EP0150486A2 - Elektrischer Schalter - Google Patents

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EP0150486A2
EP0150486A2 EP84116213A EP84116213A EP0150486A2 EP 0150486 A2 EP0150486 A2 EP 0150486A2 EP 84116213 A EP84116213 A EP 84116213A EP 84116213 A EP84116213 A EP 84116213A EP 0150486 A2 EP0150486 A2 EP 0150486A2
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EP
European Patent Office
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switching
electrode
switching element
element according
web
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EP84116213A
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English (en)
French (fr)
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EP0150486A3 (en
EP0150486B1 (de
Inventor
Bruno Ing. Grad. Gengenbach
Carl-Ludwig Dipl. Phys. Meyer
Roland Dr. Dipl. Ing. Michal
Ferenc Dipl. Ing. Reményi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doduco Solutions GmbH
Original Assignee
Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
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Publication date
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Application filed by Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter filed Critical Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
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Publication of EP0150486A3 publication Critical patent/EP0150486A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/365—Bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/54—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H15/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for actuation in opposite directions, e.g. slide switch
    • H01H15/02—Details
    • H01H15/06—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H15/10—Operating parts
    • H01H15/102—Operating parts comprising cam devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/76—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor
    • H01H33/765—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor the gas-evolving material being incorporated in the contact material

Definitions

  • the invention relates to a switching element with the features specified in the preamble of claim 1.
  • switch disconnectors When setting up low-voltage switchgear, predominantly in power distributors, switchgear and controls, operational switching on and off of nominal currents and overload currents, e.g. of transformers, motors, capacitors, etc., switch disconnectors are used, which are either installed in open scaffolding or encapsulated in housings.
  • Known low-voltage switch disconnectors usually use double separating knives which are guided in parallel as a switching bridge between fixed electrical connecting pieces and which are pivotably articulated on one of the electrical connecting pieces.
  • the known constructions are relatively extensive and consist of numerous individual parts.
  • the invention is based on the object of providing a switching element which can be used in particular for use as a load switch in the low-voltage range and which is characterized by a small space requirement and a small number of individual parts.
  • the electrical connecting pieces are two rod-shaped electrodes which lie opposite one another coaxially and are connected to one another by an insulator arranged coaxially therebetween.
  • the two electrodes and the insulator together form a compact structural unit which can be used as a supporting element of the switching element.
  • the insulator is bridged by at least one electrically conductive switching bridge, the two contact pieces of which are pressed against the two electrodes by the force of springs.
  • the springs can find their abutment on the slide, which is provided for actuating the switching bridge; However, if several switching bars are arranged around the electrodes, then the switching bars can be enclosed together by spring washers, through which the switching bars are pressed radially against the electrodes.
  • the respective switching web is not articulated to one of the electrodes, but is arranged loosely in the space between the electrodes and the slide, the necessary holding and guiding of the switching web being effected by the spatial interaction of the electrodes odem slider and the springs arranged therein, for which purpose the slider expediently has guide parts between which the loosely inserted switching web is guided on both sides and is oriented parallel to the longitudinal direction of the electrodes (claim 10).
  • guide parts do not have to be arranged on both sides of the full length of the switching web, but rather it suffices if the guidance takes place over part of the length of the switching web, preferably at the two ends of each switching web.
  • the at least one switching web is actuated by axially displacing the slide, which acts with drivers on the two ends of each switching web.
  • the shift in the axial direction of the electrodes causes the respective switching web to slide along the electrodes, with one end of the switching web moving away from the insulator and the other end of the switching web moving towards the insulator until it detaches from the first electrode in the vicinity of the insulator and thereby interrupts the previously closed current path.
  • a separation distance is established between the switching poles, which makes the switching element suitable for use in disconnectors.
  • the separation distance between the switching poles is determined on the one hand by the length of the insulator and the displacement of the slide, on the other hand by a cam which is arranged under the switching bridge on the insulator and has an inclined surface which faces the one end of the switching bridge which carries out the contact separation is. On this inclined surface, the switching web runs close to its end which carries out the contact separation, as a result of which the switching web is lifted off the first electrode at this end, as a result of which contact separation is more rapid and more economical than if the switching web were to be carried out in the same way without a lifting movement thick as the electrodes running insulator would slide on.
  • the cam itself must not form an electrically conductive bridge between the two electrodes.
  • the respective switching bridge bridges not only the insulator, but also the cam and is therefore, for example, correspondingly curved in its central part, so that the cam can be accommodated under the switching bridge, or passed through a longitudinal cut in the cam.
  • the switching element according to the invention therefore only consists of the following few parts: two electrodes, an insulator inserted between them, a cam, which in the simplest case can be a piece of the insulator, and at least one switching bridge with the associated contact pieces and springs. This results in a small footprint and a simple drive for the switching element.
  • the construction according to the invention allows the manufacturing costs to be drastically reduced compared to known switch disconnectors.
  • the slide can be moved back and forth between two switch positions.
  • the respective switching web rests with its two contact pieces on the outer surface of the two electrodes, so that the current path between the two electrodes is closed.
  • at least one contact piece of the respective switching bridge is open push the switching bridge on the inclined surface of the cam separated from its associated electrode and thereby interrupted the current path.
  • the second contact piece of the switching bridge can basically remain on the other electrode.
  • the second electrode can be formed at a distance from its end with a reduced diameter and the arrangement made such that the switching web rests with its second contact piece of the second electrode in its thicker end section when the switching element is closed, while the switching web is opened with the switching element its second contact piece is displaced into the adjacent thinner area of the second electrode, but is prevented by a projection on the slide holding it back from making contact with this thinner area of the second electrode.
  • a further possibility of increasing the dielectric strength of the switching element is characterized in that the other electrode (also referred to here as “second electrode”) has an electrically insulating surface area on which the switching bridge is located at a distance from the insulator inserted between the two electrodes rests with its contact piece making contact on this second electrode in the second switching position, namely the distance between the insulator and the insulating surface area of the second electrode is chosen so large that the switching web during the displacement movement of the slide to open the switching element with the insulating one Surface area makes contact only after the switching bridge has lifted from the first electrode (claim 2).
  • each switching bridge in the second switching position (switch "open") is electrically insulated from both electrodes, the lifting bridge being dispensed with from the second electrode, since it is ensured that the switching on and off process on the first electrode takes place while the second electrode is always switched only without load.
  • the higher dielectric strength which is achieved by the fact that the contact separation from the second electrode takes place later than from the first electrode, is desirable in many cases, since in the area of the first electrode, soot may occur in the area of the arc, which can cause undesirable leakage currents allows, whereas due to the lack of Such a soot does not occur in the area of the second electrode or arises only to a lesser extent.
  • sections of the first electrode consist of different, electrically conductive materials or are coated with them, specifically in a first section adjoining the insulator made of a material which is exposed to the action of an electrical switching arc behaves favorably, and in a second section adjoining the first section, on which the switching web rests in the first switching position, made of a material which behaves favorably under constant current load, in particular offers security against welding (claim 3).
  • a first section adjoining the insulator made of a material which is exposed to the action of an electrical switching arc behaves favorably
  • a second section adjoining the first section, on which the switching web rests in the first switching position made of a material which behaves favorably under constant current load, in particular offers security against welding (claim 3).
  • materials such as Cu / W or Ag / W are advantageously selected (claim 5); Ag / WC and Ag / Ni are also suitable: materials such as Ag / C, Ag / CdO, Ag / Sn0 2 1 Ag / SnO 2 / In 2 O 3 , Ag / Sn0 2 / are advantageously chosen for the second electrode section. W0 3 (claim 4).
  • the switching element is preferably switched on not on the first but on the second electrode section; this is advantageously achieved in that the length of the displacement path of the slide, the length of the first, adjoins the insulator the section of the first electrode and the length of the section of the switching web spanning the cam are matched to one another such that the contact piece intended for lifting off the first electrode and fastened to one end of the switching web is in the first switching position (FIG. 4; switch “on” ) rests on the second section of the first electrode, has lifted off the first electrode in the second switching position (FIG. 6; switch "off"), and rests on the first section of the first electrode in an intermediate position (claim 7).
  • the first electrode section is loaded only during the switch-off process, whereas the second electrode section is loaded during the switch-on process and by continuous current.
  • the slide As a switching and quenching chamber and in view of the fact that the electrodes themselves are expediently used for guiding the slide, it is advisable to design the slide so that it encloses the electrodes (claim 13).
  • the chamber walls can be made from a material which releases arcing gases under the influence of an arc (claim 14), as is known, for example, from so-called hard gas switches.
  • the latter is preferably perforated (claim 15).
  • the actuation of the switching element by displacing the slide in the axial direction of the electrodes also makes it possible, through slots which are provided at that end of the slide, in particular of the slide designed as a chamber, which is adjacent to the lifting end of the switching web, one or more extinguishing plates in the axial direction To introduce the direction between the one electrode and the end of the switching bridge which is lifted from it and thereby to produce an arc delete (claim 16).
  • a further advantageous possibility of contributing to the arc extinguishing is that the driver of the slide, which acts on the lifting end of the switching bridge, is allowed to strike the insulating cam in the second (open) switching position; in this way the arc drawn between the raised end of the switching bridge and the electrode is constricted between the cam and the driver of the slide striking it.
  • the slide is designed as a switching chamber, because then the arc is prevented from flashing again over the slide onto the electrode from which the respective switching contact has lifted.
  • the two switching positions of the switching element are expediently defined in that the slider strikes directly or indirectly on the cam which is arranged between the electrodes.
  • this is expediently - as mentioned - such that the slide strikes the cam with its driver, which takes the lifting end of the switching web with it.
  • this is expediently solved by letting the switching web strike at the opposite end of the cam; this also limits the displacement of the slide, because it in turn strikes the switching bridge.
  • the cam is preferably provided with a second inclined surface, which does not face the end of the switching web which the first inclined surface also faces, but which faces the opposite end of the switching web ( Claim 17).
  • This second inclined surface together with the first inclined surface, forms a gable roof-shaped structure in longitudinal section, the tip of which is arranged in such a way that the switching web in the open switching position has moved over the tip with a projection on its underside and now lies on the second inclined surface.
  • the slopes of the two inclined surfaces and the degree of curvature in the transition area between the two inclined surfaces are determined by the switch and actuating forces which can be predetermined.
  • the above-mentioned projection on the underside of the switching web is preferably the part with which the switching web also slides on the first inclined surface of the cam, so that that end of the switching web which lifts off one electrode remains completely in the air after lifting off.
  • a flat trough could also be provided at the tip of the cam, into which the switching web engages in the open switching position with a projection provided on its underside.
  • the switching element according to the invention is also suitable for multi-pole versions and then contains a plurality of switching webs which are arranged next to one another in parallel axes and which are displaced by one and the same slide (claim 18).
  • the switching webs could in principle be arranged next to one another in one plane and two flat electrodes of corresponding width would lie on them; however, the plurality of switching webs are preferably arranged in a ring around the electrodes (claim 19), in particular in an arrangement which is symmetrical with respect to the axis of the electrodes.
  • the slide is expediently designed as a sleeve which concentrically surrounds the electrodes and comprises all switching webs (claim 20).
  • This sleeve can be open at its ends or closed to form a switching chamber or can be mostly closed, which leads to the advantages already mentioned above.
  • radially acting spring washers for pressing the switching webs against the electrodes, expediently two spring rings, one of which has the switching webs with their one ends and the other the switching webs presses against the electrodes with their other ends.
  • no metallic spring washers should be used, but those made of elastomeric material, the restoring force of which increases only moderately when the switching webs are lifted off the electrode surface.
  • the switching webs expediently have radially projecting projections which plunge into the coil springs and prevent them from slipping on the switching webs.
  • Another way of generating the necessary contact closing force is to provide a leaf spring for each switching web, which acts in the radial direction on the lifting end of the switching web (claim 21). If a ring of switching bars is provided, a ring of leaf springs is also provided accordingly.
  • the one or more leaf spring (s) are preferably arranged immovably by fixing them with one end on the electrode, against which the other end the respective switching bridge presses; this other end of the leaf spring is expediently bent in such a way that it points obliquely away from the electrode (claim 22 in the case of a ring of leaf springs gives it a tulip-like shape) and the leaf spring (s) are left in such a position in front of the cam end that they release the respective switching web during the opening movement of the switching element before it lifts off the electrode by sliding on the cam; In this way, the lifting of the switching bridge is not hindered by the leaf spring, but an adequate contact closing force is nevertheless ensured.
  • the slide can be used to guide and support the leaf spring (s), the shape of the leaf spring (s) can also be matched to the slide so that when the switching element opens, the slide lifts the leaf spring (s) and thereby the relieved of the respective switching bridge.
  • the cams are expediently designed as a ring which surrounds the insulator or is part of the insulator (claim 23).
  • the arrangement of several switching bars in the switching element according to the invention not only enables the currents to be switched to be divided into a plurality of parallel current paths, but also makes it possible to separate several current paths running in parallel or in one current path to carry out a multiple separation.
  • the electrodes are subdivided into axially running segments that are insulated from one another and that provide surface areas lying next to one another for the switching bars (claim 25). If you divide the two electrodes in the same way and orientate them so that the segments are in pairs with each other, and if you arrange at least one switching bridge on each such pair of segments that are in alignment with one another, then you have a multi-phase switch, for example, a three-phase switch when divided into three segments .
  • This effect can be intensified if a ferromagnetic ring, in particular made of soft iron, is arranged under the ring of switching webs and a ferromagnetic part with a U-shaped cross section is arranged opposite each switching web, the two legs of which lie on both sides of the respective switching web against the ring are (claim 26).
