. Dies sieht eine sehr kompakte Schalteinheit vor, und zwar sowohl hinsichtlich der Abmessung von vorne nach hinten als auch der seitlichen Abmessung. Die Permanentmagneten 80-88 sind über die Breite davon polarisiert, um ein Magnetfeld B herzustellen (Fig. 10 und 11), das von vorne nach hinten durch die jeweiligen Lichtbogenkammern gerichtet ist, wobei die Platten 54 und 90 einen Magnetpfad bilden, und zwar um die Außenseite der Schaltvorrichtung sowie einen Luftspalt über den jeweiligen Lichtbogenlöschkammern.
Eine bewegbare Kontaktanordnung, die im allgemeinen durch das Bezugszeichen 100 bezeichnet ist, wird an die Schaltvorrichtung 24 und den Linearmotor 26 gebaut. Die bewegbare Kontaktanordnung weist einen geformten bzw. gegossenen isolierenden Kontaktträger 102 auf, an dem ein bewegbarer Kontakt 104 schwenkbar angebracht ist, auf einem Hebel oder Drehpunkt 102a des Trägers 102. Der bewegbare Kontakt 104 wird gegen den Drehpunkt 102a gehalten durch einen Z-förmigen isolierenden Clip 106, der einen Schenkel besitzt, der über einem Vorsprungteil 102b des Trägers 102 überliegt und wobei der andere Schenkel über dem bewegbaren Kontakt 104 liegt. Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, ist eine kanalförmige Antriebsverbindung bzw. ein Antriebsglied 108 an den Kontaktträger 102 gehakt, und zwar an dem vorderen Ende davon, und erstreckt sich nach hinten benachbart zu der Unterseite des Kontaktträgers. Der Träger 102 ist mit einem Loch 102c versehen, und zwar in dem Bereich des Vorsprungs 102b, durch den sich ein Stift 110 erstreckt. Ein oberes Ende des Stiftes 110 wird fest in einer anliegenden Beziehung gegen die Unterseite des Schenkels des Z-förmigen Isolierclips 106 gehalten, der über dem Vorsprung 102b liegt, und zwar durch eine Schraube 112 oder einen anderen geeigneten Befestiger. Das untere Ende des Stifes 110 ist mit einem Vorsprung 110a mit verringertem Durchmesser versehen, der eine Ringnut besitzt zur Aufnahme eines C-Clips 114, um den Stift 110 fest an der Antriebsverbindung 108 zu befestigen. Das Vorderende der Antriebsverbindung 108 ist an dem unteren Ende der Antriebsstange 44 befestigt, die mit einem Vorsprung 44a mit reduziertem Durchmesser ähnlich zu dem Vorsprung 110a des Stiftes 110 versehen ist. Eine Ringschulter, die durch die Stange 44 und den Vorsprung 44a mit reduziertem Durchmesser gebildet wird, liegt an der Obrseite der Antriebsverbindung 108 an. Der Vorsprung 44a ist mit einer Ringnut versehen, die einen C-Clip 116 aufnimmt, um das untere Ende der Antriebsstange 44 fest an der Antriebsverbindung 108 zu befestigen. Eine schraubenförmige Kompressionsfeder 118 ist um die Antriebsstange 44 herum angeordnet, und zwar zwischen der Antriebsverbindung 108 und dem Kontakträger 102, um die Antriebsverbindung 108 nach unten weg von dem Träger 102 vorzuspannen, um dadurch den Clip 106 festsitzend gegen den Vorsprung 102b 10 und gegen den bewegbaren Kontakt 104 zu halten.
Die gegenüberliegenden Enden des bewegbaren Kontakts 104 sind umgekehrt nach oben und zueinander gebogen in Ebenen, die parallel zu der Orientierung der Schenkel 66b und 68b und den Anfangsteilen der Lichtbogenläufer 66d und 66e sind, und zu den entsprechenden Teilen des stationären Kontaktes 68. Die bewegbaren Kontaktspitzen 104a sind an den winkelmäßig angeordneten Enden des bewegbaren Kontakts 104 vorgesehen. Die bewegbaren Kontaktanordnung 100 ist zur Hin- und Herlinearbewegung in einer Vertikalrichtung angeordnet, um die bewegbaren Kontaktelemente 104a und 