  • the magnetic strengthening of the contact closing force caused thereby reduces the bouncing tendency of the contacts when closing and is suitable for preventing electromagnetic lifting of the contacts in the event of short-circuit currents.
  • the switching element according to the invention enables the arrangement of preliminary and main contacts in a simple manner, which is advantageous for its use in switch disconnectors.
  • This is based on an arrangement with a plurality of switching webs arranged next to one another and coordinating this in shape and arrangement with the drivers on the slide and on the cam in such a way that when the slide is moved to open the switching element, at least one of the switching webs later lifts off from one electrode than the others (claim 27); closes when the switching element closes this switching bridge in front of the other switching bridges.
  • the lifting contact piece attached to this switching bridge can be used as a pre-contact and made from a correspondingly erosion-resistant material.
  • the lagging of a switching web when opening the switch can be achieved, for example, by arranging the area of the switching web that is to slide up onto the inclined surface of the cam at a somewhat greater distance in front of the inclined surface of the cam than with the other switching webs, so that it opens of the switch reaches the inclined surface of the cam later than the other switching bars.
  • the ability of the switching elements according to the invention for arc quenching can be further improved by producing the first electrode, from which the switching bridge with its one contact piece lifts when the switching element is opened, in its section adjacent to the insulator from a composite material or by coating it with such a composite material which, in addition to a metal with good electrical conductivity, also contains one or more substances which, under the action of an arc, release gases which promote arc extinguishing.
  • the claimed use of such a composite material with electrical conductivity and with arc-extinguishing properties in the switching element according to the invention has the advantage that the arc that is drawn between the first electrode and the first electrode when it is lifted off burns directly on a material with arc-extinguishing properties and is extinguished does not - as usual - have to be driven into a separate extinguishing device.
  • this measure therefore considerably simplifies the switching element and subsequently a very compact construction of the switching element.
  • An electrode equipped with an arc-extinguishing material can in principle be used in all the configurations and developments of the switching element described and claimed above.
  • the arc-extinguishing effect of the composite material used can be supplemented by forming the slide or parts of the slide from materials, which split off further arc-extinguishing gases under the influence of the arc. If the current load is not too high, the switching element can be switched on directly by contacting the composite material with the arc-extinguishing substances.
  • the length of the sliding path of the slide, the length of the section made of or with the composite material and the length of the cam are selected for the switching element according to the invention spanning section of the switching bridge preferably in such a way that the contact piece intended for lifting off the first electrode and fastened to one end of the switching bridge in the first switching position (switch "on") rests on the second section of the first electrode containing no arc-extinguishing substances, in the second switch position (switch "off”) has lifted from the first electrode and in an intermediate position rests on the section made of or with the composite material (claim 7).
  • the composite material is not loaded with continuous current, but only during the switching operations.
  • the cam that lifts the switching web is preferred not fixed, but arranged axially displaceably on the insulator between two fixed stops (claim 8).
  • the length and the displacement path of the cam and the length of the electrode section, which consists of the composite material or is coated with the composite material, are advantageously coordinated with one another in such a way that the cam in the switch position "on" is the first section of the first Electrode, which contains the composite material, covers (claim 9).
  • the composite material is desirably prevented from emitting arc-quenching gases when the switching element is closed. If, in such a further developed switching element, the slide is moved for the purpose of opening the switching element, then each switching web carried by the slide runs against the one inclined surface of the cam and moves the cam until it has reached the opposite stop limiting its displacement path; during this displacement movement of the cam, that contact piece on the switching bridge which is to lift off the first electrode can slide onto the section with the composite material which is caused by the displacement of the Cam was exposed.
  • the switching element with cylindrical electrodes and a slide enclosing the electrodes with guide parts for lateral guidance of the switching web (s)
  • the slide rotatable about the longitudinal axis of the electrodes.
  • the switching webs With the slide, the switching webs then also rotate accordingly around the longitudinal axis of the electrodes. This can be used to advantage in order to achieve the most uniform possible erosion of the composite material with the arc-quenching substances.
  • Composites of this type are namely less resistant to erosion than pure metals and it is therefore desirable not to have the switching arcs at the same point in the section at all times to let the arc-extinguishing composite material burn, but to gradually move the base points of the arcs to other locations, which is achieved with a rotating slide.
  • the slider is preferably coupled to gear elements in such a way that the slider is rotated by a predetermined angle at the same time as the slider is moved axially. Gear elements with which such coupled movements can be carried out are state of the art.
  • the switching element shown in Fig. 1 to 3 is particularly suitable for use as a load break switch in low-voltage switching devices. It consists of two cylindrical electrodes 1 and 2 of the same diameter, which are rigidly connected to one another by a cylindrical insulator 3 of somewhat smaller diameter. Arranged on the insulator is a ring 4, which has at its periphery two annular inclined surfaces 4a and 4b, one of which faces the first electrode 1 and the other inclined surface 4b of the second electrode 2. In the area of its greatest extent, the ring 4, which is also made of insulating material, has a diameter that is approximately twice as large as the diameter of the electrodes 1 and 2.
  • the arrangement of the electrodes 1 and 2, the insulator 3 and the ring 4 is surrounded by a ring of four switching bars 5, which are identical to one another, are distributed at equal intervals around the circumference of the electrodes 1 and 2 and each carry a contact piece 6a or 6b near their two ends 5a and 5b. When the switch is closed, the contact pieces 6a and 6b rest against the outer surface of both electrodes 1 and 2 (FIG. 1).
  • the switching webs 5 have a bulge 5c in their central area, under which the ring 4 is arranged.
  • the system of the switching bars 5 to the Electrodes 1 and 2 are ensured by two hose rings 7 and 8 made of elastomeric material, which enclose the ring of switching webs 5 at two different locations, namely in the vicinity of the contact pieces 6a and 6b, and act on the switching webs 5 with radial force.
  • One hose ring 7 is located on axially parallel sections of the switching webs 5 and does not require any further support there, the other hose ring 8, on the other hand, is located on sections of the switching webs 5 which run obliquely to the axial direction and lie above the inclined surface 4a of the ring 4 and is therefore open by projections 9 supports their top, which prevent the ring 8 from sliding down over the inclined portions of the switching webs 5.
  • a sleeve 10 is arranged axially displaceably on the electrodes 1 and 2.
  • This sleeve 10 encloses the ring of the four switching webs 5 and has distributed around the circumference, in a 90 ° position to each other according to the arrangement of the switching webs 5, axially parallel walls 11 and 12, which are arranged in pairs at a distance from each other and the individual switching webs 5th at their two ends 5a and 5b with little lateral play between them and thereby lead during the switching movement and also otherwise in Keep the longitudinal direction of electrodes 1 and 2 oriented.
  • the transverse end surfaces of the walls 11 and 12 also serve as drivers for the hose ring 8 during the opening movement or for the hose ring 7 during the closing movement of the switching element.
  • the jacket of the sleeve 10 is expediently constructed to be rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of the electrodes 1 and 2.
  • the driver for the one end 5a of the switching webs is formed by a wall 13; the driver for the opposite end 5b of the switching webs is formed by the opposite end wall 14 of the sleeve.
  • the sleeve 10 is moved in the direction of the arrow 15.
  • the drivers 13 of the sleeve 10 act on the ends 5a of the switching webs and take them with them.
  • the ring 4 therefore has the task of a lifting cam for the four switching webs 5.
  • the switching webs 5 are locked in the "open" position as a result of the point 4c of the ring 4 with the largest diameter being exceeded, and at the same time the end section of the first electrode 1 is covered by the striking of the driver 13 on the ring 4 and thus an arc which could burn between the contact piece 6a at the end 5a of each web and the first electrode 1 is cut off and forced to extinguish; The arc cannot jump onto another area of the first electrode 1 because the sleeve 10 is designed as a closed switching chamber.
  • the sleeve 10 is preferably equipped in the area in which the lifting contact pieces 6a are arranged with walls made of a material which is capable of splitting off arc-extinguishing gases under the action of an arc.
  • Figure 3 shows that a mounting flange with holes 22 is formed on the slide 10, with which the switching element can be attached to a mounting plate.
  • the cross section through the switching element along line III-III is - with the exception of the position of an axial mounting hole 25 in the first electrode 1 - the same for the first and second exemplary embodiments, so that FIG. 3 is valid for both.
  • the second exemplary embodiment differs from the first in that the ring 4 is arranged on the insulator 3 so as to be displaceable in the direction of the longitudinal axis of the electrodes 1 and 2.
  • the ring 4 is provided with a central bore which is in a section 21 with a larger diameter corresponding to the diameter of the first section 18 of the first electrode 1 adjacent to the insulator 3 and in a second section with a smaller diameter with the diameter Isolators 3 divided diameter divided.
  • the difference in the length of the insulator 3 and the smaller length of the narrower section of the bore of the ring 4 is its maximum displacement.
  • the length of the section 21 of the bore of the ring 4 corresponds to the length of the first section 18 of the first electrode 1, in which there is a material which is favorable under the action of an arc, such as Ag / W or Cu / W, or a composite material which releases extinguishing gases under the action of an arc , is located.
  • a material which is favorable under the action of an arc such as Ag / W or Cu / W, or a composite material which releases extinguishing gases under the action of an arc
  • the sleeve 10 is displaced in the direction of the arrow 15.
  • the drivers 13 of the sleeve act on the ends 5a of the switching webs and take them with them.
  • the ring 4 exposes the section 18 of the first electrode 1, which connects to the insulator 3 and consists of an electrical contact material which is favorable under the action of an arc or of a composite material which releases quenching gases under the action of an arc.
  • the switching webs 5 are locked in the "open" position as a result of the point 4c of the ring 4 with the largest diameter being exceeded, and at the same time the end section 18 of the first electrode 1 is locked by the driver 13 striking the ring 4 covered and thus an arc, which could burn between the contact piece 6a at the end 5a of each web and the first electrode 1, pinched off and forced to extinguish;
  • the arc cannot jump onto another area of the first electrode 1 because the sleeve 10 is designed as a closed switching chamber.
  • the first electrode 1 contains in its section 18 a material which releases arcing gases under the influence of an arc, then an arc drawn when the contact pieces 6a are lifted off will be extinguished very quickly, because unlike known switch disconnectors, the arc does not first have to be driven into an extinguishing device, rather, the quenching device, which here is the electrode section 18, is guided by the displacement movement to the contact pieces 6a and is already at the location of the arc base points when the contact Take off pieces 6a. The arc can therefore be extinguished more quickly than with known switches, provided that the switching element is opened sufficiently quickly, for example by means of a spring mechanism.
  • Suitable materials are the composite materials Ag / CdO, Ag / Sn0 2 , Ag / SnO 2 / In 2 O 3 , Ag / SnO 2 / WO 3 and A g / C and the like.
  • the displacement movement ends when the switching webs 5 on the second inclined surface 4b of the Cast on ring 4.
  • the second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that an electrically insulating sleeve 24, which has the same outer diameter as the second electrode 2 over its remaining length, is fastened on the second electrode 2 at a certain distance from the insulator 3.
  • the contact pieces 6b are pushed onto this sleeve 24 during the opening of the switching element after the opposite contact pieces 6a have lifted off the first electrode 1.
  • the insulating sleeve 24 increases the dielectric strength of the opened switching element.
  • Such an insulating sleeve 24 can be arranged in the same way in the first exemplary embodiment of the switching element (FIGS. 1 and 2) on the second electrode 2 there.
  • the third switching element shown in FIGS. 7 to 10 like the second switching element, consists of two cylindrical electrodes 1 and 2, which have a matching diameter over a certain length at their two adjacent ends and which are rigidly connected to one another by a cylindrical insulator 3, which on part of its length between the both electrodes 1 and 2 have a slightly smaller diameter than this.
  • a cylindrical insulator 3 Arranged on the insulator 3 is an axially displaceable ring 4, which carries four cam pairs 4 'distributed around its circumference, the cams 4' combined into a pair running parallel to one another and one of four switching webs 5 ', 5 "between them
  • the cams 4 ' have the same design and are each delimited by an inclined surface 4a facing the first electrode 1 and an inclined surface 4b facing the second electrode 2.
  • the ring 4 consists entirely of insulating material and is displaceable over a predetermined length in the direction of the longitudinal axis of the electrodes.
  • its central bore is divided into two outer sections 21, the diameter of which corresponds to the diameter of the adjacent electrodes 1 and 2, and a central section having a smaller diameter, which corresponds to the smaller diameter of the insulator 3.
  • the displacement path of the ring 4 is limited on the one hand by the end of the first electrode 1 and on the other hand by the opposite collar surface 19 of the insulator 3.
  • the first electrode 1 has a first section 18 made of a composite material which, under the action of an arc, releases gases which have an arc-extinguishing effect. With the switching element closed (FIG. 7), this is from cut 18 completely covered by ring 4,
  • the switching element is surrounded by four switching bars 5 'and 5 ", which are distributed at equal intervals around the circumference of the electrodes 1 and 2 and when the switch of the first electrode 1 is closed with contact pieces 6'a and 6" a and the second electrode 2 with contact pieces 6'b and 6 "b rest.
  • the necessary contact force with which the switching webs 5 'and 5" rest on the electrodes 1 and 2 is generated by a radially extending, approximately centrally arranged helical spring 8, which is supported with one end on a sleeve 10 and with its opposite end on the respective switching bridge 5 ', 5 ", which has a projection 9 for positioning the spring 8.
  • the sleeve 10 is displaceably arranged on the electrodes 1 and 2, encloses the ring of the four switching webs 5 ', 5''and is distributed around the circumference, namely in a 90 ° position relative to one another in accordance with the arrangement of the switching webs, axially parallel walls 11, which are arranged in pairs at a distance from each other and take up the individual switching webs 5 ', 5 "with little lateral play between them and thereby during the Lead switching movement and keep oriented in the longitudinal direction of electrodes 1 and 2.
  • the driver for the one end 5'a, 5" a of the switching webs is formed by an inside of the sleeve 10, which is located near the end of the sleeve radially and axially extending wall 13; the driver for the opposite end 5'b or 5 “b of the switching webs is formed by the opposite end wall 14 of the sleeve 10.
  • All switching webs 5 ', 5''each have on their underside a pin 16 1 or 16 "running transversely to the axial direction, wherein when the switching element 7 is closed, the pin 16 fastened to the switching web 5''with the main contacts 6" a and 6 "b "is close to the inclined surface 4a of the cam 4 cooperating with it, while the on the switching bridge 5 'with the pre-contacts 6'a and 6'b pin 16' has a slightly larger distance from the corresponding inclined surface 4a of the cooperating cam 4 '.
  • the pin 16 '' attached to the switching bridge with the main contact first hits the inclined surface 4a of the associated cam 4 ', but does not initially slide on it, but instead moves it and with it the ring 4 until it strikes the collar surface 19 of the insulator 3 serving as a stop.
  • the ring 4 exposes the section 18 of the first electrode, which consists of the composite material which releases the extinguishing gases. Only now does the pin 16 ′′ slide along the inclined surface 4a of the associated cam 4 ′ and lifts the main contact 6 ′′ a from the first electrode 1.
  • the contact pieces 6'b and 6 "b acting on the second electrode 2 lose when the switching element is opened also the contact to its second electrode, because it is thinner in its rear section 25 than in its front section, which is adjacent to the insulator 3.
  • the contact pieces 6'b and 6 "b are moved into the area of this section 25, but are prevented from making contact with the electrode 2 in this area 25, since the switching webs 5 'and 5''have ends 5'b and 5 "b strike a projection 26 of the sleeve 10.
  • the fact that the contact pieces 6'b and 6''b are also separated from their electrode 2 gives a switching element with improved dielectric strength;
  • the electrode 2 is provided with an insulating coating 24 in its thinner section 25.
  • materials with low erosion are expediently chosen, whereas materials for the main contacts are selected which are particularly suitable for the continuous current flow, show low contact resistance and low heating.
  • the third example shown contains two switching bars with pre-contacts and two switching bars with main contacts. It is readily possible to modify the switching element in such a way that it contains more switching bars with pre-contacts than with main contacts; a switching element with particularly good switch-on capacity is then obtained. Conversely, if you provide more switching bars with main contacts than with pre-contacts in the switching element, then you get a switching element with less good switch-on capacity, but improved suitability for continuous current carrying.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Der Lasttrennschalter besitzt zwei koaxial angeordnete Elektroden 1 und 2, welche durch einen zwischengefügten Isolator 3 miteinander verbunden sind. Auf dem Isolator 3 ist ein Nocken 4 angeordnet, und über diesen hinweg erstreckt sich wenigstens eine Kontaktbrücke in Form eines Schaltsteges 5, welcher durch einen axial verschieblichen Schieber 10, der mit Mitnehmern 13, 14 für den Schaltsteg 5 ausgestattet ist, axial verschieblich ist. In der einen Schaltstellung liegt der Schaltsteg 5 beiden Elektroden 1 und 2 auf, in der zweiten Schaltstellung ist der Schaltsteg 5 durch Auflaufen auf eine Schrägfläche 4a des Nockens von einer der Elektroden abgehoben.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Schaltelement mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Beim Aufbau von Niederspannungs-Schaltanlagen, überwiegend bei Energieverteilern, Schaltanlagen und Steuerungen werden zum betriebsmäßigen Ein- und Ausschalten von Nennströmen und Überlastströmen, z.B. von Transformatoren, Motoren, Kondensatoren usw. Lasttrennschalter verwendet, welche entweder in offenen Gerüsten oder in Gehäuse eingekapselt eingebaut werden. Bekannte Niederspannungs-Lasttrennschalter verwenden als Schaltbrücke zwischen fest angeordneten elektrischen Anschlußstücken üblicherweise parallel geführte Doppeltrennmesser, welche an einem der elektrischen Anschlußstücke verschwenkbar angelenkt sind. Die bekannten Konstruktionen sind verhältnismäßig raumgreifend und bestehen aus zahlreichen Einzelteilen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein insbesondere zur Verwendung als Lastschalter im Niederspannungsbereich verwendbares Schaltelement zu schaffen, welches sich durch geringen Platzbedarf und eine geringe Anzahl von Einzelteilen auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schaltelement mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement sind die elektrischen Anschlußstücke zwei stabförmige Elektroden, welche einander koaxial gegenüberliegen und durch einen dazwischen koaxial angeordneten Isolator miteinander verbunden sind. Die beiden Elektroden und der Isolator bilden gemeinsam eine kompakte konstruktive Einheit, welche als tragendes Element des Schaltelements einsetzbar ist. Der Isolator wird überbrückt durch wenigstens einen elektrisch leitenden Schaltsteg, dessen beide Kontaktstücke durch die Kraft von Federn gegen die beiden Elektroden gedrückt werden. Die Federn können ihr Widerlager am Schieber finden, welcher zum Betätigen des Schaltstegs vorgesehen ist; sind jedoch mehrere Schaltstege um die Elektroden herum angeordnet, dann kann man die Schaltstege gemeinsam durch Federringe umschließen, durch welche die Schaltstege radial gegen die Elektroden gedrückt werden. Es trägt zum einfachen und kompakten Aufbau des Schaltelements bei, dass der jeweilige Schaltsteg nicht an einer der Elektroden angelenkt, sondern lose im Zwischenraum zwischen den Elektroden und dem Schieber angeordnet ist, wobei die nötige Halterung und Führung des Schaltsteges durch das räumliche Zusammenwirken der Elektroden mit odem Schieber und den darin angeordneten Federn bewirkt wird, wozu der Schieber zweckmäßigerweise Führungsteile besitzt, zwischen denen der lose eingelegte Schaltsteg beidseits geführt und parallel zur Längsrichtung der Elektroden orientiert ist (Anspruch 10). Diese Führungsteile müssen nicht auf voller Länge des Schaltsteges beidseits neben diesem angeordnet sein,vielmehr genügt es, wenn die Führung auf einem Teil der Länge des Schaltsteges erfolgt, vorzugsweise an den beiden Enden eines jeden Schaltsteges.
  • Die Betätigung des wenigstens einen Schaltsteges erfolgt durch Axialverschiebung des Schiebers, welcher mit Mitnehmern auf die beiden Enden eines jeden Schaltstegs einwirkt. Durch die Verschiebung in Achsrichtung der Elektroden gleitet der jeweilige Schaltsteg auf den Elektroden entlang, wobei sich das eine Ende des Schaltsteges vom Isolator entfernt und das andere Ende des Schaltsteges sich auf den Isolator zubewegt, bis er sich im Nahbereich des Isolators von der ersten Elektrode löst und dadurch den vorher geschlossenen Strompfad unterbricht. Durch das Abheben des einen Kontaktstückes des Schaltsteges vom Mantel der ersten Elektrode wird ein Trennabstand zwischen den Schaltpolen hergestellt, welcher das Schaltelement zum Einsatz in Trennschaltern geeignet macht. Der Trennabstand zwischen den Schaltpolen wird zum einen durch die Länge des Isolators und den Verschiebeweg des Schiebers bestimmt, andererseits durch einen Nocken, welcher unter dem Schaltsteg auf dem Isolator angeordnet ist und eine Schrägfläche aufweist, welche dem einen, die Kontakttrennung vollführenden Ende des Schaltsteges zugewandt ist. Auf diese Schrägfläche läuft der Schaltsteg nahe seinem die Kontakttrennung ausführenden Ende auf, wodurch der Schaltsteg an diesem Ende von der ersten Elektrode abgehoben wird, wodurch eine raschere und günstigere Kontakttrennung erfolgt, als wenn der Schaltsteg lediglich ohne eire Abhebebewegung zu vollführen auf einen gleich dick wie die Elektroden ausgeführten Isolator aufgleiten würde. Natürlich darf der Nocken selbst keine elektrisch leitende Brücke zwischen den beiden Elektroden bilden. Der jeweilige Schaltsteg überbrückt nicht nur den Isolator, sondern auch den Nocken und ist deshalb in seinem Mittelteil z.B. entsprechend bogenförmig ausgebildet, sodass der Nocken unter dem Schaltsteg Platz findet, oder durch einen längsverlaufenden Einschnitt im Nocken hindurchgeführt.
  • Das erfindungsgemäße Schaltelement besteht im einfachsten Fall also nur aus den folgenden wenigen Teilen: Zwei Elektroden, ein dazwischen eingefügter Isolator, ein Nocken, der im einfachsten Fall ein Stück des Isolators sein kann, sowie wenigstens ein Schaltsteg mit den zugehörigen Kontaktstücken und Federn. Hierdurch ergibt sich ein geringer Platzbedarf sowie ein einfacher Antrieb für das Schaltelement. In der bevorzugten Verwendung für Lasttrennschalter lassen sich durch den erfindungsgemäßen Aufbau die Herstellkosten im Vergleich zu bekannten Lasttrennschaltern drastisch senken.
  • Der Schieber ist zwischen zwei Schaltstellungen hin- und her verschieblich. In der ersten Schaltstellung liegt der jeweilige Schaltsteg mit seinen beiden Kontaktstücken der Mantelfläche der beiden Elektroden auf, sodass der Strompfad zwischen den beiden Elektroden geschlossen ist. In seiner zweiten Schaltstellung ist wenigstens das eine Kontaktstück des jeweiligen Schaltsteges durch Aufschieben des Schaltsteges auf die Schrägfläche des Nockens von seiner zugehörigen Elektrode getrennt und dadurch der Strompfad unterbrochen. Das zweite Kontaktstück des Schaltsteges kann grundsätzlich auf der anderen Elektrode verbleiben. In Fällen, in denen es auf eine besonders hohe Spannungsfestigkeit des Schaltelementes ankommt, ist es jedoch auch möglich, zwischen dem bereits erwähnten Nocken und dem zweiten Kontaktstück des Schaltsteges einen weiteren Nocken unter dem Schaltsteg vorzusehen, der ebenfalls eine Schrägfläche aufweist, die demselben Ende des Schaltsteges zugewandt ist wie die Schrägfläche des ersten Nockens und bei einer Verschiebung des Schiebers zum öffnen des Schaltelements bewirkt, dass der jeweilige Schaltsteg auch mit seinem zweiten Kontaktstück von der zweiten Elektrode abhebt, sodass in der offenen Schaltstellung der Schaltsteg von beiden Elektroden abgehoben hat. Alternativ kann man die zweite Elektrode in einem Abstand von ihrem Ende mit einem verringerten Durchmesser ausbilden und die Anordnung so treffen, dass der Schaltsteg bei geschlossenem Schaltelement mit seinem zweiten Kontaktstück der zweiten Elektrode in ihrem dickeren Endabschnitt aufliegt, während zum Öffnen des Schaltelements der Schaltsteg mit seinem zweiten Kontaktstück in den angrenzenden dünneren Bereich der zweiten Elektrode verschoben wird, durch einen ihn zurückhaltenden Vorsprung am Schieber jedoch daran gehindert wird, mit diesem dünneren Bereich der zweiten Elektrode Kontakt zu machen.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Spannungsfestigkeit des Schaltelements zu erhöhen, ist dadurch gekennzeichnet, dass die andere (hier auch als "zweite Elektrode" bezeichnete) Elektrode in einem Abstand von dem zwischen den beiden Elektroden eingefügten Isolator einen elektrisch isolierenden Oberflächenbereich aufweist, auf welchem der Schaltsteg mit seinem auf dieser zweiten Elektrode Kontakt machenden Kontaktstück in der zweiten Schaltstellung aufliegt, und zwar ist der Abstand zwischen dem Isolator und dem isolierenden Oberflächenbereich der zweiten Elektrode so groß gewählt, dass der Schaltsteg im Verlauf der Verschiebebewegung des Schiebers zum Öffnen des Schaltelements mit dem isolierenden Oberflächenbereich erst Kontakt macht, nachdem der Schaltsteg von der ersten Elektrode abgehoben hat (Anspruch 2). Auf diese Weise ist ein jeder Schaltsteg in der zweiten Schaltstellung (Schalter "offen") von beiden Elektroden elektrisch isoliert, wobei auf ein Abheben des Schaltstegs von der zweiten Elektrode verzichtet wird, da sichergestellt ist, dass der Ein- und Ausschaltvorgang auf der ersten Elektrode stattfindet, während auf der zweiten Elektrode stets nur ohne Last geschaltet wird.