104b in und außer Eingriff mit stationären Kontaktspitzen 66c bzw. 68c zu bringen. Der Kontaktträger 102 ist zur vertikalen Gleitbewegung durch ein Paar aufrechtstehender Schenkel 102d geführt, die integral mit dem Träger ausgebildet bzw. gegossen sind und sich nach oben von dem Bereich des Vorsprungs 102b erstrecken. Die gesamte seitliche Breite der Schenkel 102d ist im wesentlichen die der Breite der Ausnehmung 38f und die Tiefe der Schenkel 102d von vorne nach hinten ist im wesentlichen die der Ausnehmung 38f, wenn sie durch die Magnetplatte 54 abgedeckt ist. Darüber hinaus gehen die Wände des Gehäuses 38, die die Ausnehmung 38f definieren, über die untere Kante des Gehäuses 38 hinaus und können mit sich seitlich nach außen erstreckenden Flanschen versehen sein, die mit Nuten zusammenarbeiten, die in dem Träger 102 ausgebildet sind. Wenn der Anbau der Schaltvorrichtung an dem Kopfteil 8 beendet ist, kann die Dose bzw. der Behälter 4 in seine Position über die Schaltvorrichtung gebracht werden, wobei das offene Ende davon innerhalb der auseinanderlaufenden hinteren Kante des Kopfteils 8 sitzt. Die Verbindung bzw. der Verbindungspunkt oder die -linie der Dose 4 mit dem Kopfteil 8 wird komplett um den Umfang herum geschweißt, um eine hermetische Abdichtung vorzusehen. Die Flansche 8a und 6b werden miteinander verbunden durch die Befestiger 10, um eine erhöhte Integrität gegenüber mechanischer Beschädigung der geschweißten Verbindung vorzusehen. Das Innere der Hülle kann entlüftet und mit einem inerten Gas gefüllt werden, und zwar durch das Rohr 22, das zugedrückt und ansonsten abgedichtet wird, nach der Beendigung des Füllvorgangs.
Der Betrieb der Schaltvorrichtung dieser Erfindung wird nun beschrieben. Die Leistungsversorgungsleiter können mit den Anschlüssen 14, 16 verbunden werden durch Schrauben 17. Die Polarität der Leistung, die an die Anschlüsse angelegt wird, ist für die Schaltvorrichtung unwesentlich. Das Magnetfeld, das durch die jeweiligen vorderen und hinteren Lichtbogenlöschkammern gerichtet ist, ist von vorne nach hinten, als ob sie aus der Ebene des Papiers herauskommt, wenn man die Fig. 4, 5, 10 und 11 anschaut, gerichtet. Der Linearmotor 66 wird von einer entfernten Stelle gesteuert, und zwar durch Kabel, die durch den Mehrfachstiftverbinder 12 mit der Elektronik (nicht gezeigt) des Kontaktors verbunden ist, der auch innerhalb der Hülle aufgenommen ist. Wenn eine geeignete Spule 28 erregt wird, wird ein Magnetmuster innerhalb des Rahmens 40 aufgebaut, das den Kolben 34 gegen die obere Wand des Rahmens anzieht. Sobald er in dieser Position ist, bauen die Permanentmagneten 36 einen Haltepfad auf, der den Kolben in dieser oberen Position hält, nachdem die erregte Spule 28 enterregt wird. In der oberen Position des Kolbens 34 zieht die Antriebsstange 44 die Antriebsverbindung 108 nach oben, was wiederum den Kontaktträger 102 nach oben treibt infolge der elastischen Verbindung der Feder 118 zwischen der Antriebsverbindung 108 und dem Träger 102. Wenn die bewegbaren Kontaktelemente 104a und 104b mit den stationären Kontaktelementen 66c und 68c in Eingriff kommen, wird die Feder 118 zusammengedrückt, um einen Kontaktschließdruck an die bewegbaren Kontakte vorzusehen. Wenn sich die Feder 118 zusammendrückt, wird dem Stift 110 eine Bewegung relativ zu dem Träger 102 erlaubt, um den Z-förmigen Clip 106 nach oben weg von dem bewegbaren Kontakt 104 zu bewegen, um dadurch keine Gegenkräfte für den Kontakt vorzusehen.
In einer ähnlichen Art und Weise wird ein Signal an die andere Spule 28 vorgesehen, um ein entgegengesetztes Flußmuster in dem Rahmen 40 aufzubauen, wodurch der Kolben zu dem unteren Schenkel des Rahmens 40 angezogen wird, um dadurch die vorragende Antriebsstange 44 zu einer ausgefahrenen Position bezüglich des Motorgehäuses 38 und 42 zu bewegen. Indem dies getan wird, treibt die Antriebsstange 44 die Antriebsverbindung 108 nach unten, die wiederum den Stift 110 und den Z-förmigen Clip 106 sowie den Träger 102 mit sich trägt infolge des Hakens an dem Vorderende der Antriebsverbindung 108. Diese Bewegung bewirkt eine Trennung der bewegbaren Kontaktelemente 104a und 104b von den stationären Kontaktelementen 66c und 68c, wodurch ein elektrischer Lichtbogen zwischen den stationären und bewegbaren Kontakten gebildet wird.
Wie in den Fig. 3 und 9 zu sehen ist, besitzt der Kolben 34 eine Unterschneidung 34a mit reduziertem Durchmesser in der Nähe seines unteren Endes. Diese Unterschneidung 34a dient als eine Flußeinschränkung zum Einschränken des Flusses und der Verriegelungsfestigkeit oder Stärke zwischen dem Kolben 34 und dem Rahmen 40 an dem unteren Ende, um dadurch zu erlauben, daß die Spulen 28 identisch sind und um einen ökonomischen Vorteil, der dadurch realisiert wird, zu erlauben. Wenn der Kolben 34 magnetisch in der oberen Position verriegelt ist, sind die Kontakte geschlossen, was die Kontaktdruckfeder 118 zusammendrückt, was eine Entriegelungsvorspannung an dem Kolben anlegt, die die jeweilige Spule unterstützt. Die Feder 118 sieht keine Unterstützung vor, wenn der Kolben magnetisch in der unteren Position verriegelt ist, so daß die Verriegelungsstärke demgemäß reduziert wird, durch Einschränken des Flusses und Reduzieren der magnetischen Anziehungskraft. Die letztere wird weiter reduziert durch den kleinen Oberflächenbereich, der das Loch 40a umgibt, der mit dem Kolben 34 in Eingriff steht im Vergleich zu der vollen Stirnseite des oberen Endes des Kolbens 34, der gegen den Rahmen 40 abdichtet.
Gemäß den Fig. 10 und 11 bestimmt die Polarität der Leistungsversorgung, die mit der Schaltvorrichtung verbunden ist, ob die vorderen oder hinteren Lichtbogenlöschkammern beim Unterbrechen des Lichtbogens in Betrieb sein werden.
Nehmen wir an, daß das positive Potential mit dem Anschluß 16 verbunden wird, und das negative Potential mit dem Anschluß 14 verbunden ist, wie in Fig. 10 gezeigt ist, dann ist die Fließrichtung des Stroms in dem Lichtbogen von dem stationären Kontakt 68c zu dem bewegbaren Kontakt 104a durch den Kontakt 104 und von dem anderen Kontakt 104a in den stationären Kontakt 66c. Wenn das Magnetfeld B, das in der Richtung von vorne nach hinten angelegt ist, d. h. aus dem Papier heraus, dann arbeiten das Magnetfeld und die Stromrichtung zusammen, um Kräfte auf die Lichtbögen auszuüben, die die Lichtbögen nach innen in Richtung der Mitte der Schaltvorrichtung treiben. Indem dies getan wird, würde die vordere Lichtbogenlöschkammer in Betrieb sein, wobei sich die Lichtbögen, die sich entlang des bewegbaren Kontaktes bewegen, schlußendlich von den jeweiligen bewegbaren Kontakten weggeführt würden, auf die Umkehrspaltplatte 62, was das Potential der Spaltplatte 62 über das des stationären Kontakts 66 anhebt. Demgemäß würden die Lichtbögen an beiden Kontakten 104a und 104b von den bewegbaren Kontakten und auf die stationären Kontakt- Lichtbogenläufer 68d und 66d geführt werden in den Divergenzbereich zwischen den jeweiligen Lichtbögenläufern und der Umkehrspaltplatte 62. Die Bögen auf beiden Seiten der Kammer würden ultimativ in die breiteren Spalte zwischen den Spaltplatten 58 getrieben werden, um sich in eine Vielzahl von Lichtbögen und Lichtbögensegmente aufzuteilen und diese Segmente würden jeweils ultimativ in zwei zusätzliche Segmente aufgeteilt bzw. getrennt werden, wenn der Lichtbogen sich zwischen die Platten 58 und die Zwischenplatten 60 bewegen würde, um dadurch die Lichtbogenspannung nach oben zu treiben, und den Lichtbogenstrom auf Null zu bringen.