  • Die höhere Spannungsfestigkeit, welche dadurch erzielt wird, dass die Kontakttrennung von der zweiten Elektrode später als von der ersten Elektrode erfolgt, ist in vielen Fällen erwünscht, da es im Bereich der ersten Elektrode durch die Lichtbogeneinwirkungen u.U. zu einer Verrußung kommen kann, welche unerwünschte Kriechströme ermöglicht, wohingegen wegen des ausbleibenden Lichtbogens eine solche Verrußung im Bereich der zweiten Elektrode nicht oder nur in geringerem Ausmaß auftritt.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode abschnittweise aus unterschiedlichen, elektrisch leitfähigen Werkstoffen besteht oder mit ihnen beschichtet ist, und zwar in einem ersten, an den Isolator angrenzenden Abschnitt aus einem Werkstoff, welcher sich unter der Einwirkung eines elektrischen Schaltlichtbogens günstig verhält, und in einem an den ersten Abschnitt angrenzenden zweiten Abschnitt, welchem der Schaltsteg in der ersten Schaltstellung aufliegt, aus einem Werkstoff, welcher sich bei Dauerstrombelastung günstig verhält, insbesondere Sicherheit gegen Verschweißen bietet (Anspruch 3). Auf diese Weise ist es möglich, einerseits für die Dauerstrombelastung und andererseits für den Ausschaltvorgang jeweils optimale Kontaktwerkstoffe auszuwählen. Für den ersten Elektrodenabschnitt, auf welchem beim Öffnen des Schaltelements der Schaltlichtbogen brennt, wählt man mit Vorteil Werkstoffe wie Cu/W oder Ag/W (Anspruch 5); geeignet sind auch Ag/WC und Ag/Ni: Für den zweiten Elektrodenabschnitt wählt man mit Vorteil Werkstoffe wie z.B. Ag/C, Ag/CdO, Ag/Sn021 Ag/SnO2/In2O3, Ag/Sn02/W03 (Anspruch 4). Den Einschaltvorgang des Schaltelements bewirkt man vorzugsweise nicht auf dem ersten, sondern auf dem zweiten Elektrodenabschnitt; man erreicht dies mit Vorteil dadurch, dass die Länge des Verschiebeweges des Schiebers, die Länge des ersten, an den Isolator angrenzenden Abschnitts der ersten Elektrode sowie die Länge des den Nocken überspannenden Abschnitts des Schaltstegs derart aufeinander abgestimmt sind, dass das zum Abheben von der ersten Elektrode bestimmte, am einen Ende des Schaltstegs befestigte Kontaktstück in der ersten Schaltstellung (Fig. 4; Schalter "Ein") auf dem zweiten Abschnitt der ersten Elektrode aufliegt, in der zweiten Schaltstellung (Fig. 6; Schalter "Aus") von der ersten Elektrode abgehoben hat, und in einer Zwischenstellung auf dem ersten Abschnitt der ersten Elektrode aufliegt (Anspruch 7). Auf diese Weise wird der erste Elektrodenabschnitt nur beim Ausschaltvorgang, der zweite Elektrodenabschnitt hingegen beim Einschaltvorgang und durch Dauerstrom belastet.
  • Die koaxiale Anordnung der Elektroden und ihre Verbindung mittels des zwischengefügten Isolators ermöglicht es, den Schieber unmittelbar an den Elektroden anzubringen und während seiner Verschiebebewegung durch die Elektroden zu führen (Anspruch 11). Eine derartige Anordnung trägt maßgeblich zum kompakten Aufbau des Schaltelements bei.
  • Bei dem neuen Schaltelement lassen sich Maßnahmen zur Lichtbogenlöschung, wie sie bei Lasttrennschaltern, die zum Stand der Technik gehören, bekannt sind, in entsprechender Weise verwirklichen; so könnte man nach Bedarf eine Löschkammer mit Löschblechen vorsehen, in welche der beim Öffnen des Schaltelements entstehende Lichtbogen durch ein magnetisches Blasfeld oder mit selbsterzeugter oder fremerzeugter Druckluft hineingetrieben wird. Vorzugsweise bildet man jedoch den Schieber selbst als Schaltkammer und zugleich als Löschkammer aus (Anspruch 12). Dies ist deshalb von besonderem Vorteil, weil der Schieber ohnehin die Schaltstege aufnehmen und führen muss, sodass seine Weiterbildung zu einer geschlossenen oder weitgehend geschlossenen Kammer leicht getan ist. Insbesondere im Hinblick auf diese Ausbildung des Schiebers als Schalt- und Löschkammer sowie im Hinblick darauf, dass man zweckmäßigerweise die Elektroden selbst zur Führung des Schiebers verwendet, empfiehlt es sich, den Schieber so auszubilden, dass er die Elektroden umschließt (Anspruch 13). Die Kammerwände kann man aus einem Material herstellen, welches unter Lichtbogeneinwirkung Löschgase abgibt (Anspruch 14), wie es z.B. aus sogenannten Hartgasschaltern bekannt ist. Um einen Austritt der Löschgase aus der Schalt- und Löschkammer zu ermöglichen, ist diese vorzugsweise perforiert (Anspruch 15).
  • Die Betätigung des Schaltelements durch Verschiebung des Schiebers in Achsrichtung der Elektroden ermöglicht es ferner, durch Schlitze,welche man an jenem Ende des Schiebers, insbesondere des als Kammer ausgebildeten Schiebers vorsieht, welches dem abhebenden Ende des Schaltstegs benachbart ist, eines oder mehrere Löschbleche in axialer Richtung zwischen der einen Elektrode und dem von ihr abgehobenen Ende des Schaltsteges einzuführen und dadurch einen entstandenen Lichtbogen zu löschen (Anspruch 16). Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, zur Lichtbogenlöschung beizutragen, besteht darin, dass man jenen Mitnehmer des Schiebers, welcher auf das abhebende Ende des Schaltstegs einwirkt, in der zweiten (offenen) Schaltstellung am isolierenden Nocken anschlagen läßt; auf diese Weise wird der zwischen dem abgehobenen Ende des Schaltsteges und der Elektrode gezogene Lichtbogen zwischen dem Nocken und dem an ihm anschlagenden Mitnehmer des Schiebers eingeschnürt. Auch in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der Schieber als Schaltkammer ausgebildet ist, weil dann der Lichtbogen gehindert ist, über den Schieber hinweg erneut überzuschlagen auf jene Elektrode, von welcher der jeweilige Schaltkontakt abgehoben hat.
  • Die beiden Schaltstellungen des Schaltelements werden zweckmäßigerweise dadurch definiert, dass der Schieber jeweils mittelbar oder unmittelbar am Nocken, welcher zwischen den Elektroden angeordnet ist, anschlägt. In der Schaltstellung "offen" löst man dies zweckmäßigerweise - wie erwähnt - so, dass der Schieber mit seinem Mitnehmer, welcher das abhebende Ende des Schaltsteges mitnimmt, am Nocken anschlägt. In der Schaltstellung "geschlossen" löst man dies zweckmäßigerweise dadurch, dass man den Schaltsteg am gegenüberliegenden Ende des Nockens anschlagen läßt; dadurch wird auch der Verschiebeweg des Schiebers begrenzt, weil dieser wiederum am Schaltsteg anschlägt.
  • Um eine gewisse Arretierung des Schaltelements in seiner offenen Schaltstellung zu bewirken, versieht man den Nocken vorzugsweise mit einer zweiten Schrägfläche, welche nicht jenem Ende des Schaltsteges zugekehrt ist, welchem auch die erste Schrägfläche zugekehrt ist, sondern welche dem gegenüberliegenden Ende des Schaltsteges zugekehrt ist (Anspruch 17). Diese zweite Schrägfläche stellt zusammen mit der ersten Schrägfläche ein im Längsschnitt satteldachförmiges Gebilde dar, dessen Spitze so angeordnet ist, dass der Schaltsteg in der offenen Schaltstellung mit einem Vorsprung an seiner Unterseite über die Spitze hinweg gewandert ist und nun der zweiten Schrägfläche aufliegt. Die Steigungen der beiden Schrägflächen und das Krümmungsmaß im Übergangsbereich zwischen den beiden Schrägflächen bestimmt sich nach den vorgebbaren Schalt-und Stellkräften. Der erwähnte Vorsprung an der Unterseite des Schaltsteges ist vorzugsweise jenes Teil, mit welchem der Schaltsteg auch auf der ersten Schrägfläche des Nockens entlanggleitet, sodaß jenes Ende des Schaltsteges, welches von der einen Elektrode abhebt, nach dem Abheben vollständig in Luft bleibt.
  • Anstelle einer zweiten Schrägfläche könnte man an der Spitze des Nockens auch eine flache Mulde vorsehen, in welche der Schaltsteg in der offenen Schaltstellung mit einem an seiner Unterseite vorgesehenen Vorsprung einrastet.
  • Das erfindungsgemäße Schaltelement eignet sich auch für mehrpolige Ausführungen und enthält dann mehrere achsparallel nebeneinander angeordnete Schaltstege, welche durch ein- und -denselben Schieber verschoben werden (Anspruch 18). Dabei könnten die Schaltstege grundsätzlich nebeneinander in einer Ebene angeordnet werden und dabei zwei entsprechend breit ausgebildeten, flachen Elektroden aufliegen; vorzugsweise werden jedoch die mehreren Schaltstege kranzartig um die Elektroden herum angeordnet (Anspruch 19), und zwar insbesondere in einer Anordnung, welche in bezug auf die Achse der Elektroden symmetrisch ist. Den Schieber bildet man in diesem Fall zweckmäßigerweise als Hülse aus, welche die Elektroden konzentrisch umgibt und sämtliche Schaltstege umfaßt (Anspruch 20). Diese Hülse kann an ihren Enden offen oder unter Bildung einer Schaltkammer geschlossen oder überwiegend geschlossen sein, was zu den weiter oben bereits erwähnten Vorteilen führt. Bei einer solchen kranzartigen, insbesondere konzentrischen Anordnung der Schaltstege um die Elektroden herum kann man'radial wirkende Federringe zum Andrücken der Schaltstege an die Elektroden verwenden, und zwar zweckmäßigerweise zwei Federringe, von denen der eine die Schaltstege mit ihren einen Enden und der andere die Schaltstege mit ihren anderen Enden gegen die Elektroden preßt. Um das Öffnen des Schaltelements nicht zu stark zu behindern, sollten keine metallische Federringe verwendet werden, sondern solche aus elastomerem Werkstoff, deren Rückstellkraft beim Abheben der Schaltstege von der Elektrodenoberfläche nur mäßig anwächst. Alternativ kann man auch radial angeordnete Wendelfedern verwenden, welche sich mit ihrem einen Ende auf der Oberseite der Schaltstege und mit ihrem anderen Ende an der gegenüberliegenden Wand des als Hülse ausgebildeten Schiebers abstützen und seitlich zwischen sich radial in der Hülse erstreckenden Führungswänden geführt sind. An der Aufsetzstelle der Wendelfedern besitzen die Schaltstege zweckmäßigerweise radial abstehende Vorsprünge, welche in die Wendelfedern eintauchen und verhindern, dass diese auf den Schaltstegen verrutschen.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung der nötigen Kontaktschließkraft besteht darin, dass man für jeden Schaltsteg eine Blattfeder vorsieht, welche in radialer Richtung auf das abhebende Ende des Schaltsteges einwirkt (Anspruch 21). Ist ein Kranz von Schaltstegen vorgesehen, sieht man entsprechend auch einen Kranz von Blattfedern vor. Vorzugsweise ordnet man die eine oder mehrere Blattfeder(n) unverschieblich an, indem man sie mit ihrem einen Ende auf jener Elektrode festlegt, gegen welche ihr anderes Ende den jeweiligen Schaltsteg andrückt; dieses andere Ende der Blattfeder ist zweckmäßigerweise derart abgebogen, dass es schräg von der Elektrode fortweist (Anspruch 22) - bei einem Kranz von Blattfedern erhält dieser dadurch eine sich tulpenförmig erweiternde Gestalt - und man läßt die Blattfeder(n) vor dem Nocken in solcher Lage enden, dass sie den jeweiligen Schaltsteg während der Öffnungsbewegung des Schaltelements freigeben, bevor er durch das Aufgleiten auf den Nocken von der Elektrode abhebt; auf diese Weise wird das Abheben des Schaltstegs durch die Blattfeder nicht behindert, gleichwohl aber eine hinreichende Kontaktschließkraft gewährleistet. Der Schieber kann dabei zur Führung und Stützung der Blattfeder(n) herangezogen werden, wobei die Gestalt der Blattfeder(n) zusätzlich so auf den Schieber abgestimmt sein kann, dass bei der öffnungsbewegung des Schaltelements der Schieber die Blattfeder(n) anhebt und dadurch den jeweiligen Schaltsteg entlastet.
  • Bei Verwendung mehrerer, die Elektroden kranzförmig umgebender Schaltstege bildet man die Nocken zweckmäßigerweise als Ring aus, welcher den Isolator umgibt oder Teil des Isolators ist (Anspruch 23).
  • Die Anordnung mehrerer Schaltstege im erfindungsgemäßen Schaltelement ermöglicht nicht nur eine Aufteilung der zu schaltenden Ströme auf mehrere parallele Strompfade, sondern ermöglicht es auch, mehrere parallel führende Stromwege gleichzeitig zu trennen oder in einem Stromweg eine Mehrfachtrennung vorzunehmen. Zu diesem Zweck unterteilt man die Elektroden in axial verlaufende, gegeneinander isolierte Segmente, die den Schaltstegen nebeneinander liegende Oberflächenbereiche darbieten (Anspruch 25). Wenn man die beiden Elektroden in gleicher Weise unterteilt und so orientiert, dass die Segmente paarweise miteinander fluchten, und wenn man auf jedem solchen Paar miteinander fluchtender Segmente wenigstens einen Schaltsteg anordnet, dann hat man einen Mehrphasenschalter, bei Unterteilung in je drei Segmente z.B. einen Dreiphasenschalter. Wenn man hingegen z.B. in dieser Weise dreifach unterteilte Elektroden so orientiert, dass die Mittellinien der Segmente der einen Elektrode mit den Trennflächen zwischen den Segmenten der anderen Elektrode fluchten, und wenn man auf einer solchen Anordnung insgesamt fünf Schaltstege in der Weise anordnet, dass zwei von einem Segment der einen Elektrode ausgehende Schaltstege auf zwei benachbarten Segmenten der gegenüberliegenden Elektrode enden, dann erhält man einen mäanderförmig zwischen den Elektroden hin und her führenden Strompfad mit fünf hintereinander liegenden Unterbrechungsstellen. Die Anordnung mehrerer Schaltstege kranzförmig um die Elektroden herum hat den weiteren Vorteil, dass man ein Bündel paralleler Strompfade erhält, welches bei übereinstimmender Stromrichtung infolge der elektrodynamischen Stromkräfte zu einer Kontaktdruckerhöhung führt, weil sich parallele elektrische Leiter, die in gleicher Richtung stromdurchflossen sind, gegenseitig anziehen. Dieser Effekt kann verstärkt werden, wenn man unter dem Kranz aus Schaltstegen einen ferromagnetischen Ring, insbesondere aus Weicheisen, und diesem gegenüberliegend über jedem Schaltsteg ein im Querschnitt U-förmiges, ferromagnetisches Teil anordnet, dessen beide Schenkel beidseits des jeweiligen Schaltstegs liegend gegen den Ring gerichtet sind (Anspruch 26). Die dadurch bewirkte magnetische Verstärkung der Kontaktschließkraft verringert die Prellneigung der Kontakte beim Schließen und ist geeignet, ein elektromagnetisches Abheben der Kontakte bei Kurzschlußströmen zu verhindern.
  • Das erfindungsgemäße Schaltelement ermöglicht auf einfache Weise die Anordnung von Vor- und Hauptkontakten, was für seine Verwendung in Lasttrennschaltern von Vorteil ist. Dazu geht man aus von einer Anordnung mit mehreren nebeneinander angeordneten Schaltstegen und stimmt diese in Gestalt und Anordnung auf die Mitnehmer am Schieber und auf den Nocken derart ab, dass beim Verschieben des Schiebers zum öffnen des Schaltelements wenigstens einer der Schaltstege später von der einen Elektrode abhebt als die anderen (Anspruch 27); beim Schließen des Schaltelements schließt dieser Schaltsteg vor den übrigen Schaltstegen. Das an diesem Schaltsteg angebrachte, abhebende Kontaktstück kann man als Vorkontakt verwenden und aus entsprechend abbrandfestem Werkstoff herstellen. Das Nacheilen eines Schaltsteges beim Öffnen des Schalters kann man z.B. dadurch erreichen, dass man den Bereich des Schaltsteges, der auf die Schrägfläche des Nockens hinaufgleiten soll, in etwas größerer Entfernung vor der Schrägfläche des Nockens anordnet als bei den übrigen Schaltstegen, sodass er beim öffnen des Schalters die Schrägfläche des Nockens später erreicht als die übrigen Schaltstege.
  • Die Fähigkeit erfindungsgemäßer Schaltelemente zur Lichtbogenlöschung läßt sich dadurch noch verbessern, dass man jene erste Elektrode, von welcher der 'Schaltsteg mit seinem einen Kontaktstück beim Öffnen des Schaltelements abhebt, in ihrem an den Isolator angrenzenden Abschnitt aus einem Verbundwerkstoff herstellt oder mit einem solchen Verbundwerkstoff beschichtet, welcher neben einem Metall, mit guter elektrischer Leitfähigkeit auch eine oder mehrere Substanzen enthält, welche unter Lichtbogeneinwirkung Gase freisetzen, die die Lichtbogenlöschung begünstigen.
  • Derartige Verbundwerkstoffe sind z.B. in der US-PS 4 011 426, in der DE-26 47 822 A1, der DE-16 65 019A1 sowie in der älteren, aber nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE-33 12 852 A1 beschrieben.
  • Die beanspruchte Verwendung eines solchen Verbundwerkstoffes mit elektrischer Leitfähigkeit sowie mit lichtbogenlöschenden Eigenschaften in dem erfindungsgemäßen Schaltelement hat den Vorteil, dass der Lichtbogen, der beim Abheben eines Schaltsteges zwischen diesem und der ersten Elektrode gezogen wird, unmittelbar auf einem Werkstoff mit lichtbogenlöschenden Eigenschaften brennt und zur Löschung nicht - wie sonst üblich- in eine gesonderte Löscheinrichtung hineingetrieben werden muss. In der Vielzahl von Anwendungen, in denen die Verwendung eines Abschnitts mit lichtbogenlöschenden Eigenschaften auf der ersten Elektrode zur Löschung des Schaltlichtbogens ausreicht, wird durch diese Maßnahme deshalb eine erhebliche Vereinfachung des Schaltelements und in weiterer Folge ein sehr kompakter Aufbau des Schaltelements erreicht.
  • Eine mit lichtbogenlöschendem Werkstoff ausgerüstete Elektrode kann grundsätzlich verwendet werden bei allen vorstehend beschriebenen und beanspruchten Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Schaltelements. Insbesondere kann die lichtbogenlöschende Wirkung des eingesetzten Verbundwerkstoffes ergänzt werden durch Ausbildung des Schiebers oder von Teilen des Schiebers aus Werkstoffen, welche unter Einwirkung des Lichtbogens weitere lichtbogenlöschende Gase abspalten. Bei nicht zu hohen Strombelastungen kann das Einschalten des Schaltelements unmittelbar durch Kontaktgabe auf dem Verbundwerkstoff mit den lichtbogenlöschenden Substanzen erfolgen. Da jedoch die Strombelastbarkeit eines solchen Verbundwerkstoffs nicht so hoch ist wie die von klassischen Kontaktwerkstoffen mit guter elektrischer Leitfähigkeit, stimmt man bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement die Länge des Verschiebeweges des Schiebers, die Länge des Abschnittes aus bzw. mit dem Verbundwerkstoff sowie die Länge des den Nocken überspannenden Abschnitts des Schaltsteges vorzugsweise derart aufeinander ab, dass das zum Abheben von der ersten Elektrode bestimmte, am einen Ende des Schaltstegs befestigte Kontaktstück in der ersten Schaltstellung (Schalter "Ein") auf dem keine lichtbogenlöschende Substanzen enthaltenden zweiten Abschnitt der ersten Elektrode aufliegt, in der zweiten Schaltstellung (Schalter "Aus") von der ersten Elektrode abgehoben hat und in einer Zwischenstellung dem Abschnitt aus bzw. mit dem Verbundwerkstoff aufliegt (Anspruch 7). Auf diese Weise wird der Verbundwerkstoff nicht mit Dauerstrom belastet, sondern nur während der Schaltvorgänge.
  • Um die Schaltstege so kurz wie möglich zu halten, ist der Nocken, welcher den Schaltsteg abhebt, vorzugsweise nicht fest, sondern zwischen zwei festen Anschlägen axial verschieblich auf dem Isolator angeordnet (Anspruch 8). Der mittlere Abschnitt des Schaltstegs, welcher den Nocken überspannt, braucht deshalb kaum länger zu sein als der Nocken selbst, und dies begünstigt eine kompakte Bauweise des Schaltelements. Die Länge und der Verschiebeweg des Nockens und die Länge des Elektrodenabschnittes, welcher aus dem Verbundwerkstoff besteht bzw. mit dem Verbundwerkstoff beschichtet ist, stimmt man mit Vorteil in der Weise aufeinander ab, dass der Nocken in der Schaltstellung "Ein" den ersten Abschnitt der ersten Elektrode, welcher den Verbundwerkstoff enthält, abdeckt (Anspruch 9). Dies hat zur Folge, dass der Verbundwerkstoff bei geschlossenem Schaltelement in erwünschter Weise an der Abgabe von lichtbogenlöschenden Gasen gehindert ist. Wenn bei einem derart weitergebildeten Schaltelement der Schieber zum Zwecke des Öffnens des Schaltelements verschoben wird, dann läuft ein jeder vom Schieber mitgenommene Schaltsteg gegen die eine Schrägfläche des Nockens und verschiebt den Nocken, bis dieser an dem gegenüberliegenden, seinen Verschiebeweg begrenzenden Anschlag angelangt ist; während dieser Verschiebebewegung des Nockens kann jenes Kontaktstück am Schaltsteg, welches von der ersten Elektrode abheben soll, auf den Abschnitt mit dem Verbundwerkstoff aufgleiten, welcher durch das Verschieben des Nockens freigelegt wurde. Erst wenn der Nocken am Ende seines Verschiebeweges angekommen ist, beginnt sich der Schaltsteg durch Aufgleiten entlang der Schrägfläche des Nockens von dem Elektrodenabschnitt mit dem Verbundwerkstoff zu trennen und ein etwa gezogener Lichtbogen brennt in erwünschter Weise auf dem Verbundwerkstoff mit den lichtbogenlöschenden Eigenschaften.
  • Beim Wiedereinschalten des Schaltelements wird der Nocken von dem Schaltsteg in die entgegengesetzte Richtung mitgenommen bis in seine andere Endstellung. Will man sicherstellen, dass beim Schließen des Schaltelementes die Kontaktgabe nicht auf dem Verbundwerkstoff mit den lichtbogenlöschenden Substanzen erfolgt, sondern auf dem daran anschließenden, keine lichtbogenlöschenden Substanzen enthaltenden, gut leitenden Elektrodenabschnitt, muss man Maßnahmen ergreifen, die verhindern, dass sich der jeweilige Schaltsteg während der Einschaltbewegung an der Schrägfläche des Nockens, welche dem abgehobenen Schaltkontaktstück zugekehrt ist, auf die erste Elektrode zu herabbewegt, bevor der Nokken seine Endstellung erreicht hat, in welcher er den ersten Abschnitt der ersten Elektrode, welcher aus dem Verbundwerkstoff besteht, abdeckt. Man erreicht dies z.B. ganz einfach durch eine Ausbildung des Nockens mit zwei Schrägflächen, die den beiden Enden des Schaltsteges zugewandt sind.
  • Eine derartige Ausbildung des Nockens ist weiter vorn bereits beschrieben und beansprucht. Durch passende Bemessung des Nockens und der Verschiebewege sorgt man dafür, dass der Schaltsteg mit einem Vorsprung, mit welchem er über den Nocken hinweggleitet, mit Erreichen der Schaltstellung "Aus" über die Spitze des Nockens hinwegbewegt ist und sich in einer Raststellung befindet, die es erlaubt, den Nocken mit abgehobenem Schaltsteg in seine Ausgangslage, in der er den Abschnitt mit dem lichtbogenlöschenden Verbundwerkstoff abdeckt, zurückzubewegen.
  • Wählt man eine Ausführung des Schaltelements mit zylindrischen Elektroden und einem die Elektroden umschließenden Schieber mit Führungsteilen zur seitlichen Führung des bzw. der Schaltstege(s), dann bietet sich die Möglichkeit, den Schieber um die Längsachse der Elektroden drehbar anzuordnen. Mit dem Schieber drehen sich dann auch die Schaltstege entsprechend um die Längsachse der Elektroden herum. Dies kann man mit Vorteil dazu benutzen, um einen möglichst gleichmässigen Abbrand des Verbundwerkstoffs mit den lichtbogenlöschenden Substanzen zu erzielen. Derartige Verbundwerkstoffe sind nämlich weniger abbrandfest als reine Metalle und deshalb ist es wünschenswert, die Schaltlichtbögen nicht ständig auf derselben Stelle des Abschnitts mit dem lichtbogenlöschenden Verbundwerkstoff brennen zu lassen, sondern die Fußpunkte der Lichtbögen schrittweise zu anderen Stellen hin zu verschieben, was mit einem drehbaren Schieber gelingt. Vorzugsweise koppelt man den Schieber in der Weise mit Getriebeelementen, dass bei jedem Ausschaltvorgang mit der Axialverschiebung des Schiebers zugleich eine Drehung des Schiebers um einen vorbestimmten Winkel erfolgt. Getriebeelemente, mit denen solche gekoppelten Bewegungen durchführbar sind, sind Stand der Technik.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
    • Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Schaltelement in geschlossenem Zustand,
    • Figur 2 zeigt dasselbe Schaltelement im Längsschnitt, jedoch in geöffneter Schaltstellung,.
    • Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch das Schaltelement in geschlossener Schaltstellung gemäß Schnittlinie III-III in Fig. 1,
    • Figur 4 zeigt einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1 durch ein zweites Schaltelement,
    • Figur 5 zeigt einen Längsschnitt durch das Schaltelement aus Fig. 4, jedoch in einer Zwischenstellung des Schiebers,
    • Figur 6 zeigt einen Längsschnitt entsprechend Fig. 2 durch das zweite Schaltelement,
    • Figur 7 zeigt einen Längsschnitt entsprechend Fig. 4 durch ein drittes Schaltelement entlang der Schnittlinie VII-VII in Fig. 8,
    • Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch das dritte Schaltelement, und zwar entlang der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 7,
    • Figur 9 zeigt einen Längsschnitt entsprechend Fig. 5 durch das dritte Schaltelement, und
    • Figur 10 zeigt einen Längsschnitt entsprechend Fig. 6 durch das dritte Schaltelement.
  • In den verschiedenen Ausführungsbeispielen sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.