Wenn die Polarität der Leistungsversorgung in der umgekehrten Art und Weise mit den Anschlüssen 14 und 16 verbunden würde, wie in Fig. 11 gezeigt ist, dann würde der Strom in dem Bogen von dem stationären Kontakt 66c zu dem bewegbaren Kontakt 104a durch den bewegbaren Kontakt 104 und von dem bewegbaren Kontakt 104b zu dem stationären Kontakt 68c fließen. Wenn der Strom in dieser Art und Weise gerichtet ist, und das Magnetfeld B aus dem Papier heraus gerichtet ist, würde der kombinierte Effekt des Stroms und des Magnetfeldes eine Kraft erzeugen, die den Lichtbogen seitlich nach außen in den Raum richtet, der durch die jeweiligen Nuten 66g und 68g gebildet wird. Der Lichtbogen bewegt sich von dem bewegbaren Kontakt 104a zu dem Schenkel 52a des leitenden Glieds 52 und entlang des divergierenden Pfades auf der Rückseite der Lichtbogenläufer 66e und dem Schenkel 52a, was den Lichtbogen ausdehnt, wenn er in die weiteren Spalte zwischen den längeren Spaltplatten 58' eintritt. Der Lichtbogen wird dann zu einer Vielzahl von getrennten Bögen, die sich nachfolgend in die engeren Räume zwischen den Spaltplatten 58' und den dazwischenliegenden kürzeren Spaltplatten 60' bewegen, wodurch der Lichtbogen in eine noch größere Vielzahl von separaten Lichtbogensegmenten aufgeteilt wird, was jeweils den Anstieg des Widerstandes bewirkt, was den Strom auf Null bringt. Während dieser Zeit wird die Polarität des gegenüberliegenden Schenkels 52b des leitenden Gliedes 52 positiv und der Lichtbogen, der an dem stationären Kontakt 68c gezogen wird, bewegt sich von dem bewegbaren Kontakt 104b zu dem Schenkel 52b und nach oben entlang des Schenkels und der Rückseite des Lichtbogenläufers 68e, um den Bogen zu verlängern, wenn er sich nach oben in die Spaltplatten 58' und nachfolgend zwischen diesen Platten und den Zwischenplatten 60' bewegt, um den Bogen in eine Vielzahl von kurzen Segmenten aufzuteilen, was auch die Spannung des Lichtbogens nach oben treibt und den Strom in dem Lichtbogen auf Null bringt. Demgemäß wird der Lichtbogen entweder in der vorderen Kammer oder der hinteren Kammer ausgelöscht, und zwar gemäß der Polarität der Leistungsversorgungsverbindung mit der Schaltvorrichtung. Die einmalige Seiten-an- Seitenanordnung der Lichtbogenlöschkammern der hinteren Kammer und der koextensiven Anordnung von vorne nach hinten zwischen den Lichtbogenlöschkammern und dem elektromagnetischen Linearmotor sehen eine besonders kompakte Anordnung vor, die in der Lage ist, DC-Ströme einer sehr großen Größe zu unterbrechen. Der spezielle Elektromagnetmotor wird leicht in einer präzisen Ausrichtung zusammengebaut, und zwar mit geringen Herstellungskosten durch Vorsehen von Positionierkonfigurationen in geformten bzw. gegossenen Gehäusen, wobei Toleranzen leicht kontrolliert werden können. Obwohl der Kontaktor dieser Erfindung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, sei bemerkt, daß es unterschiedliche Modifikationen gibt, ohne von dem Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung, die folgendes aufweist:

ein beabstandetes Paar Leiter (66, 68), die mit einer Quelle einer Gleichstrom- oder DC-Leistung verbindbar ist, wobei jeder Leiter einen stationären Kontakt (66c, 68c) besitzt;

einen bewegbaren Kontakt (104);

Antriebsmittel (26) zum betriebsmäßigen Bewegen des bewegbaren Kontaktes in und aus dem überbrückenden Eingriff mit den stationären Kontakten; und

Mittel (54, 80, 82, 84, 86, 88, 90) zum Vorsehen eines Magnetfeldes benachbart zu dem bewegbaren Kontakt und den stationären Kontakten (66c, 68c);

gekennzeichnet durch:

jeder der Leiter besitzt einen verzweigten bzw. zweifach gegabelten Lichtbogenläufer, der von dem stationären Kontakt ausgeht und in Richtung zu einem jeweiligen verzweigten bzw. gegabelten Lichtbogenläufer eines anderen der Leiter konvergiert, wobei die gegabelten Lichtbogenläufer entsprechende Paare von vorderen (66d, 68d) und hinteren (66e, 68e) Lichtbogenläufer vorsehen;

eine vordere Lichtbogenlöschkammer, die die vorderen Lichtbogenläufer (66d, 68d) darinnen angeordnet besitzt, wobei distale Enden (66f, 68f) der vorderen Lichtbogenläufer innerhalb der vorderen Lichtbogenlöschkammer divergieren bzw. auseinanderlaufen;

ein Paar von seitlich angeordneten hinteren Lichtbogenlöschkammern, die jeweils einen jeweiligen der hinteren Lichtbogenläufer (66e, 68e) darinnen angeordnet besitzen;

leitende Mittel (52), die an Außenbordseiten des beabstandeten Paars von Leitern beabstandet sind, innerhalb der hinteren Lichtbogenlöschkammern, wobei die leitenden Mittel und jeweilige der hinteren Lichtbogenläufer von dem jeweiligen stationären Kontakt divergieren, und zwar in eine jeweilige der hinteren Lichtbogenlöschkammern; und

wobei das Magnetfeld über den vorderen und hinteren Lichtbogenlöschkammern vorgesehen ist, und zwar senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des bewegbaren Kontakts, wobei das Magnetfeld und der elektrische Strom in Lichtbögen, die zwischen dem bewegbaren und den stationären Kontakten aufgebaut werden, Kräfte erzeugen, die die Bewegung der Lichbögen in vorbestimmte Richtungen weg von den stationären Kontakten in die vordere oder die hintere Lichtbogenlöschkammer unterstützt, und zwar gemäß der Polarität des beabstandeten Paars von Leitern, wenn sie mit der DC-Leistungsguelle verbunden sind.

2. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Breite von vorne nach hinten einer jeweiligen vorderen oder hinteren Lichtbogenlöschkammer im wesentlichen eine Hälfte einer entsprechenden Breite des stationären Kontakts (66c, 68c) entspricht.

3. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die leitenden Mittel (52) elektrisch kontinuierlich bzw. fortlaufend sind.

4. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lichtbogenlöschkammern eine Vielzahl von seitlich beabstandeten parallelen Spaltplatten (58, 60, 62, 58', 60') aufweisen, die benachbart zu divergierenden Abschnitten der Lichtbogenläufer und der Lichtbogenläufer und den leitenden Mitteln sind, wobei die vordere Lichtbogenlöschkammer eine langgestreckte Umkehrspaltplatte (62) aufweist, die seitlich zentriert ist und sich zwischen den vorderen Lichtbogenläufern (66d, 68d) erstreckt und im wesentlichen die vordere Lichtbogenlöschkammer in zwei Abschnitte aufteilt.

5. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung ferner folgendes aufweist:

zwischenliegende Isoliermittel (64) , die zwischen den vorderen und hinteren Lichtbogenlöschkammern angeordnet sind;

eine vordere Isolierabdeckung (56), die über einer Vorderseite der vorderen Lichtbogenlöschkammer und dem beabstandeten Paar von Leitern liegt;

eine hintere isolierende Abdeckung (74) , die über eine Rückseite der hinteren Lichtbogenlöschkammer und dem beabstandeten Paar von Leitern liegt; und wobei die Mittel, die ein Magnetfeld vorsehen folgendes aufweisen:

eine vordere Magnetplatte (54), die benachbart zu der vorderen Isolierabdeckung angeordnet ist;

eine hintere Magnetplatte (90), die benachabrt zu der hinteren Isolierabdeckung angeordnet ist;

Magnetmittel, die die vorderen und hinteren Magnetplatten koppeln; und

Permanentmagnetmittel (80, 82, 84, 86, 88), die benachbart zu mindestens einer der Magnetplatten angeordnet sind.

6. Bidirektionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Permanentmagnetmittel zwischen einer jeweiligen der Isolierabdeckungen (74) und einer jeweiligen benachbarten Magnetplatte (90) angeordnet sind.

7. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Permanentmagnetmittel nahe zu den stationären Kontakten (66c, 68c) und nahe zu divergierenden Enden (66f, 68f; 66e, 68e) der jeweiligen der entsprechenden Lichtbogenläufer angeordnet sind.

8. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die dazwischenliegenden Isoliermittel (64) sich zwischen den gegabelten Lichtbogenläufern (66d, 66e; 68d, 68e) jeweiliger der Leiter (66, 68) erstrecken.

9. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Spaltplatten (58, 58', 60, 60', 62) nicht magnetisch sind.

10. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Antriebsmittel (26) folgendess aufweisen: einen elektromgnetisch betätigten Linearmotor, der ein geformtes bzw. gegossenes Isoliergehäuse (38) aufweist, wobei eine Seite des Gehäuses komplementär ausgebildet ist zur Aufnahme der vorderen Magnetplatte (54) und der vorderen Abdekkung (56) dagegen, einen axial hin- und herbewegbaren Kolben (34) , der parallel zu dem bewegbaren Kontakt (104) bewegbar ist und Mittel, die den bewegbaren Kontakt und den Kolben koppeln, wobei die Mittel einen Kontaktträger (102) mit einem bewegbaren Kontakt daran angebracht aufweisen, wobei der Träger zur linearen Hin- und Herbewegung geführt ist sowie Mittel (44, 116, 118), die den Träger elastisch mit dem Kolben koppeln.

11. Bidirektionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Träger (102) Führungsmittel (102d) aufweist, die in der Richtung der Bewegung des bewegbaren Kontakts länglich sind und wobei eine Seite des Gehäuses komplementäre Mittel (38f) aufweist zur Aufnahme der Führungsmittel zur Führungsbewegung des Trägers.

12. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die komplementären Mittel eine Längsnut (38f) in der Seite des Gehäuses aufweisen, wobei die Nut abgedeckt ist durch die vordere Magnetplatte (54), was ein offenes Ende definiert und wobei die Trägerführungsmittel ein Paar von aufrechtstehenden Schenkeln (102d) aufweist, die gleitend in der Nut aufgenommen sind, und zwar von dem offenen Ende.

13. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Motor (26) folgendes aufweist:

einen rechteckigen Magnetrahmen (40);

ein Paar Spulen (28) mit Axialöffnungen (28e), die axial Ende an Ende innerhalb des Rahmens angeordnet ist;

einen Kolben (34), der gleitbar in der Axialöffnung der Spulen zwischen gegenüberliegenden Enden des Rahmens ist; und wobei das geformte bzw. gegossene isolierende Gehäuse folgendes aufweist: einen Innenraum bzw. Hohlraum (38a, 38b), der komplementär ausgebildet bzw. konfiguriert ist, um den Rahmen und die Spulen aufzunehmen und zu positionieren.

14. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Gehäuse erste (38) und zweite (42) Teile aufweist, die entlang einer Ebene parallel zu einer Achse der Spulen (28) trenbar sind zum Freilegen des Raums (38a, 38b) zum Zusammenbau des Rahmens (40) und der Spulen (28) darinnen.

15. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 13, wobei ein Ende des Rahmens (40) ein Loch (40a) besitzt, das einen kleineren Durchmesser besitzt als der Kolben (34), wobei das Gehäuse ein Loch besitzt, das mit dem Loch in dem Rahmen ausgerichtet ist, wobei die Mittel, die den Kolben (34) mit dem Kontaktträger (102) koppeln, einen nicht magnetischen Stift (44) aufweisen, der sich durch die Löcher erstreckt und an dem Kolben befestigt ist.

16. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Motor ferner Permanentmagneten (36) aufweist, die zwischen wechselseitig benachbarten Enden der Spulen (28) angeordnet sind, wobei die Permanentmagneten eine Verriegelung des Kolbens (34) in jeweiligen Extrempositionen bewirkt, ohne daß eine jeweilige Spule erregt gehalten wird.

17. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Eingriffsoberflächenbereich zwischen dem Rahmen und dem Kolben an einem Ende des Rahmens einen schmalen Umfangsbereich aufweist, der das Loch (40a) umgibt, wobei der Bereich kleiner ist als ein entsprechender Eingriffsbereich an einem anderen Ende des Rahmens, um daduch die magnetische Verriegelungskraft an dem einen Ende relativ zu dem anderen Ende zu reduzieren.

18. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die bewegbaren Kontakte (104) in überbrückenden Eingriff mit den stationären Kontakten (66c, 68c) gehalten werden, wenn der Kolben (34) mit dem anderen Ende des Rahmens (40) in Eingriff kommt und wobei die Mittel, die den Träger (102) elastisch mit dem Kolben koppeln, eine Vorspannung an dem Kolben vorsehen, und zwar entgegen der magnetischen Verrieglung.

19. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Kolben (34) eine Ringnut (34a) mit reduziertem Durchmesser besitzt, und zwar benachbart zu dem Ende, das mit dem einen Ende des Rahmens in Eingriff kommen kann, wobei die Nut den Magnetfluß in einem Ende des Kolbens einschränkt, was weiter die magnetische Verriegelungskraft an dem unteren Ende des Rahmens verringert.

20. Bi-direktionale Gleichstromschaltvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Spulen (28) identisch sind, wobei die Mittel, die den Träger (102) elastisch mit dem Kolben (34) koppeln, eine der Spulen unterstützen, um die magnetische Verriegelungskraft an dem anderen Ende des Rahmens zu überwinden.