  • Das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Schaltelement eignet sich insbesondere zur Verwendung als Lasttrennschalter in Niederspannungsschaltgeräten. Es besteht aus zwei zylindrischen Elektroden 1 und 2 von übereinstimmendem Durchmesser, die durch einen zylindrischen Isolator 3 von etwas geringerem Durchmesser starr miteinander verbunden sind. Auf dem Isolator ist ein Ring 4 angeordnet, der an seiner Peripherie zwei ringförmige Schrägflächen 4a und 4b aufweist, von denen die eine Schrägfläche 4a der ersten Elektrode 1 und die andere Schrägfläche 4b der zweiten Elektrode 2 zugewandt ist. Im Bereich seiner größten Ausdehnung besitzt der Ring 4, der ebenfalls aus isolierendem Werkstoff besteht, einen Durchmesser, der ungefähr doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Elektroden 1 und 2. Die Anordnung aus den Elektroden 1 und 2, dem Isolator 3 und dem Ring 4 ist umgeben von einem Kranz aus vier Schaltstegen 5, welche untereinander gleich ausgebildet sind, in gleichen Abständen am Umfang der Elektroden 1 und 2 verteilt sind und nahe ihren beiden Enden 5a und 5b jeweils ein Kontaktstück 6a bzw. 6b tragen. Die Kontaktstücke 6a und 6b liegen bei geschlossenem Schalter der Mantelfläche beider Elektroden 1 und 2 an (Fig. 1).
  • Die Schaltstege 5 besitzen in ihrem mittleren Bereich eine Ausbuchtung 5c, unter welcher der Ring 4 angeordnet ist. Die Anlage der Schaltstege 5 an den Elektroden 1 und 2 wird gewährleistet durch zwei Schlauchringe 7 und 8 aus elastomerem Werkstoff, welche den Kranz aus Schaltstegen 5 an zwei verschiedenen-Stellen umschließen, und zwar in der Nähe der Kontaktstücke 6a und 6b, und mit radialer Kraft auf die Schaltstege 5 einwirken. Der eine Schlauchring 7 befindet sich auf achsparallelen Abschnitten der Schaltstege 5 und bedarf dort keiner weiteren Stützung, derandere Schlauchring 8 dagegen befindet sich auf schräg zur Achsrichtung verlaufenden, über der Schrägfläche 4a des Rings 4 liegenden Abschnitten der Schaltstege 5 und ist deshalb durch Vorsprünge 9 auf ihrer Oberseite unterstützt, welche verhindern, dass der Ring 8 über die schrägen Abschnitte der Schaltstege 5 hinabrutscht.
  • Auf den Elektroden 1 und 2 ist eine Hülse 10 axial verschieblich angeordnet. Diese Hülse 10 umschließt den Kranz aus den vier Schaltstegen 5 und besitzt am Umfang verteilt, und zwar in 90°-Stellung zueinander entsprechend der Anordnung der Schaltstege 5, achsparallele Wände 11 und 12, welche paarweise mit Abstand zueinander angeordnet sind und die einzelnen Schaltstege 5 an deren beiden Enden 5a und 5b mit wenig seitlichem Spiel zwischen sich aufnehmen und dadurch während der Schaltbewegung führen und auch sonst in Längsrichtung der Elektroden 1 und 2 orientiert halten. Die quer zur Achsrichtung verlaufenden Endflächen der Wände 11 und 12 dienen ferner als Mitnehmer für den Schlauchring 8 während der öffnungsbewegung bzw. für den Schlauchring 7 während der Schließbewegung des Schaltelements. Zweckmäßigerweise ist der Mantel der Hülse 10 in Bezug auf die Längsachse der Elektroden 1 und 2 rotationssymmetrisch aufgebaut.
  • Bei einer Verschiebung der Hülse 10 nimmt diese die Stege 5 mit. Der Mitnehmer für das eine Ende 5a der Schaltstege wird gebildet durch eine im Innern der Hülse 10 ausgebildete, sich darin nahe dem Ende der Hülse radial und axial erstreckende Wand 13; der Mitnehmer für das gegenüberliegende Ende 5b der Schaltstege wird gebildet durch die gegenüberliegende Endwand 14 der Hülse.
  • Zum Öffnen des Schaltelements verschiebt man die Hülse 10 in Richtung des Pfeils 15. Die Mitnehmer 13 der Hülse 10 wirken dabei auf die Enden 5a der Schaltstege ein und nehmen diese mit. An der Unterseite der Schaltstege 5 angeordnete gerundete Vorsprünge 16, welche sich nahe bei den Vorsprüngen 9 befinden, treffen bei dieser Verschiebebewegung - ausgehend von der in Fig. 1 gezeichneten Schaltstellung "Ein" - auf die Schrägfläche 4a des Ringes 4 auf und gleiten an dieser Schrägfläche 4a entlang, wodurch die Kontaktstücke 6a an den Enden 5a der Schaltstege gezwungen werden, von der ersten Elektrode 1 abzuheben. Der Ring 4 hat demnach die Aufgabe eines Abhebenockens für die vier Schaltstege 5. Bei fortwährendem Verschieben der Hülse 10 in Richtung des Pfeils 15 erreicht der Vorsprung 16 jene Stelle 4c des Ringes 4, wo dessen Durchmesser am größten ist. Der Vorsprung 16 überschreitet diese Stelle 4c und gleitet ein kleines Stück weit an der anschließenden Schrägfläche 4b abwärts, bis die Bewegung durch das Anschlagen des Mitnehmers 13 an einer ihm entgegengerichteten Bundfläche 17 des Nockens, welche sich über die Peripherie der ersten Elektrode 1 erhebt, endet. Diese Stellung ist in Fig. 2 dargestellt. In ihr sind die Schaltstege 5 infolge des Überschreitens der Stelle 4c des Rings 4 mit dem größten Durchmesser durch die Vorsprünge 16 in der "offen"-Stellung arretiert und zugleich ist der Endabschnitt der ersten Elektrode 1 durch das Anschlagen des Mitnehmers 13 am Ring 4 abgedeckt und damit ein Lichtbogen, welcher zwischen dem Kontaktstück 6a am Ende 5a eines jeden Steges und der ersten Elektrode 1 brennen konnte, abgeschnürt und zum Erlöschen gezwungen; ein Überspringen des Lichtbogens auf einen anderen Bereich der ersten Elektrode 1 ist ausgeschlossen, weil die Hülse 10 als geschlossene Schaltkammer ausgebildet ist.
  • Zum Schließen des Schaltelements wird dessen Hülse 10 entgegen der Richtung des Pfeils 15 verschoben, wobei sich die Vorsprünge 16 der Schaltstege 5 erneut über die Stelle 4c des Ringes 4 mit dem größten Durchmesser hinwegbewegen und an dessen Schrägfläche 4a hinabgleiten, bis die Kontaktstücke 6 an den Enden 5a der Schaltstege wieder Kontakt mit der ersten Elektrode 1 machen. Die Verschiebebewegung endet, wenn die Schaltstege 5 an der zweiten Schrägfläche 4b des Ringes 4 anschlagen.
  • Die Hülse 10 stattet man vorzugsweise in jenem Bereich, in welchem die abhebenden Kontaktstücke 6a angeordnet sind, mit Wänden aus einem Material aus, welches unter Lichtbogeneinwirkung lichtbogenlöschende Gase abzuspalten vermag.
  • Figur 3 zeigt, dass am Schieber 10 ein Befestigungsflansch mit Bohrungen 22 angeformt ist, mit welchen sich das Schaltelement an einer Montageplatte befestigen läßt.
  • Der Querschnitt durch das Schaltelement entlang Linie III-III ist - mit Ausnahme der Lage einer axialen Montagebohrung 25 in der ersten Elektrode 1 - für das erste und zweite Ausführungsbeispiel gleich, sodass Fig. 3 für beide gültig ist.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten darin, dass der Ring 4 auf dem Isolator 3 in Richtung der Längsachse der Elektroden 1 und 2 verschiebbar angeordnet ist. Zu diesem Zweck ist er mit einer zentralen Bohrung versehen, welche sich in einen Abschnitt 21 mit größerem, mit dem Durchmesser des ersten, dem Isolator 3 benachbarten Abschnitt 18 der ersten Elektrode 1 übereinstimmenden Durchmesser und in einen zweiten Abschnitt mit geringerem, mit dem Durchmesser des Isolators 3 übereinstimmenden Durchmesser unterteilt. Die Differenz der Länge des Isolators 3 und der kleineren Länge des engeren Abschnitts der Bohrung des Rings 4 ist dessen maxialer Verschiebeweg.
  • Die Länge des Abschnitts 21 der Bohrung des Rings 4 stimmt überein mit der Länge des ersten Abschnitts 18 der ersten Elektrode 1, in welchem sich ein unter Lichtbogeneinwirkung günstig verhaltender Werkstoff wie Ag/W oder Cu/W oder ein Verbundwerkstoff, welcher unter Lichtbogeneinwirkung Löschgase freisetzt, befindet.
  • Zum Öffnen des Schaltelements verschiebt man die Hülse 10 in Richtung des Pfeils 15. Die Mitnehmer 13 der Hülse wirken dabei auf die Enden 5a der Schaltstege ein und nehmen diese mit. An der Unterseite der Schaltstege 5 angeordnete gerundete Vorsprünge 16, welche sich nahe bei den Vorsprüngen 9 befinden, treffen bei dieser Verschiebebewegung - ausgehend von der in Fig. 4 gezeichneten Schaltstellung "Ein" - auf die Schrägfläche 4a des Ringes 4 auf. Sie gleiten jedoch zunächst nicht auf der Schrägfläche 4a aufwärts, sondern verschieben zuerst den Ring 4, bis dieser an eine als Anschlag dienende Bundfläche 19 am Ende der zweiten Elektrode 2 anschlägt. Bei dieser Verschiebebewegung legt der Ring 4 den Abschnitt 18 der ersten Elektrode 1 frei, welcher an den Isolator 3 anschließt und aus einem sich unter Lichtbogeneinwirkung günstig verhaltenden elektrischen Kontaktwerkstoff oder aus einem unter Lichtbogeneinwirkung Löschgase freisetzenden Verbundwerkstoff besteht.
  • Ist der Ring 4 jedoch am Anschlag 19 angelangt (Fig. 5), gleiten die Vorsprünge 9 der Schaltstege 5 anschließend an der Schrägfläche 4a entlang, wodurch die Kontaktstücke 6a an den Enden 5a der Schaltstege gezwungen werden, von der ersten Elektrode 1 abzuheben. Der Vorsprung 16 überschreitet diese Stelle 4c und gleitet ein kleines Stück weit an der anschließenden Schrägfläche 4b abwärts, bis die Bewegung durch das Anschlagen des Mitnehmers 13 an einer ihm entgegengerichteten Bundfläche 17 des Nockens 4, welche sich über die Peripherie der ersten Elektrode 1 erhebt, endet. Diese Stellung ist in Fig. 6 dargestellt. In ihr sind die Schaltstege 5 infolge des Überschreitens der Stelle 4c des Rings 4 mit dem größten Durchmesser durch die Vorsprünge 16 in der "Offen"-Stellung arretiert und zugleich ist .der Endabschnitt 18 der ersten Elektrode 1 durch das Anschlagen des Mitnehmers 13 am Ring 4 abgedeckt und damit ein Lichtbogen, welcher zwischen dem Kontaktstück 6a am Ende 5a eines jeden Steges und der ersten Elektrode 1 brennen könnte, abgeschnürt und zum Erlöschen gezwungen; ein Überspringen des Lichtbogens auf einen anderen Bereich der ersten Elektrode 1 ist ausgeschlossen, weil die Hülse 10 als geschlossene Schaltkammer ausgebildet ist.
  • Enthält die erste Elektrode 1 in ihrem Abschnitt 18 einen Werkstoff, welcher unter Lichtbogeneinwirkung Löschgase freisetzt, dann wird ein beim Abheben der Kontaktstücke 6a gezogener Lichtbogen sehr rasch gelöscht werden, denn anders als bei bekannten Lasttrennschaltern muss der Lichtbogen nicht erst in eine Löscheinrichtung hineingetrieben werden, sondern die Löscheinrichtung, die hier der Elektrodenabschnitt 18 ist, wird durch die Verschiebebewegung zu den Kontaktstücken 6a hingeführt und befindet sich bereits am Ort der Lichtbogenfußpunkte, wenn die Kontaktstücke 6a abheben. Die Lichtbogenlöschung kann deshalb rascher als bei bekannten Schaltern erfolgen, sofern man für eine hinreichend rasche Öffnung des Schaltelements sorgt, z.B. mittels eines Sprungfedermechanismus.
  • Zum Schließen des Schaltelements wird dessen Hülse 10 entgegen der Richtung des Pfeils 15 verschoben, wobei die Vorsprünge 16 der Schaltstege 5 zunächst den Ring 4 entgegen der Richtung des Pfeils 15 mitnehmen, bis er an der Bundfläche 20 des ersten Abschnitts 18 der ersten Elektrode 1 anschlägt, und erst danach, wenn der Ring 4 diesen ersten Abschnitt 18 bereits abgedeckt hat, bewegen sich die Vorsprünge 16 der Schaltstege 5 erneut über die Stelle 4c des Ringes 4 mit dem größten Durchmesser hinweg und gleiten an dessen Schrägfläche 4a hinab, bis die Kontaktstücke 6a an den Enden 5a der Schaltstege wieder Kontakt mit dem an den ersten Abschnitt 18 anschließenden zweiten Abschnitt 23 der ersten Elektrode 1 machen, dessen Werkstoff danach ausgewählt ist, dass er für Dauerstrombelastung gut geeignet ist und geringen übergangswiderstand sowie geringe Erwärmung zeigt.
  • Geeignete Werkstoffe sind die Verbundwerkstoffe Ag/CdO, Ag/Sn02, Ag/SnO2/In2O3, Ag/SnO2/WO3 und Ag/C und dergl.. Die Verschiebebewegung endet, wenn die Schaltstege 5 an der zweiten Schrägfläche 4b des Ringes 4 anschlagen.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel noch darin, dass auf der zweiten Elektrode 2 in einigem Abstand von dem Isolator 3 eine elektrisch isolierende Hülse 24 befestigt ist, welche denselben Aussendurchmesser aufweistwie die zweite Elektrode 2 auf ihrer verbleibenden Länge. Auf diese Hülse 24 werden die Kontaktstücke 6b während des Öffnens des Schaltelements aufgeschoben, nachdem die gegenüberliegenden Kontaktstücke 6a von der ersten Elektrode 1 abgehoben haben. Die isolierende Hülse 24 erhöht die Spannungsfestigkeit des geöffneten Schaltelements.
  • Eine solche isolierende Hülse 24 läßt sich in gleicher Weise beim ersten Ausführungsbeispiel des Schaltelements (Fig. 1 und 2) auf der dortigen zweiten Elektrode 2 anordnen.
  • Das in den Figuren 7 bis 10 dargestellte dritte Schaltelement besteht wie das zweite Schaltelement aus zwei zylindrischen Elektroden 1 und 2, welche an ihren beiden einander benachbarten Enden auf eine bestimmte Länge einen übereinstimmenden Durchmesser besitzen und durch einen zylindrischen Isolator 3 starr miteinander verbunden sind, welcher auf einem Teil seiner Länge zwischen den beiden Elektroden 1 und 2 einen etwas geringeren Durchmesser als diese hat. Auf dem Isolator 3 ist ein axial verschiebbarer Ring 4 angeordnet, welcher an seinem Umfang verteilt vier Nockenpaare 4' trägt, wobei die zu einem Paar zusammengefaßten Nocken 4' parallel mit Abstand zueinander verlaufen und jeweils einen von vier Schaltstegen 5', 5" zwischen sich aufnehmen. Die Nocken 4' sind gleich ausgebildet und jeweils durch eine der ersten Elektrode 1 zugewandte Schrägfläche 4a und eine der zweiten Elektrode 2 zugewandte Schrägfläche 4b begrenzt.
  • Der Ring 4 besteht insgesamt aus isolierendem Werkstoff und ist über eine vorbestimmte Länge in Richtung der Längsachse der Elektroden verschiebbar. Zu diesem Zweck ist seine zentrale Bohrung in zwei äußere Abschnitte 21, deren Durchmesser mit dem Durchmesser der angrenzenden Elektroden 1 und 2 übereinstimmt, und einen mittleren Abschnitt mit kleinerem, mit dem kleineren Durchmesser des Isolators 3 übereinstimmenden Durchmesser unterteilt. Der Verschiebeweg des Ringes 4 wird einmal begrenzt durch das Ende der ersten Elektrode 1 und zum andern durch die gegenüberliegende Bundfläche 19 des Isolators 3.
  • Die erste Elektrode 1 besitzt einen ersten Abschnitt 18 aus einem Verbundwerkstoff, welcher unter Lichtbogeneinwirkung Gase freisetzt, die lichtbogenlöschend wirken. Bei geschlossenem Schaltelement (Fig. 7) ist dieser Abschnitt 18 durch den Ring 4 vollständig abgedeckt,
  • Das Schaltelement ist umgeben von vier Schaltstegen 5' und 5 " , welche in gleichen Abständen am Umfang der Elektroden 1 und 2 verteilt sind und bei geschlossenem Schalter der ersten Elektrode 1 mit Kontaktstücken 6'a und 6 " a und der zweiten Elektrode 2 mit Kontaktstücken 6'b und 6"b aufliegen.
  • Die im wesentlichen geradlinig verlaufenden Schaltstege 5' und 5 " überqueren den Ring 4, wobei sie im mittleren Bereich jeweils zwischen einem Nockenpaar 4' geführt sind. Die nötige Auflagekraft, mit welcher die Schaltstege 5' und 5 " den Elektroden 1 und 2 aufliegen, wird durch je eine radial verlaufende, ungefähr mittig angeordnete Wendelfeder 8 erzeugt, welche sich mit ihrem einen Ende an einer Hülse 10 und mit ihrem gegenüberliegenden Ende am jeweiligen Schaltsteg 5', 5 " abstützen, welcher zur Positionierung der Feder 8 einen Vorsprung 9 aufweist. Die Hülse 10 ist auf den Elektroden 1 und 2 verschieblich angeordnet, umschließt den Kranz aus den vier Schaltstegen 5', 5'' und besitzt am Umfang verteilt, und zwar in 90°-Stellung zueinander entsprechend der Anordnung der Schaltstege,achsparallele Wände 11, welche paarweise mit Abstand zueinander angeordnet sind und die einzelnen Schaltstege 5', 5 " mit wenig seitlichem Spiel zwischen sich aufnehmen und dadurch während der Schaltbewegung führen und in Längsrichtung der Elektroden 1 und 2 orientiert halten.
  • Bei einer Verschiebung der Hülse 10 nimmt diese die Stege 5', 5 " mit. Der Mitnehmer für das eine Ende 5'a, 5 " a der Schaltstege wird gebildet durch eine im Inneren der Hülse 10 ausgebildete, sich darin nahe dem Ende der Hülse radial und axial erstreckende Wand 13; der Mitnehmer für das gegenüberliegende Ende 5'b bzw. 5 " b der Schaltstege wird gebildet durch die gegenüberliegende Endwand 14 der Hülse 10.
  • Zwei einander gegenüberliegende Schaltstege 5' tragen Vorkontakte 6'a und 6'b, während die beiden übrigen einander gegenüberliegenden Schaltstege 5 " Hauptkontakte 6" a und 6" b tragen. Die der ersten Elektrode 1 aufliegenden Kontaktstücke 6'a und 6 " a haben die gleiche axiale Position, wohingegen die der zweiten Elektrode 2 aufliegenden Vorkontakte 6'b dichter am Isolator 3 liegen als die Hauptkontakte 6 " b.
  • Alle Schaltstege 5', 5'' tragen an ihrer Unterseite je einen quer zur Achsrichtung verlaufenden Stift 161 bzw. 16 " , wobei bei geschlossenem Schaltelement 7 der am Schaltsteg 5'' mit den Hauptkontakten 6 " a und 6 " b befestigte Stift 16 " dicht vor der Schrägfläche 4a des mit ihm zusammenwirkenden Nockens 4 liegt, während der am Schaltsteg 5' mit den Vorkontakten 6'a und 6'b befestigte Stift 16' einen etwas größeren Abstand von der entsprechenden Schrägfläche 4a des mit ihm zusammenwirkenden Nockens 4' aufweist.
  • Wenn deshalb zum Öffnen des Schaltelementes die Hülse 10 in Richtung des Pfeils 15 verschoben wird, dann trifft zunächst der am Schaltsteg mit dem Hauptkontakt befestigte Stift 16'' auf die Schrägfläche 4a des zugehörigen Nockens 4', gleitet jedoch zunächst nicht auf dieser aufwärts, sondern verschiebt sie und mit ihr den Ring 4, bis dieser an die als Anschlag dienende Bundfläche 19 des Isolators 3 anschlägt. Bei dieser Verschiebebewegung legt der Ring 4 den Abschnitt 18 der ersten Elektrode frei, welcher aus dem Löschgase freisetzenden Verbundwerkstoff besteht. Nun erst gleitet der Stift 16'' an der Schrägfläche 4a des zugehörigen Nockens 4' entlang und hebt den Hauptkontakt 6 "a von der ersten Elektrode 1 ab. Etwas später stößt der am Schaltsteg 5' mit den Vorkontakten befestigte Stift 16' gegen die Schrägfläche 4a des ihm zugeordneten Nockens 4' und gleitet an ihr entlang, wodurch auch der Vorkontakt 6'a von der ersten Elektrode 1 abgehoben wird. Der dabei zwischen dem Vorkontakt 6'a und der Elektrode 1 gezogene Lichtbogen wird sehr rasch gelöscht, weil der Lichtbogen selbst aus dem Verbundwerkstoff im Elektrodenabschnitt 18 Löschgase, insbesondere Wasserstoff, freisetzt, welche den Lichtbogen anblasen und fühlen. Die Verschiebebewegung der Hülse 10 wird solange fortgesetzt, bis beide Stifte 16' und 16" den Scheitelpunkt 4c der Nocken 4' überschritten haben (Fig. 10). Eine weitere Verschiebung der Hülse 10 ist nicht möglich, weil diese mit einer an ihrem in der Zeichnung linken Ende ausgebildeten Buchse 30, welche die erste Elektrode eng umschließt, am Ende 17 des Ringes 4 anschlägt. Spätestens dann ist ein zwischen der Elektrode 1 und dem Vorkontakt 6'a gezogener Lichtbogen zum Erlöschen gezwungen, weil die Elektrode 1 durch die Buchse 30 abgedeckt ist.
  • Die Schaltstege 5' und 5 " tragen an ihrem der Elektrode 1 zugeordneten Ende jeweils ein ungefähr Z-förmig abgewinkeltes Blech 31, welches ebenso breit ist wie die Schaltstege selbst und den Bereich der Hülse 10 mit den Kontaktstücken 6'a und 6 " a von dem Bereich mit den gegenüberliegenden Kontaktstücken 6'b und 6''b abschotten, sodass eine durch Lichtbogeneinwirkung möglicherweise entstehende Verrußung auf den Bereich der Hülse 10, in welchem die von der ersten Elektrode 1 abhebenden Kontaktstücke 6'a und 6 "a liegen, beschränkt bleibt.
  • Die auf die zweite Elektrode 2 einwirkenden Kontaktstücke 6'b und 6 " b verlieren beim Öffnen des Schaltelements ebenfalls den Kontakt zu ihrer zweiten Elektrode, weil diese in ihrem hinteren Abschnitt 25 dünner ausgebildet ist als in ihrem vorderen Abschnitt, der an den Isolator 3 angrenzt. Die Kontaktstücke 6'b und 6 " b werden in den Bereich dieses Abschnittes 25 verschoben, sind aber daran gehindert, in diesem Bereich 25 Kontakt zu machen mit der Elektrode 2, da die Schaltstege 5' und 5'' mit ihren Enden 5'b und 5 " b auf einen Vorsprung 26 der Hülse 10 auftreffen. Dadurch, dass die Kontaktstücke 6'b und 6''b ebenfalls von ihrer Elektrode 2 getrennt werden, erhält man ein Schaltelement mit verbesserter Spannungsfestigkeit; zur weiteren Erhöhung der Spannungsfestigkeit ist die Elektrode 2 in ihrem dünneren Abschnitt 25 mit einer isolierenden Beschichtung 24 versehen.
  • Zum Schließen des Schaltelementes wird dessen Hülse 10 entgegen der Richtung des Pfeils 15 verschoben, wobei der am Schaltsteg 5' mit den Vorkontakten befestigte Stift 16' zunächst gegen die Schrägfläche 4b des zugehörigen Nockens 4' läuft und den Ring 4' mitnimmt,bis dieser an der Bundfläche 20 des Abschnittes 18 der ersten Elektrode anschlägt und diesen Abschnitt 18 vollständig abgedeckt hat. Erst danach bewegt sich der Schaltstift 16' über den Scheitel 4c des Nockens hinweg und an der Schrägfläche 4a abwärts. Da der am Schaltsteg 5' mit den Vorkontakten befestigte Stift 16' dem Stift 16'' am Schaltsteg 5 " mit den Hauptkontakten vorauseilt, macht er als erster Kontakt mit der Elektrode 1, nachdem zuvor die Kontaktstücke 6'b und 6 " b wieder Kontakt mit der zweiten Elektrode 2 gemacht hatten. Für die Vorkontakte 6'a wählt man zweckmäßigerweise Werkstoffe mit geringem Abbrand, wohingegen man für die Hauptkontakte Werkstoffe wählt, welche für die Dauerstromführung besonders geeignet sind, geringen übergangswiderstand und geringe Erwärmung zeigen.
  • Das gezeichnete dritte Beispiel enthält zwei Schaltstege mit Vorkontakten und zwei Schaltstege mit Hauptkontakten. Es ist ohne weiteres möglich, das Schaltelement dahingehend abzuwandeln, dass es mehr Schaltstege mit Vorkontakten als mit Hauptkontakten enthält; man erhält dann ein Schaltelement mit besonders gutem Einschaltvermögen. Wenn man umgekehrt im Schaltelement mehr Schaltstege mit Hauptkontakten als mit Vorkontakten vorsieht, dann erhält man ein Schaltelement mit weniger gutem Einschaltvermögen, aber verbesserter Eignung zur Dauerstromführung.
  • Für die Vorkontakte besonders geeignet sind Werkstoffe wie z.B. Wolfram/Kupfer oder Silber/Kadmiumoxid. Für die Hauptkontakte eignet sich z.B. versilbertes Kupfer. Im letzteren Fall ist eine recht preiswerte Ausbildung der Schaltstege möglich, wie es in den Figuren 7 bis 10 gezeigt ist, wenn man für die Schaltstege 5 " als Werkstoff Kupfer oder eine hochkupferhaltige Legierung nimmt, und die Kontaktstücke 6 " a und 6 " b durch Prägen der Schaltstege 5 " ausbildet und sie versilbert.

Claims (28)

1. Elektrisches Schaltelement, insbesondere zur Verwendung als Lasttrenner in Niederspannungsschaltgeräten, in welchem eine bewegliche Schaltbrücke zur Verbindung zweier fest angeordneter elektrischer Anschlußstücke vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlußstücke durch zwei stabförmige Elektroden (1,2) gebildet werden, welche einander koaxial gegenüberliegen und durch einen dazwischen koaxial angeordneten Isolator (3) miteinander verbunden sind,
dass die Schaltbrücke durch wenigstens einen elektrisch leitenden, axial verschieblichen Schaltsteg (5) mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Kontaktstücken (6a, 6b) gebildet ist, welche durch die Kraft von Federn (7,8) gegen die beiden Elektroden (1,2) gedrückt werden,
dass auf dem Isolator (3) unter dem Schaltsteg (5) ein elektrisch isolierender Nocken (4) vorgesehen ist, welcher eine dem einen Ende (5a) des Schaltstegs (5) zugewandte Schrägfläche (4a) aufweist,
und dass ein in Achsrichtung der Elektroden (1,2) verschieblicher Schieber (10) vorgesehen ist, welcher mit Mitnehmern (13, 14) auf die beiden Enden (5a, 5b) des Schaltstegs (5) einwirkt und zwischen einer ersten Schaltstellung (Fig. 1 und 4), in welcher der Schaltsteg (5) beiden Elektroden (1,2) aufliegt, und einer zweiten Schaltstellung (Fig. 2 und 6), in welcher das eine Kontaktstück (6a) des Schaltstegs (5) durch Aufschieben des Schaltstegs (5) auf die Schrägfläche (4a) des Nockens (4) von der einen (nachfolgend als "erste Elektrode " bezeichneten) Elektrode (1) abgehoben hat, hin- und her verschieblich ist.
2. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die andere (nachfolgend als "zweite Elektrode" bezeichnete) Elektrode (2) in einem Abstand von dem zwischen den beiden Elektroden (1,2) eingefügten Isolator (3) einen elektrisch isolierenden Oberflächenbereich (24) aufweist, auf welchem der Schaltsteg (5) mit seinem auf dieser zweiten Elektrode (2) Kontakt machenden Schaltstück (6b) in der zweiten Schaltstellung (Fig. 6) aufliegt,
und zwar ist der Abstand zwischen dem Isolator (3) und dem isolierenden Oberflächenbereich (24) der zweiten Elektrode (2) so groß gewählt, dass der Schaltsteg (5) im Verlauf der Verschiebebewegung des Schiebers (10) zum Öffnen des Schaltelements mit dem isolierenden Oberflächenbereich (24) erst Kontakt macht, nachdem er von der ersten Elektrode (1) abgehoben hat.
3. Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (1) abschnittsweise aus unterschiedlichen, elektrisch leitfähigen Werkstoffen besteht oder mit ihnen beschichtet ist,
und zwar in einem ersten, an den Isolator (3) angrenzenden Abschnitt (18) aus einem Werkstoff, welcher sich unter der Einwirkung eines elektrischen Schaltlichtbogens günstig verhält, und in einem an den ersten Abschnitt (18) angrenzenden zweiten Abschnitt (23),welchem der Schaltsteg (5) in der ersten Schaltstellung (Fig.4) aufliegt, aus einem Werkstoff, welcher sich beim Einschalten und bei Dauerstrombelastung günstig verhält, insbesondere Sicherheit gegen Verschweißen bietet.
4. Schaltelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff für den zweiten Abschnitt (23) der ersten Elektrode (1) Silber-Graphit (Ag/C), Silber-Kadmiumoxid (Ag/Cd0), Silber-Zinnoxid (AgfSn02), Silber-Zinnoxid-Indiumoxid (Ag/SnO2/In2O3), oder Silber-Zinnoxid-Wolframoxid (Ag/Sn02/W03) ist.
5. Schaltelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff in dem ersten Abschnitt (23) der ersten Elektrode (1) Kupfer-Wolfram (Cu/W), Silber-Wolfram (Ag/W), Silber-Wolframkarbid (Ag/WC) oder Silber-Nickel (Ag/Ni) ist.
6. Schaltelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff in dem ersten Abschnitt (18) der ersten Elektrode (1) ein Verbundwerkstoff ist, welcher neben einem Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit auch eine oder mehrere Substanzen enthält, welche unter Lichtbogeneinwirkung die Lichtbogenlöschung begünstigende Gase freisetzen.
7. Schaltelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Verschiebeweges des Schiebers (10), die Länge des ersten, an den Isolator (3) angrenzenden Abschnitts (18) der ersten Elektrode (1) sowie die Länge (L) des den Nocken (4) überspannenden Abschnitts des Schaltstegs (5) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das zum Abheben von der ersten Elektrode (1) bestimmte, am einen Ende (5a) des Schaltstegs (5) befestigte Kontaktstück (6a), in der ersten Schaltstellung (Fig. 4; Schalter "Ein") auf dem zweiten Abschnitt (23) der ersten Elektrode (1) aufliegt, in der zweiten Schaltstellung (Fig. 6; Schalter "Aus") von der ersten Elektrode (1) abgehoben hat, und in einer Zwischenstellung (Fig. 5) auf dem ersten Abschnitt (18) der ersten Elektrode (1) aufliegt.
8. Schaltelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (4) auf dem Isolator (3) zwischen zwei festen Anschlägen (19, 20) axial verschieblich angeordnet ist.
9. Schaltelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (4) in der Schaltstellung "Ein" (Fig. 4) den ersten Abschnitt (18) der ersten Elektrode (1) abdeckt.
10. Schaltelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (10) Führungsteile (11, 12) besitzt, zwischen denen der lose eingelegte Schaltsteg (5) beidseits geführt und parallel zur Längsrichtung der Elektroden (1,2) orientiert ist.
11. Schaltelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (10) an den Elektroden (1,2) angebracht und durch diese geführt ist.
12. Schaltelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (10) als Schaltkammer, insbesondere als Löschkammer ausgebildet ist.
13. Schaltelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (10) die Elektroden (1,2) umschließt.
14. Schaltelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (10) wenigstens teilweise aus einem Material besteht, welches unter Lichtbogeneinwirkung Löschgase abgibt.
15. Schaltelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der als Kammer ausgebildete Schieber (10) wenigstens in jenem Bereich, in welchem das abhebende Kontaktstück (6a) des Schaltstegs (5) liegt, perforiert ist.
16. Schaltelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber Kontaktstück (10) an jenem Ende, welches dem abhebenden/(6a) des Schaltstegs (5) benachbart ist, einen oder mehrere Schlitze zum Einführen von einem oder mehreren Löschblechen in axialer Richtung in den Zwischenraum zwischen der ersten Elektrode (1) und dem von ihr abgehobenen Kontaktstück (6a) des Schaltstegs (5) aufweist.
17. Schaltelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (4) eine zweite Schrägfläche (4b) aufweist, welche dem anderen Ende (5b) des Schaltstegs (5) zugewandt ist und zusammen mit der ersten Schrägfläche (4a) ein im Längsschnitt satteldachförmiges Gebilde bildet, und auf welcher der Schaltsteg (5) in seiner zweiten (offenen) Schaltstellung (Fig. 2 und 6) mit einem Vorsprung (16) aufliegt.
18. Schaltelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere achsparallel nebeneinander angeordnete Schaltstege (5) enthält, welche durch ein- und -denselben Schieber (10) verschoben werden.
19. Schaltelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstege (5) kranzartig um die Elektroden (1,2) herum angeordnet sind.
20. Schaltelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (10) eine die Elektroden (1, 2) konzentrisch umgebende, die Schaltstege (5) umfassende Hülse ist.
21. Schaltelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder, welche das beim Öffnen des Schaltelements abhebende Kontaktstück (6a) des jeweiligen Schaltstegs (5) gegen die erste Elektrode (1) drückt, eine parallel zur Längsachse dieser Elektrode (1) verlaufende Blattfeder ist, welche mit ihrem einen Ende unverschieblich an dieser Elektrode (1) festgelegt ist.
22. Schaltelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder an ihrem anderen Ende, welches das jeweilige Schaltelement (5) gegen die erste Elektrode (1) drückt, derart abgebogen ist, dass dieses andere Ende schräg von der Oberfläche dieser Elektrode (1) fortweist.
23. Schaltelement nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (4) den Isolator (3) ringförmig umgibt.
24. Schaltelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jener Mitnehmer (13) des Schiebers (10), welcher auf das abhebende Ende (5a) des Schaltstegs (5) einwirkt, in der zweiten (offenen) Schaltstellung (Fig. 2 und 6) am Nocken (4) anschlägt.
25. Schaltelement nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1,2) in axial verlaufende, gegeneinander isolierte Segmente unterteilt sind, auf welche gesonderte Schaltstege einwirken.
26. Schaltelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Kranz aus Schaltstegen
(5) ein ferromagnetischer Ring und diesem gegenüberliegend über jedem Schaltsteg (5) ein im Querschnitt U-förmiges, ferromagnetisches Teil angeordnet ist, dessen beide Schenkel beidseits des jeweiligen Schaltstegs (5) liegend gegen den Ring gerichtet sind.
27. Schaltelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstege (5), die Mitnehmer (13,14) am Schieber (10) und der Nocken (4) in Gestalt und Anordnung derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Schaltstege (5) beim Verschieben des Schiebers (10) wenigstens teilweise nacheinander abheben bzw. schließen.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0391049A1 (de) * 1989-04-04 1990-10-10 Kautt & Bux Schalter Produktionsgesellschaft mbH Schalter, insbesondere Geräteschalter
WO1997033292A1 (fr) * 1996-03-05 1997-09-12 Carrier Kheops Bac Commutateur de cable electrique
EP0971383A2 (de) * 1998-07-07 2000-01-12 Abb Research Ltd. Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3736835A1 (de) * 1987-10-30 1989-05-11 Bbc Brown Boveri & Cie Hochspannungsschalter
DE19726402B4 (de) * 1997-06-21 2009-03-05 Marquardt Gmbh Elektrischer Schalter
DE19922330C1 (de) * 1999-05-14 2000-12-21 Daimler Chrysler Ag Schalter für Fahrzeuge
DE19922332C1 (de) * 1999-05-14 2000-11-09 Daimler Chrysler Ag Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge
DE19922331C1 (de) 1999-05-14 2000-11-09 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge
US6242707B1 (en) * 1999-08-31 2001-06-05 General Electric Company Arc quenching current limiting device including ablative material
US6737598B1 (en) * 2002-12-11 2004-05-18 Tyco Electronics Canada, Ltd. Electrical switch with limited contact arcing
DE102004012156B3 (de) * 2004-03-12 2005-09-15 S-Y Systems Technologies Europe Gmbh Schalter, insbesondere Sicherheitschalter für eine Batterie-Bordnetzverbindung
MX2009001484A (es) * 2006-08-10 2009-06-02 Ubukata Ind Co Ltd Interruptor termicamente reactivo.
BRPI0716646B1 (pt) * 2006-08-10 2018-07-31 Ubukata Industries Co., Ltd. Comutador de resposta térmica
EP2492937B1 (de) 2011-02-23 2015-09-16 ABB Technology AG Schaltvorrichtung
EP2544203A1 (de) * 2011-07-04 2013-01-09 ABB Technology AG Elektrischer Hochspannungs-Lasttrenner und Verfahren zum Öffnen desselben
US8835782B2 (en) * 2011-09-22 2014-09-16 Abb Technology Ag Contact arm assembly for switchgear circuit breaker having improved cooling fins and contact fingers to maximize heat rejection
US9536691B1 (en) * 2014-07-10 2017-01-03 Google Inc. Axial relay
DE102016218518C5 (de) * 2016-09-27 2023-05-11 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Kontaktstück für einen Hochspannungs-Leistungsschalter sowie Verfahren zu dessen Herstellung
CN107171095B (zh) * 2017-05-18 2023-06-27 平顶山市津电智能科技有限公司 一种变压器用电缆插拔式接头
EP3629350B1 (de) * 2018-09-26 2022-11-16 Hitachi Energy Switzerland AG Mittel-oder hochspannungsschalter mit kugellagerartiger mechanischer verbindung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1541812A (fr) * 1967-09-01 1968-10-11 Merlin Gerin Dispositif de sectionnement
DE1921160B2 (de) * 1968-07-24 1972-02-10 Switchcraft, Ine , Chicago, 111 (V St A) Elektrische kontakteinrichtungen
US4011426A (en) * 1966-09-26 1977-03-08 Emil Lange Device with arc-extinguishing system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL16777C (de) * 1924-11-08
US1866563A (en) * 1930-05-08 1932-07-12 Gurney Elevator Company Electric switch
US2191501A (en) * 1937-03-19 1940-02-27 Schmidt Lambert Thermostatic circuit interrupter
DE1134446B (de) * 1961-05-16 1962-08-09 Sachsenwerk Licht & Kraft Ag Kontakteinrichtung fuer elektrische Schaltgeraete
CH508267A (de) * 1969-11-10 1971-05-31 Bbc Brown Boveri & Cie Elektrischer Schalter, insbesondere Lastschalter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4011426A (en) * 1966-09-26 1977-03-08 Emil Lange Device with arc-extinguishing system
FR1541812A (fr) * 1967-09-01 1968-10-11 Merlin Gerin Dispositif de sectionnement
DE1921160B2 (de) * 1968-07-24 1972-02-10 Switchcraft, Ine , Chicago, 111 (V St A) Elektrische kontakteinrichtungen

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0391049A1 (de) * 1989-04-04 1990-10-10 Kautt & Bux Schalter Produktionsgesellschaft mbH Schalter, insbesondere Geräteschalter
US5070221A (en) * 1989-04-04 1991-12-03 Kautt & Bux Kg Switch device
WO1997033292A1 (fr) * 1996-03-05 1997-09-12 Carrier Kheops Bac Commutateur de cable electrique
FR2745943A1 (fr) * 1996-03-05 1997-09-12 Carrier Kheops Bac Commutateur de cable electrique
EP0971383A2 (de) * 1998-07-07 2000-01-12 Abb Research Ltd. Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters
EP0971383A3 (de) * 1998-07-07 2000-11-15 Abb Research Ltd. Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters

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US4594489A (en) 1986-06-10
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